JP4147912B2

JP4147912B2 - Optical lens aberration detection method and apparatus, and optical pickup

Info

Publication number: JP4147912B2
Application number: JP2002333386A
Authority: JP
Inventors: 和政 ▲高▼田; 正弥伊藤; 寛和古田; 孝周後藤; 研一笠澄
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: JP2004170110A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記憶媒体、例えばＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）に情報を読み書きする光学レンズ、またはレーザ加工機、レーザ顕微鏡などにおいて光を結像して光スポットを形成する光学レンズの特性を評価する光学レンズの収差検出方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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る、または情報を記録するには、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り、特に、読み取りや記録のための光ピックアップの光学系には高精度の光学特性が要求される。したがって、光ピックアップの各構成要素自体に高精度な光学的特性が要求されるだけでなく、各構成要素の取り付け位置や姿勢調整も高精度に行われる必要がある。
【０００３】
従来の光ピックアップ内の対物レンズとコリメータレンズの調整方法として、シェアリング干渉計測で出射集光光束の収差を検出し、レンズの位置や姿勢を調整する方法が実施されていた。
【０００４】
ここで、従来の収差検出方法について、図１０を用いて説明する。
【０００５】
図１０は従来の収差検出装置の概略構成図である。１は光ピックアップ、２は光ピックアップ内の光源、３は光源２から出射された発散出射光束、４は発散出射光束３を平行光にするコリメータレンズ、５はコリメータレンズ４で平行光にされた出射光を入射し、収束光を出射する対物レンズ、６はコリメータレンズ４を光軸方向位置調整する調整機構、７は対物レンズ５を傾き調整する調整機構である。一般にレンズ調整は、コリメータレンズ４の光軸方向位置調整と対物レンズ５の傾き調整とが必要であり、コリメータレンズ４の光軸方向位置調整で非点収差を調整し、対物レンズ５の傾き調整で出射光束のコマ収差を調整するような設計がなされている。
【０００６】
８は対物レンズ５を出射した光が集光されながら入射し、０次回折光と±１次回折光を発生させる回折格子、９は回折格子８で発生した０次回折光と＋１次回折光、０次回折光と−１次回折光により干渉縞を形成するレンズ、１０はレンズ９で形成した干渉縞を受像する受像部、１１は受像部１０で受像した干渉縞を解析し収差を検出する処理装置、１２は処理装置１１で検出した収差を表示する表示部である。
【０００７】
１３は回折格子８を回折光が出射する面側から見たときの格子溝と垂直な方向へ移動させる第一の移動機構、１４は回折格子８を垂直な方向へ移動させる面上で回転移動させる第二の移動機構である。
【０００８】
図１１は対物レンズ５を出射した光に含まれる収差と、収差により発生する干渉縞パターンの概略図である。図１１（ａ）はデフォーカスによる干渉縞パターン、図１１（ｂ）、（ｃ）はコマ収差による干渉縞パターン、図１１（ｄ）は非点収差による干渉縞パターン、図１１（ｅ）は球面収差による干渉縞パターン、図１１（ｆ）は収差ゼロのときの干渉縞パターンであり、収差ゼロでは干渉領域内で一様である。一般に収差は複合して発生し、図１１（ａ）から図１１（ｆ）が混合した干渉縞パターンとなるため、混合した干渉縞パターンに基づいて各収差の抽出を行う。収差の抽出は、一般的に知られている位相シフト法を用いて行う。具体的な方法としては、第一の移動機構１３により回折格子８を格子溝と垂直な方向へ移動させ、干渉している２つの回折光の位相を変化させ、干渉縞パターン内での強度変化のタイミングの分布、つまり強度変化の位相の分布を解析して収差を求める。求めた収差に基づき、調整機構６でコリメータレンズ４を調整し、調整機構７で対物レンズ５を調整していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３２９６４８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の情報記憶媒体の更なる高密度化に伴って、光ピックアップから出射されるビームの照射位置の制御をより高精度に行う必要がでてきており、複数ビームを出射し、メインビームの情報記録媒体に対する照射位置の制御を高精度に行う光ピックアップが用いられるようになってきている。
【００１１】
図１２は複数ビームが出射するタイプの光ピックアップの一例である３ビーム出射タイプ光ピックアップの概略構成図である。１５は３ビーム出射タイプ光ピックアップである。１６は３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５内のコリメータレンズ４と対物レンズ５の間に設置された３ビーム生成素子であり、３ビーム生成素子１６を出射光３が透過することにより０次回折光と±１次回折光が発生し、３ビーム生成素子１６により発生した回折光が対物レンズ５によりそれぞれ集光し、３つのビームが形成される。形成された３つのビームのうち、中央にあるものをメインビーム、両端にあるものをそれぞれサイドビーム１、２とする。
【００１２】
３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５において、従来の収差検出装置により収差を検出しようとすると、回折格子８に、メインビーム、サイドビーム１、サイドビーム２の３つのビームが入射し、それぞれ０次回折光と±１次回折光を発生し、合計９つの回折光が発生する。発生した９つの回折光が互いに重なることにより２つ以上の回折光が重なった干渉縞が形成されてしまう。一般に、２つ以上の回折光が重なって発生した干渉縞からの収差抽出は極めて困難であった。
【００１３】
上記に示したように従来の方法では、複数ビームが出射するタイプの光ピックアップにおける収差を正しく検出することが困難であり、結果として光ピックアップの光学調整を正しく行うことが困難であるという課題があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
また、出射光の集光位置付近に設置した回折格子で回折させる工程と、前記回折格子を格子溝と垂直な方向へ移動させる工程と、前記光ピックアップ内にある複数ビーム生成素子を格子溝と直角な方向へ移動させる工程と、前記回折格子を出射した光を略並行光にする工程と、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する工程と、前記受像した干渉縞から収差を抽出する工程とを有することにより、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００１６】
さらに、光ピックアップからの収束光を略平行光にする工程と、前記光ピックアップ内にある３ビーム生成素子を把持して前記３ビーム生成素子の格子溝と垂直な方向へ移動させる工程と、前記略平行光の内、中央のビームと両端のビームとが重なることにより形成する干渉縞を受像する工程と、前記受像した干渉縞から収差を抽出する工程とを有することにより、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。
【００１８】
本発明における第一の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００１９】
図１は第一の実施の形態における収差検出装置の概略構成図である。図１において図１０及び図１２と同一物については同一番号を付し説明を省略する。
【００２０】
本発明の第一の実施の形態において、従来の収差検出装置と異なるところは次の３点である。２０は０次回折光を発生させず、±１次回折光を発生させる回折格子、２１は回折格子２０の溝と垂直方向に回折格子を微動させる微動機構、２２はカバーガラスである。カバーガラス２２は３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５からの出射光が所定の厚さの基材、例えばポリカーボネートなどを通して集光するように設計されている場合に必要であり、所定の厚さの基材を通さない状態で集光するよう設計されている光ピックアップの場合には不要である。
【００２１】
図２は第一の実施の形態における光路を示す図である。３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５からは３つのビームが出射され、メインビームとサイドビーム１及びサイドビーム２とのなす出射角度をθ₀とする。θ₀は３ビーム生成素子１６の格子溝のピッチと光源２の波長とにより決まることが一般に知られている。３つのビームは対物レンズ５で集光され、出射されたビームの集光スポットとレンズ９との距離を、対物レンズ５の焦点距離と等しくなるように設置することで、レンズ９からの出射光は略平行光になる。レンズ９出射後のメインビームとサイドビーム１及びサイドビーム２とのなす角度をθ₁とすると、θ₁は集光スポットとレンズ９との距離ｆと集光スポット位置でのビームの間隔Δ₀とから算出される。レンズ９から出射された３つのビームは回折格子２０に入射し、回折格子２０は、０次回折光を発生させず、回折角度がθ₁となるような±１次回折光を発生させる。回折格子２０の特性は、断面プロファイルより得ることが可能である。
【００２２】
ここで、回折格子２０の特性を求める方法について図３を用いて説明する。
【００２３】
Ａは３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射したメインビームの進行方向を示す。回折格子２０の基材の屈折率をｎ、格子溝の深さをｄ、格子溝の凸部の幅をｕ₀、格子溝の凹部の幅をｕ₁、格子溝のピッチをｐ、回折格子２０に入射する光の波長をλとすると、下記の計算式（数５）で示す条件式が得られる。
【００２４】
【数５】

