JPH0663846B2 - 光ピツクアツプ装置 - Google Patents

光ピツクアツプ装置

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JPH0663846B2
JPH0663846B2 JP61280525A JP28052586A JPH0663846B2 JP H0663846 B2 JPH0663846 B2 JP H0663846B2 JP 61280525 A JP61280525 A JP 61280525A JP 28052586 A JP28052586 A JP 28052586A JP H0663846 B2 JPH0663846 B2 JP H0663846B2
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JP
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light
optical
pickup device
optical element
irradiation
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直道 千田
昭義 渡辺
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ナカミチ株式会社
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光学素子の複屈折を測定する装置に関し、特
に光ディスク用のサブストレートの光学特性を測定する
光ピックアップ装置に関する。
(従来の技術) 従来、光ディスクの基板(サブストレート)等の光学特
性を測定するためには、エリプソメータ(楕円偏光計)
もしくはそれに準ずる装置が用いられていた。
これらの装置に於いては、平行光束の既知の偏光を被測
定ディスクに照射し、透過又は反射した光を、例えば回
転状態にある検光子に通過させてその偏光状態を測定す
ることにより、被測定ディスクの基板の光学特性を求め
ていた。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、被測定ディスクが記録媒体として使用される実
使用状態に於いて、基板の入射光は、平行光束ではなく
て集束光が用いられる。従って、実際の再生信号に与え
る基板の光学特性の影響を、エリプソメータによる測定
結果から求めることは非常に面倒であった。
また、エリプソメータの平行光束径は、ディスクに形成
された実際のトラック幅程度に小さくできないので、微
細領域の光学特性の変化が再生信号に与える影響を求め
ることは困難であった。また、エリプソメータは光軸の
精度を上げるためにその形状が大きくなると共に、被測
定物の装着時の調整が難しく、これらの調整に時間がか
かる欠点があった。
本発明は、これらの問題点を解決する光ピックアップ装
置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 光ピックアップ装置において、光ディスクに所定偏光の
集束されたレーザー照射光を照射する手段と、光ディス
クからの反射光に基づいて、前記レーザー照射光の照射
ポイントのトラッキング誤差及びフォーカス誤差を検出
する制御情報検出手段と、前記反射光を3の偏光成分に