【００２５】
ここで、ｍは０、１、２、・・・の正の整数値とする。回折格子２０を通過する光を考えると、条件式▲１▼は、回折格子２０の凹部を通る光と、回折格子２０の凸部を通る光との位相差は常にλ／２になることを示しており、凹部を通る光と凸部を通る光は互いに打ち消しあう。また、条件式▲２▼は、凹部を通る光と凸部を通る光の強度が等しいことを示しており、同じ強度の光同士が干渉して打ち消しあうため、透過する光、つまり０次回折光が発生しない。さらに、条件式▲３▼は、波長λと回折角度θ₁と格子溝のピッチｐとの関係式であり、波長λの光に対し、入射光の進行方向と±θ₁の角度をもつ方向に±１次回折光が発生することを示している。
【００２６】
回折格子２０は０次回折光を発生させない特性を持ち、回折格子２０に入射したメインビームについては、メインビームの進行方向に対して±θ₁の角度をもつ方向に±１次回折光を発生する。また、サイドビーム１については、回折格子２０に入射する前のサイドビーム１の進行方向に対して±θ₁の角度をもつ方向に±１次回折光を発生する。回折格子２０に入射する直前のサイドビーム１の進行方向は、メインビームの進行方向に対してθ₁の角度をもっており、回折格子２０から出射したサイドビーム１の±１次回折光の内、−１次回折光はメインビームの進行方向と平行になり、＋１次回折光はメインビームの進行方向と２×θ₁の角度をもつことになる。同様に、回折格子２０から出射するサイドビーム２の±１次回折光も、＋１次回折光はメインビームの進行方向と平行になり、−１次回折光はメインビームの進行方向から２×θ₁の角度をもつことになる。この結果、サイドビーム１の−１次回折光とサイドビーム２の＋１次回折光とが互いに平行となり、部分的に重なり２光束のシェアリング干渉縞を得ることが可能となる。
【００２７】
ここで、サイドビーム１の−１次回折光とサイドビーム２の＋１次回折光との干渉領域に他の光束が重ならないための条件について、図４を用いて説明する。
【００２８】
図４はレンズ９を出射した３つのビームが受像器１０で受像されるまでの光路を示しており、受像器１０上でサイドビーム１の−１次回折光とサイドビーム２の＋１次回折光とが重なり、メインビームの±１次回折光がメインビームの進行方向に対して±θ₁の角度をもつ方向へ発生し、サイドビーム１の＋１次回折光とサイドビーム２の−１次回折光はメインビームの進行方向と２×θ₁の角度の方向へ発生する様子を示している。サイドビーム１の−１次回折光とサイドビーム２の＋１次回折光以外の光束が干渉領域内で重ならないためには、他の回折光が干渉領域内に入らなければよく、他の回折光が受像器１０上で干渉領域内に入らない条件にすれば、サイドビーム１の−１次回折光とサイドビーム２の＋１次回折光との２光束の干渉縞が得られる。
【００２９】
なお、回折格子２０からは、±１次回折光のほかに±３次、±５次、・・・の高次の回折光が発生しうり、上記の計算式（数５）で示す条件式▲１▼〜▲３▼を満たしていても発生するものである。±１次回折光のみを発生させるには、一般に格子溝の断面形状を正弦波状にする必要があることが知られているが、正弦波状の断面をもつ回折格子は作成が困難であり、正弦波からずれが発生しやすい。ずれが発生した場合、高次回折光も発生してしまう。回折格子２０から±３次回折光が発生した場合、メインビームについては±３次回折光とメインビームの進行方向とのなす角度は±３×θ₁、サイドビームについては±３次回折光とメインビームの進行方向とのなす角度は４×θ₁、２×θ₁となり、メインビームの±１次回折光の発生方向とメインビームの進行方向とのなす角度よりも大きい角度をもつ。回折格子２０から出射した光は、メインビームの進行方向とのなす角度が大きいほど、メインビームの進行方向に沿って進む光束から遠ざかっていくことは自明であり、回折格子２０出射後のメインビームの±１次回折光が、受像器１０上で干渉領域に入らない条件になっていれば、その他の回折光も干渉領域に入らない。
【００３０】
レンズ９から出射された光束の直径をφ₁、回折格子２０上でのメインビームとサイドビームとの位置ズレ量をΔ₂、回折格子２０から受像器１０までの距離をＬ₁、レンズ９から回折格子２０までの距離をＬ₂、メインビームの±１次回折光の端を通る光線が、メインビームの中心をはさんで反対側にあるサイドビーム１の−１次回折光の端と交差する点をＸ、サイドビーム２の＋１次回折光の端と交差する点をＹ、点Ｘ、点Ｙと回折格子２０との距離をＬ₀とすると、メインビームの±１次回折光が干渉領域に入らないための条件は下記の計算式（数６）を満たす必要がある。
【００３１】
【数６】

【００３２】
また、幾何光学的に下記の計算式（数７）が成り立つ。
【００３３】
【数７】

【００３４】
ここで、ＮＡは３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射する光束の開口数である。
【００３５】
回折角度θ₁、光束の開口数ＮＡ、集光スポット位置でのビームの間隔Δ₀は３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５が満たすべき機能として決まっており、上記の計算式（数６）及び計算式（数７）を満たすように、集光スポットとレンズ９との距離ｆ、レンズ９から回折格子２０までの距離Ｌ₂、回折格子２０から受像器１０までの距離Ｌ₁を設定すればよい。
【００３６】
上記の計算式（数６）及び計算式（数７）より、下記の計算式（数８）が得られる。
【００３７】
【数８】

【００３８】
また、レンズ９から出射する光束の開口数をＮＡ₁とすると、３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射される光束を全て受光する必要があり、下記の条件式（数９）を満たす必要がある。
【００３９】
【数９】

【００４０】
以上の関係を満たすように光学系を設定すれば、２光束の干渉縞を得ることが可能となり、収差を抽出することが可能となる。収差の抽出は、干渉縞を受像機１０で受像し、従来と同様のアルゴリズムで行うが、回折格子２０を微動機構２１により格子溝と垂直方向へ微動させることにより、高精度な干渉縞計測を実現できる位相シフト法を利用することが可能となる。微動機構２１により回折格子２０を格子溝と垂直方向へ微動させることで、干渉させる２つの回折光の位相を変化させ、パターン内での強度変化のタイミングの分布、つまり強度変化の位相の分布を解析して収差を求める。
【００４１】
なお、回折格子２０についての上記の計算式（数５）は設計値であり、実際の回折格子２０は下記の条件式（数１０）を満たしていれば、実質的に設計値と同じ効果を得ることが可能である。
【００４２】
【数１０】

【００４３】
ここで、ｍは左辺が右辺に最も近くなる整数値とする。
【００４４】
以上のように本発明の第一の実施の形態によれば、２つの回折光により干渉縞を形成し、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００４５】
また、図示しないが、本発明の第一の実施の形態における収差検出装置に、コリメータレンズ４を光軸方向位置調整する調整機構６、対物レンズ５を傾き調整する調整機構７を設けることにより、検出した収差に基づいて光学系を調整できる調整装置の実現が可能である。
【００４６】
次に、本発明における第二の実施の形態について、図５から図６を用いて説明する。
【００４７】
図５は第二の実施の形態における収差検出装置の概略構成図である。
【００４８】
２３は３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５内の３ビーム生成素子１６を把持し、３ビーム生成素子１６の格子溝と垂直な方向へ移動させる把持移動機構である。
【００４９】
３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射されるビームは、回折格子８に入射し、メインビームの回折光、サイドビーム１の回折光、およびサイドビーム２の回折光が発生し、レンズ９で略平行光となり、受像器１０で受像される。受像器１０としてＣＣＤカメラなどが好適に利用されるが、ＣＣＤカメラなどの受像素子は応答周波数を有し、応答周波数よりも高速に変動する画像は、強度が平均化され、ぼやけた画像として捉えられることが一般に知られている。
【００５０】
把持移動機構２３の移動ストローク及び移動速度は、受像器１０の応答周波数をｆｊ、把持移動機構の移動ストロークをＬ、移動速度をＶ、３ビーム生成素子１６の格子溝のピッチをＰｈとすると、下記の条件式（数１１）を満たす必要がある。
【００５１】
【数１１】

【００５２】
条件式▲４▼は、受像器１０の応答周波数ｆｊの相当する時間内に３ビーム生成素子１６が格子溝の１ピッチＰｈ分以上移動することを示しており、条件式▲５▼は、３ビーム生成素子１６の移動ストロークが３ビーム生成素子１６の格子溝の１ピッチＰｈ分より大きいことを示している。
【００５３】
まず、３ビーム生成素子１６が静止している場合、メインビーム、サイドビーム１、サイドビーム２が回折格子８に入射し、それぞれ０次回折光と±１次回折光を発生し、合計９つの回折光が発生する。発生した９つの回折光が互いに重なり合って干渉縞を発生させるが、収差抽出のためには２光束の重なった干渉縞を得る必要がある。そこで、３ビーム生成素子１６を格子溝と垂直な方向へ移動させることにより、３ビーム生成素子１６から出射する±１次回折光の位相が変化することは一般にしられており、３ビーム生成素子１６を格子溝と垂直な方向に移動させることにより、サイドビーム１とサイドビーム２の位相を変化させる。サイドビーム１の位相が進む方向に移動させると、サイドビーム２の位相は遅れる方向に変化するが、メインビームの位相は変化しない。重なっている回折光の位相が変化すると、サイドビームが重なることにより形成する干渉縞は強度変化が発生し、受像器１０の応答周波数ｆｊよりも高速に移動させることにより、サイドビームに起因する干渉縞の強度を平均化することが可能となる。サイドビームに起因する干渉縞を平均化することにより、サイドビーム以外による干渉縞、つまり、メインビームによる干渉縞が形成されていることになり、第一の移動機構１３により回折格子８を格子溝と垂直な方向に移動させ、干渉縞から収差を抽出することが可能となる。第一の移動機構１３の移動速度は、第一の移動機構１３の移動速度をＶｇ、回折格子８の格子溝のピッチをＰｇとすると、下記の条件式（数１２）を満たす必要がある。
【００５４】
【数１２】

【００５５】
条件式▲６▼は、第一の移動機構１３の移動による干渉縞の強度変化の速度が、受像器１０の応答周波数ｆｊよりも遅いということを示しており、強度変化は平均化されることなく正しく受像することが可能となる。
【００５６】
図６は３ビーム生成素子１６と３ビーム生成素子１６を把持し３ビーム生成素子１６の格子溝と垂直な方向へ移動させる把持移動機構２３の詳細構成図である。
【００５７】
３ビーム生成素子１６は、光束径よりも大きく掴みシロ２６を有し、把持移動機構２３は駆動部２３−１と把持部２３−２とからなる。把持部２３−２はプラスチックなど弾性材で２股に分かれた形状に作成し、２股の一方は平面、他方は先端部に三角型の突起２５が設けられている。突起２５は３ビーム生成素子１６の格子溝の凹部にはまり込む大きさであり、３ビーム生成素子１６を把持部２３−２で挟み込み突起２５を格子溝の凹部に嵌合することで把持固定し、駆動部２３−１で３ビーム生成素子１６の格子溝と垂直な方向へ移動させる。駆動部２３−１としては圧電素子が好適に利用できる。また、３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５には開口部２４が設けられており、把持固定した３ビーム生成素子１６を開口部２４から所定位置にセットすることが可能である。開口部２４の大きさは、３ビーム生成素子１６を出し入れ可能な大きさとし、３ビーム生成素子１６を開口部２４側から見た寸法がａ×ｂであるとすると、開口部２４の大きさは各辺の寸法より１ｍｍ以上大きいと一般にメカ構成が容易であり、掴みシロ２６は２ｍｍ以上あれば一般にメカ構成が容易であるが、この値に限るものではない。
【００５８】
以上のように本発明の第二の実施の形態によれば、サイドビームにより形成する干渉縞を平均化し、メインビームによる干渉縞を形成することにより、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００５９】
また、図示しないが、本発明の第二の実施の形態における収差検出装置に、コリメータレンズ４を光軸方向位置調整する調整機構６、対物レンズ５を傾き調整する調整機構７を設けることにより、検出した収差に基づいて光学系を調整できる調整装置の実現が可能である。
【００６０】
次に、本発明における第三の実施の形態について、図７から図９を用いて説明する。
【００６１】
図７は第三の実施の形態における収差検出装置の概略構成図である。
【００６２】
３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から３つのビームが出射し、カバーガラス２２を通してレンズ９へ入射する。３つのビームはレンズ９により略平行光となるが、互いにある角度をもってレンズ９から出射し、受像器１０上でメインビームとサイドビーム１、メインビームとサイドビーム２とが重なり合い干渉縞を形成する。カバーガラス２２は３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５からの出射光が所定の厚さの基材、例えばポリカーボネートなどを通して集光するように設計されている場合に必要であり、所定の厚さの基材を通さない状態で集光するよう設計されている光ピックアップの場合には不要である。
【００６３】
図８は、３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射した３つのビームがレンズ９を通り受像器１０に到達するまでの光路を示した図である。３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射したメインビームとサイドビームとのなす角度をθ₀、集光スポット位置でのビームの間隔をΔ₀、集光スポットとレンズ９との距離をｆ、３ビーム出射タイプ光ピックアップ１５から出射する光束の開口数をＮＡとする。レンズ９は集光スポット位置から距離ｆ離れた位置に入射瞳面がくるよう設置され、各ビームはレンズ９を透過した後、略平行光となる。また、サイドビームの集光スポットは、メインビームの集光スポットからΔ₀だけ離れており、サイドビームがレンズ９を通過した後の略平行光は、メインビームの進行方向とθ₁の角度をなす方向へ出射される。レンズ９上での光束の直径をφ₁、レンズ９上でのメインビームとサイドビームとの光束の位置ズレ量をΔ₁とすると、上記の計算式（数７）を満たす必要がある。
【００６４】
レンズ９の出射瞳から受像器１０までの距離をＲとすると、距離Ｒは下記の計算式（数１３）を満たす必要がある。
【００６５】
【数１３】

【００６６】
上記の計算式（数１３）を満たせば、受像器１０上でメインビームとサイドビームとの位置ズレ量がφ₁の１／２、つまりサイドビーム１とサイドビーム２との輪郭が接する状態となり、メインビームとサイドビーム１、メインビームとサイドビーム２との２光束が重なり、図９に示すような干渉縞パターンが得られる。メインビームに対し、サイドビーム１、サイドビーム２はそれぞれθ₁の角度を持って干渉し、その角度に応じて干渉縞を形成する。光束に収差があると、図９に示すような干渉縞に、図１１に示すような収差に起因する干渉縞が複合されることになる。このとき、３ビーム生成素子１６を把持移動機構２３で移動させることにより、０次回折光には位相変化が起こらず±１次回折光に位相変化が発生し、収差に起因する干渉縞とサイドビームが入射することによる直線状の縞とが重なるが、従来と同様の処理を行うことにより、直線状の干渉縞成分の影響を受けずに収差を抽出することができる。
【００６７】
なお、上記の計算式（数１３）は下記の条件式（数１４）であっても同様に干渉縞を得ることが可能であり、上記と同様に波面収差を検出することが可能となる。
【００６８】
【数１４】

【００６９】
以上のように本発明の第三の実施の形態によれば、メインビームとサイドビームにより干渉縞を形成することにより、収差を正しく検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく行うことが可能となる。
【００７０】
また、図示しないが、本発明の第三の実施の形態における収差検出装置に、コリメータレンズ４を光軸方向位置調整する調整機構６、対物レンズ５を傾き調整する調整機構７を設けることにより、検出した収差に基づいて光学系を調整できる調整装置の実現が可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、３ビーム出射タイプ光ピックアップのような複数ビームを出射する光ピックアップの収差を容易に検出することが可能となり、光ピックアップの光学調整を正しく、容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態における収差検出装置の概略構成図
【図２】本発明の第一の実施の形態における光路を示す図
【図３】本発明の第一の実施の形態における回折格子の断面形状図
【図４】本発明の第一の実施の形態における光路の詳細を示す図
【図５】本発明の第二の実施の形態における収差検出装置の概略構成図
【図６】本発明の第二の実施の形態における３ビーム生成素子把持移動機構付近詳細図
【図７】本発明の第三の実施の形態における収差検出装置の概略構成図
【図８】本発明の第三の実施の形態における光路を示す図
【図９】本発明の第三の実施の形態における干渉縞の一例を示す図
【図１０】従来の収差検出装置の概略構成図
【図１１】各収差により発生する干渉縞を示す図
【図１２】３ビーム出射タイプ光ピックアップの概略構成、及び従来の収差検出方法による３ビーム出射タイプ光ピックアップの干渉縞を示す図
【符号の説明】
２光源
３発散出射光束
４コリメータレンズ
５対物レンズ
９レンズ
１０受像部
１１処理装置
１２表示部
１５３ビーム出射タイプ光ピックアップ
１６３ビーム生成素子
２０回折格子
２１微動機構
２２カバーガラス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention evaluates characteristics of an optical lens that reads and writes information on an information storage medium such as a DVD (Digital Versatile Disk), or an optical lens that forms a light spot by imaging light in a laser processing machine, a laser microscope, or the like. The present invention relates to an optical lens aberration detection method and apparatus.
[0002]
[Prior art]
In order to read information from an optical disk type high-density information storage medium or to record information, an optical system that can accurately irradiate a target location with light emitted from a light source is required, especially for reading and recording. The optical system of this optical pickup is required to have high precision optical characteristics. Therefore, not only high accuracy optical characteristics are required for each component of the optical pickup itself, but also the mounting position and orientation of each component must be adjusted with high accuracy.
[0003]
As a conventional method for adjusting an objective lens and a collimator lens in an optical pickup, a method for adjusting the position and orientation of the lens by detecting the aberration of the outgoing condensed light beam by sharing interference measurement has been performed.
[0004]
Here, a conventional aberration detection method will be described with reference to FIG.
[0005]
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a conventional aberration detection apparatus. 1 is an optical pickup, 2 is a light source in the optical pickup, 3 is a divergent outgoing light beam emitted from the

light source

2, 4 is a collimator lens that makes the divergent outgoing light beam 3 parallel light, and 5 is collimated by a collimator lens 4. An objective lens that emits outgoing light and emits convergent light, an adjustment mechanism 6 that adjusts the position of the collimator lens 4 in the optical axis direction, and an adjustment mechanism 7 that adjusts the inclination of the objective lens 5. In general, lens adjustment requires adjustment of the position of the collimator lens 4 in the optical axis direction and adjustment of the inclination of the objective lens 5. Adjustment of the astigmatism is performed by adjusting the position of the collimator lens 4 in the optical axis direction, thereby adjusting the inclination of the objective lens 5. Is designed to adjust the coma aberration of the emitted light beam.
[0006]
Reference numeral 8 denotes a diffraction grating that is incident while collecting the light emitted from the objective lens 5 and generates 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light. And a lens for forming interference fringes by -1st order diffracted light, 10 is an image receiving unit for receiving the interference fringes formed by the lens 9, 11 is a processing device for analyzing the interference fringes received by the image receiving unit 10 and detecting aberrations, 12 It is a display unit that displays the aberration detected by the processing device 11.
[0007]
Reference numeral 13 denotes a first moving mechanism for moving the diffraction grating 8 in a direction perpendicular to the grating grooves when viewed from the side from which the diffracted light is emitted. Reference numeral 14 denotes a rotational movement on the surface for moving the diffraction grating 8 in the vertical direction. It is the 2nd moving mechanism made to do.
[0008]
FIG. 11 is a schematic diagram of aberrations included in the light emitted from the objective lens 5 and interference fringe patterns generated by the aberrations. 11A shows an interference fringe pattern by defocusing, FIGS. 11B and 11C show an interference fringe pattern by coma aberration, FIG. 11D shows an interference fringe pattern by astigmatism, and FIG. The interference fringe pattern due to spherical aberration, FIG. 11 (f), is an interference fringe pattern when the aberration is zero, and is uniform within the interference region when the aberration is zero. In general, aberrations are generated in combination, and an interference fringe pattern is obtained by mixing FIG. 11A to FIG. 11F. Therefore, each aberration is extracted based on the mixed interference fringe pattern. Aberration extraction is performed using a generally known phase shift method. As a specific method, the first moving mechanism 13 moves the diffraction grating 8 in the direction perpendicular to the grating grooves, changes the phase of the two diffracted light beams that interfere with each other, and changes the intensity in the interference fringe pattern. Aberration is obtained by analyzing the distribution of the timings, i.e., the distribution of the phase of intensity change. Based on the obtained aberration, the adjustment mechanism 6 adjusts the collimator lens 4 and the adjustment mechanism 7 adjusts the objective lens 5 (see, for example, Patent Document 1).
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-329648 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the recent increase in the density of information storage media, it is necessary to control the irradiation position of the beam emitted from the optical pickup with higher accuracy. 2. Description of the Related Art Optical pickups that perform high-precision control of the irradiation position on the information recording medium have been used.
[0011]
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a three-beam emission type optical pickup that is an example of an optical pickup that emits a plurality of beams. Reference numeral 15 denotes a three-beam emission type optical pickup. Reference numeral 16 denotes a three-beam generating element installed between the collimator lens 4 and the objective lens 5 in the three-beam emission type optical pickup 15, and the zero-order diffracted light and ± are obtained by passing the emitted light 3 through the three-beam generating element 16. First-order diffracted light is generated, and diffracted light generated by the three-beam generating element 16 is condensed by the objective lens 5 to form three beams. Of the three beams formed, the one at the center is the main beam, and the ones at both ends are the

side beams

1 and 2, respectively.
[0012]
In the three-beam emission type optical pickup 15, when an aberration is to be detected by a conventional aberration detector, three beams of the main beam, the side beam 1, and the side beam 2 are incident on the diffraction grating 8. ± 1st order diffracted light is generated, and a total of 9 diffracted lights are generated. The generated nine diffracted lights overlap with each other to form interference fringes in which two or more diffracted lights overlap. In general, it is extremely difficult to extract aberrations from interference fringes generated by overlapping two or more diffracted lights.
[0013]
As described above, in the conventional method, it is difficult to correctly detect aberrations in an optical pickup of a type that emits a plurality of beams, and as a result, it is difficult to perform optical adjustment of the optical pickup correctly. there were.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
A step of diffracting with a diffraction grating installed near the condensing position of the emitted light; a step of moving the diffraction grating in a direction perpendicular to the grating groove; and a plurality of beam generating elements in the optical pickup as a grating groove. A step of moving in a right angle direction, a step of making light emitted from the diffraction grating substantially parallel light, a step of receiving a sharing interference fringe formed by the light emitted from the diffraction grating, and the received interference fringe The step of extracting the aberration from the lens, it becomes possible to detect the aberration correctly and to perform the optical adjustment of the optical pickup correctly.
[0016]
A step of making the convergent light from the optical pickup substantially parallel light, a step of gripping and moving the three-beam generating element in the optical pickup in a direction perpendicular to the grating grooves of the three-beam generating element, Among the substantially parallel lights, the method includes a step of receiving an interference fringe formed by overlapping the central beam and the beams at both ends, and a step of extracting the aberration from the received interference fringe, thereby correctly detecting the aberration. Thus, the optical adjustment of the optical pickup can be performed correctly.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0018]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0019]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an aberration detection apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, the same components as those in FIGS. 10 and 12 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0020]
The first embodiment of the present invention is different from the conventional aberration detection device in the following three points. Reference numeral 20 denotes a diffraction grating that does not generate 0th-order diffracted light but generates ± 1st-order diffracted light, 21 is a fine movement mechanism that finely moves the diffraction grating in a direction perpendicular to the grooves of the

diffraction grating

20, and 22 is a cover glass. The cover glass 22 is necessary when the light emitted from the three-beam emission type optical pickup 15 is designed to collect light through a base material having a predetermined thickness, such as polycarbonate, and the base material having a predetermined thickness. This is not necessary in the case of an optical pickup designed to collect light without passing through it.
[0021]
FIG. 2 is a diagram showing an optical path in the first embodiment. Three beams are emitted from the three-beam emission type optical pickup 15, and the emission angle formed between the main beam, the side beam 1, and the side beam 2 is θ.₀And θ₀Is generally determined by the pitch of the grating grooves of the three-beam generating element 16 and the wavelength of the light source 2. The three beams are condensed by the objective lens 5, and the emitted light from the lens 9 is set by setting the distance between the condensed spot of the emitted beam and the lens 9 to be equal to the focal length of the objective lens 5. Becomes almost parallel light. The angle formed between the main beam after exiting the lens 9 and the side beam 1 and side beam 2 is θ₁Then θ₁Is the distance f between the focused spot and the lens 9 and the beam spacing Δ at the focused spot position.₀And calculated from The three beams emitted from the lens 9 enter the diffraction grating 20, and the diffraction grating 20 does not generate 0th-order diffracted light, and the diffraction angle is θ.₁± 1st order diffracted light is generated. The characteristics of the diffraction grating 20 can be obtained from a cross-sectional profile.
[0022]
Here, a method for obtaining the characteristics of the diffraction grating 20 will be described with reference to FIG.
[0023]
A indicates the traveling direction of the main beam emitted from the three-beam emission type optical pickup 15. The refractive index of the base material of the diffraction grating 20 is n, the depth of the grating groove is d, and the width of the convex part of the grating groove is u.₀, The width of the recess of the lattice groove is u₁If the pitch of the grating grooves is p and the wavelength of light incident on the diffraction grating 20 is λ, the following conditional expression (Formula 5) is obtained.
[0024]
[Equation 5]

[0025]
Here, m is a positive integer value of 0, 1, 2,. Considering the light passing through the diffraction grating 20, the conditional expression (1) indicates that the phase difference between the light passing through the concave portion of the diffraction grating 20 and the light passing through the convex portion of the diffraction grating 20 is always λ / 2. The light passing through the concave portion and the light passing through the convex portion cancel each other. Conditional expression (2) indicates that the intensity of the light passing through the concave portion and that of the light passing through the convex portion are equal, and light of the same intensity interferes and cancels each other. Does not occur. Furthermore, conditional expression (3) can be expressed as follows: wavelength λ and diffraction angle θ₁And the pitch p of the grating grooves, and for the light of wavelength λ, the traveling direction of the incident light and ± θ₁It shows that ± 1st order diffracted light is generated in the direction having the angle of.
[0026]
The diffraction grating 20 has a characteristic of not generating 0th-order diffracted light, and the main beam incident on the diffraction grating 20 is ± θ with respect to the traveling direction of the main beam.₁± 1st order diffracted light is generated in a direction having an angle of. For the side beam 1, ± θ with respect to the traveling direction of the side beam 1 before entering the diffraction grating 20.₁± 1st order diffracted light is generated in a direction having an angle of. The traveling direction of the side beam 1 immediately before entering the diffraction grating 20 is θ relative to the traveling direction of the main beam.₁Of the side beam 1 emitted from the diffraction grating 20, the −1st order diffracted light is parallel to the traveling direction of the main beam, and the + 1st order diffracted light is 2 × θ with respect to the traveling direction of the main beam.₁Will have an angle of. Similarly, for the ± 1st order diffracted light of the side beam 2 emitted from the diffraction grating 20, the + 1st order diffracted light is parallel to the traveling direction of the main beam, and the −1st order diffracted light is 2 × θ from the traveling direction of the main beam.₁Will have an angle of. As a result, the −1st order diffracted light of the side beam 1 and the + 1st order diffracted light of the side beam 2 are parallel to each other, and it is possible to obtain a sharing interference fringe of two light beams that partially overlap.
[0027]
Here, conditions for preventing other light beams from overlapping the interference region between the −1st order diffracted light of the side beam 1 and the + 1st order diffracted light of the side beam 2 will be described with reference to FIG.
[0028]
FIG. 4 shows an optical path until the three beams emitted from the lens 9 are received by the image receiver 10. On the image receiver 10, the −1st order diffracted light of the side beam 1 and the + 1st order diffracted light of the side beam 2 are shown. The main beam ± 1st order diffracted light is ± θ relative to the main beam traveling direction.₁The + 1st order diffracted light of the side beam 1 and the −1st order diffracted light of the side beam 2 are 2 × θ with respect to the traveling direction of the main beam.₁It shows how it occurs in the direction of the angle. In order for the light beams other than the −1st order diffracted light of the side beam 1 and the + 1st order diffracted light of the side beam 2 not to overlap in the interference region, it is sufficient that other diffracted light does not enter the interference region. If the condition is set so as not to enter the interference region on the device 10, interference fringes of two beams of -1st order diffracted light of the side beam 1 and + 1st order diffracted light of the side beam 2 are obtained.
[0029]
In addition to the ± 1st order diffracted light, ± 3rd order, ± 5th order,... Higher order diffracted light may be generated from the diffraction grating 20, and the conditional expression ▲ shown in the above formula (Equation 5) It occurs even if 1 to 3 are satisfied. In order to generate only ± first-order diffracted light, it is generally known that the cross-sectional shape of the grating groove needs to be sinusoidal. However, it is difficult to produce a diffraction grating having a sinusoidal cross-section, Deviation easily occurs. When the deviation occurs, high-order diffracted light is also generated. When ± 3rd order diffracted light is generated from the diffraction grating 20, the angle between the ± 3rd order diffracted light and the traveling direction of the main beam is ± 3 × θ for the main beam.₁For the side beam, the angle formed between the ± 3rd order diffracted light and the traveling direction of the main beam is 4 × θ.₁2 × θ₁Thus, the angle is larger than the angle formed between the direction in which the ± 1st-order diffracted light of the main beam is generated and the traveling direction of the main beam. It is obvious that the light emitted from the diffraction grating 20 moves away from the light beam traveling along the traveling direction of the main beam as the angle formed with the traveling direction of the main beam increases. If the ± 1st-order diffracted light is in a condition that does not enter the interference region on the image receiver 10, the other diffracted light does not enter the interference region.
[0030]
The diameter of the light beam emitted from the lens 9 is φ₁, The positional deviation amount between the main beam and the side beam on the diffraction grating 20 is Δ₂, The distance from the diffraction grating 20 to the receiver 10 is L₁, The distance from the lens 9 to the diffraction grating 20 is L₂, X is the point where the light beam passing through the end of the ± 1st order diffracted light of the main beam intersects the end of the −1st order diffracted light of the side beam 1 on the opposite side across the center of the main beam, and +1 the next time of the side beam 2 The point that intersects the edge of the folded light is Y, the point X, and the distance between the point Y and the diffraction grating 20 is L.₀Then, the condition for preventing the ± 1st-order diffracted light of the main beam from entering the interference region must satisfy the following calculation formula (Formula 6).
[0031]
[Formula 6]

[0032]
Further, the following calculation formula (formula 7) holds true geometrically.
[0033]
[Expression 7]

[0034]
Here, NA is the numerical aperture of the light beam emitted from the three-beam emission type optical pickup 15.
[0035]
Diffraction angle θ₁, The numerical aperture NA of the light beam, the beam interval Δ at the focused spot position₀Is determined as a function to be satisfied by the three-beam emission type optical pickup 15, and the distance f between the focused spot and the lens 9 and the lens 9 are set so as to satisfy the above-described calculation formulas (Equation 6) and (Equation 7). Distance L from diffraction grating 20 to₂, Distance L from diffraction grating 20 to receiver 10₁Should be set.
[0036]
From the above formula (Formula 6) and Formula (Formula 7), the following formula (Formula 8) is obtained.
[0037]
[Equation 8]

[0038]
The numerical aperture of the light beam emitted from the lens 9 is set to NA.₁Then, it is necessary to receive all the light beams emitted from the three-beam emission type optical pickup 15, and it is necessary to satisfy the following conditional expression (Equation 9).
[0039]
[Equation 9]

[0040]
If the optical system is set so as to satisfy the above relationship, an interference fringe of two light beams can be obtained, and aberrations can be extracted. Aberrations are extracted by receiving the interference fringes with the receiver 10 and using the same algorithm as the conventional one. However, the diffraction grating 20 is finely moved in the direction perpendicular to the grating grooves by the fine movement mechanism 21 to perform high-precision interference fringe measurement. It is possible to use a phase shift method that can be realized. By finely moving the diffraction grating 20 in the direction perpendicular to the grating grooves by the fine movement mechanism 21, the phase of the two diffracted light beams to be interfered is changed, and the distribution of the intensity change timing within the pattern, that is, the distribution of the intensity change phase is obtained. Analyze to find aberrations.
[0041]
The above calculation formula (Equation 5) for the diffraction grating 20 is a design value, and if the actual diffraction grating 20 satisfies the following conditional expression (Equation 10), substantially the same effect as the design value is obtained. It is possible to obtain.
[0042]
[Expression 10]

[0043]
Here, m is an integer value whose left side is closest to the right side.
[0044]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to form an interference fringe by two diffracted lights, to correctly detect aberrations, and to perform optical adjustment of the optical pickup correctly. Become.
[0045]
Although not shown, the aberration detection apparatus according to the first embodiment of the present invention is provided with the adjustment mechanism 6 that adjusts the position of the collimator lens 4 in the optical axis direction and the adjustment mechanism 7 that adjusts the inclination of the objective lens 5. An adjustment device that can adjust the optical system based on the detected aberration can be realized.
[0046]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0047]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an aberration detection apparatus according to the second embodiment.
[0048]
A gripping movement mechanism 23 grips the three-beam generating element 16 in the three-beam emission type optical pickup 15 and moves it in a direction perpendicular to the grating grooves of the three-beam generating element 16.
[0049]
The beam emitted from the three-beam emission type optical pickup 15 is incident on the diffraction grating 8, and the diffracted light of the main beam, the diffracted light of the side beam 1, and the diffracted light of the side beam 2 are generated. It becomes light and is received by the receiver 10. A CCD camera or the like is preferably used as the image receiver 10. However, an image receiving element such as a CCD camera has a response frequency, and an image that fluctuates faster than the response frequency has an intensity averaged as a blurred image. It is generally known that it can be captured.
[0050]
The moving stroke and moving speed of the gripping moving mechanism 23 are as follows. The response frequency of the receiver 10 is fj, the moving stroke of the gripping moving mechanism is L, the moving speed is V, and the pitch of the grating grooves of the three beam generating elements 16 is Ph. It is necessary to satisfy the following conditional expression (Formula 11).
[0051]
[Expression 11]

[0052]
Conditional expression (4) indicates that the three-beam generating element 16 moves by one pitch Ph or more of the grating groove within a time corresponding to the response frequency fj of the receiver 10, and conditional expression (5) is 3 It is shown that the moving stroke of the beam generating element 16 is larger than one pitch Ph of the grating grooves of the three beam generating elements 16.
[0053]
First, when the three-beam generating element 16 is stationary, the main beam, the side beam 1 and the side beam 2 are incident on the diffraction grating 8 to generate 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light, respectively. Will occur. The generated nine diffracted beams overlap with each other to generate interference fringes, but in order to extract aberrations, it is necessary to obtain interference fringes with two light beams overlapping. Therefore, it is common that the phase of ± first-order diffracted light emitted from the three-beam generating element 16 is changed by moving the three-beam generating element 16 in a direction perpendicular to the grating grooves. Is moved in a direction perpendicular to the grating grooves to change the phases of the side beam 1 and the side beam 2. When the side beam 1 is moved in the direction in which the phase is advanced, the phase of the side beam 2 is changed in a delayed direction, but the phase of the main beam is not changed. When the phase of the overlapping diffracted light changes, the interference fringes formed due to the overlapping of the side beams change in intensity, and the interference fringes caused by the side beams are moved by moving faster than the response frequency fj of the receiver 10. It becomes possible to average the intensity of the stripes. By averaging the interference fringes caused by the side beams, interference fringes other than the side beams, that is, interference fringes by the main beam are formed, and the diffraction grating 8 is formed into a grating groove by the first moving mechanism 13. It is possible to extract aberrations from the interference fringes. The moving speed of the first moving mechanism 13 needs to satisfy the following conditional expression (Equation 12), where Vg is the moving speed of the first moving mechanism 13 and Pg is the pitch of the grating grooves of the diffraction grating 8.
[0054]
[Expression 12]

[0055]
Conditional expression (6) indicates that the speed of the interference fringe intensity change due to the movement of the first moving mechanism 13 is slower than the response frequency fj of the receiver 10, and the intensity change is averaged. Image can be received correctly.
[0056]
FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the gripping moving mechanism 23 that grips the three-beam generating element 16 and moves the three-beam generating element 16 in a direction perpendicular to the grating grooves of the three-beam generating element 16.
[0057]
The three-beam generating element 16 has a gripping white 26 larger than the beam diameter, and the gripping movement mechanism 23 includes a drive unit 23-1 and a gripping unit 23-2. The grip portion 23-2 is formed into a bifurcated shape made of an elastic material such as plastic. One of the bifurcated portions is a flat surface, and the other is provided with a triangular protrusion 25 at the tip. The protrusions 25 are sized to fit into the recesses of the lattice grooves of the three-beam generating element 16. The three-beam generating elements 16 are sandwiched by the gripping portions 23-2 and are held and fixed by fitting the protrusions 25 into the recesses of the lattice grooves. Then, the driving unit 23-1 moves the three-beam generating element 16 in the direction perpendicular to the grating grooves. A piezoelectric element can be suitably used as the drive unit 23-1. The three-beam emission type optical pickup 15 is provided with an opening 24, and the three-beam generating element 16 held and fixed can be set at a predetermined position from the opening 24. If the size of the opening 24 is such that the three-beam generating element 16 can be taken in and out, and the size of the three-beam generating element 16 viewed from the opening 24 side is a × b, the size of the opening 24 is If the dimension is larger than each side by 1 mm or more, the mechanical structure is generally easy. If the gripping white 26 is 2 mm or more, the mechanical structure is generally easy, but the present invention is not limited to this value.
[0058]
As described above, according to the second embodiment of the present invention, by averaging the interference fringes formed by the side beams and forming the interference fringes by the main beam, it becomes possible to correctly detect the aberration, and The optical adjustment of the pickup can be performed correctly.
[0059]
Although not shown, the aberration detection apparatus according to the second embodiment of the present invention is provided with an adjustment mechanism 6 that adjusts the position of the collimator lens 4 in the optical axis direction and an adjustment mechanism 7 that adjusts the inclination of the objective lens 5. An adjustment device that can adjust the optical system based on the detected aberration can be realized.
[0060]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0061]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an aberration detection apparatus according to the third embodiment.
[0062]
Three beams are emitted from the three-beam emission type optical pickup 15 and enter the lens 9 through the cover glass 22. The three beams become substantially parallel light by the lens 9, but are emitted from the lens 9 at a certain angle, and the main beam and the side beam 1 and the main beam and the side beam 2 overlap on the receiver 10 to form interference fringes. . The cover glass 22 is necessary when the light emitted from the three-beam emission type optical pickup 15 is designed to collect light through a base material having a predetermined thickness, such as polycarbonate, and the base material having a predetermined thickness. This is not necessary in the case of an optical pickup designed to collect light without passing through it.
[0063]
FIG. 8 is a diagram showing an optical path until three beams emitted from the three-beam emission type optical pickup 15 pass through the lens 9 and reach the receiver 10. The angle formed by the main beam and the side beam emitted from the three-beam emission type optical pickup 15 is θ₀, The beam interval at the focused spot position is Δ₀The distance between the condensing spot and the lens 9 is f, and the numerical aperture of the light beam emitted from the three-beam emission type optical pickup 15 is NA. The lens 9 is installed such that the entrance pupil plane is located at a position f away from the condensing spot position, and each beam becomes substantially parallel light after passing through the lens 9. Also, the condensing spot of the side beam is₀The substantially parallel light after the side beam passes through the lens 9 is separated from the traveling direction of the main beam by θ.₁The light is emitted in the direction of the angle. The diameter of the light beam on the lens 9 is φ₁, The positional deviation amount of the light beam between the main beam and the side beam on the lens 9 is Δ₁Then, it is necessary to satisfy the above calculation formula (Formula 7).
[0064]
When the distance from the exit pupil of the lens 9 to the receiver 10 is R, the distance R needs to satisfy the following calculation formula (Formula 13).
[0065]
[Formula 13]

[0066]
If the above formula (Equation 13) is satisfied, the amount of positional deviation between the main beam and the side beam on the receiver 10 is φ.₁9, that is, the side beam 1 and the side beam 2 are in contact with each other, and the main beam and the side beam 1 and the main beam and the side beam 2 are overlapped to form an interference fringe pattern as shown in FIG. Is obtained. Side beam 1 and side beam 2 are each θ₁The interference fringes are formed according to the angles. If there is aberration in the light beam, the interference fringes resulting from the aberration as shown in FIG. 11 are combined with the interference fringes as shown in FIG. At this time, by moving the three-beam generating element 16 by the gripping moving mechanism 23, the phase change does not occur in the 0th-order diffracted light, but the phase change occurs in the ± 1st-order diffracted light, and the interference fringes and side beams caused by the aberration are generated. Although linear fringes due to incidence overlap, aberrations can be extracted without being affected by linear interference fringe components by performing the same processing as in the prior art.
[0067]
It is possible to obtain interference fringes in the same way even if the above formula (Formula 13) is the following conditional formula (Formula 14), and the wavefront aberration can be detected in the same manner as described above.
[0068]
[Expression 14]

[0069]
As described above, according to the third embodiment of the present invention, by forming interference fringes with the main beam and the side beams, it becomes possible to correctly detect aberrations and to perform optical adjustment of the optical pickup correctly. Is possible.
[0070]
Although not shown, the aberration detecting device according to the third embodiment of the present invention is provided with the adjusting mechanism 6 that adjusts the position of the collimator lens 4 in the optical axis direction and the adjusting mechanism 7 that adjusts the inclination of the objective lens 5. An adjustment device that can adjust the optical system based on the detected aberration can be realized.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it becomes possible to easily detect aberrations of an optical pickup that emits a plurality of beams such as a three-beam emission type optical pickup, and optical adjustment of the optical pickup can be performed correctly and easily. Is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an aberration detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an optical path in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a diffraction grating in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing details of an optical path in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an aberration detection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a detailed view of the vicinity of a three-beam generating element grasping and moving mechanism in a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an aberration detection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an optical path in a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of interference fringes in the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a conventional aberration detection apparatus.
FIG. 11 is a diagram showing interference fringes generated by each aberration;
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a three-beam emission type optical pickup and interference fringes of the three-beam emission type optical pickup according to a conventional aberration detection method;
[Explanation of symbols]
2 Light source
3 Divergent beam
4 Collimator lens
5 Objective lens
9 Lens
10 Image receiver
11 Processing equipment
12 Display section
15 Three-beam optical pickup
16 3-beam generator
20 Diffraction grating
21 Fine movement mechanism
22 Cover glass

Claims

A method of detecting aberrations of an optical pickup that emits a plurality of beams, the step of diffracting the emitted light with a diffraction grating having a pitch Pg installed in the vicinity of the condensing position of the emitted light, and the diffraction grating in the grating groove A step of moving at a moving speed Vg in a direction perpendicular to the forming direction of the light beam, a step of moving a plurality of beam generating elements having a pitch Ph in the optical pickup at a moving speed V in a direction perpendicular to the forming direction of the grating grooves , and A step of making the light emitted from the diffraction grating substantially parallel light, a step of receiving a sharing interference fringe formed by the light emitted from the diffraction grating, and a change in intensity of the interference fringe received by changing the phase possess a step of extracting the aberration from that satisfies the following equation (1)

A method for detecting an aberration of an optical lens.

The plurality of beams are three beams, and among the three beams emitted from the optical pickup, interference between the 0th-order diffracted light and the + 1st-order diffracted light or the 0th-order diffracted light and the −1st-order diffracted light generated by the diffraction grating at the center beam 2. The method for detecting an aberration of an optical lens according to claim 1, wherein interference fringes are formed by the method.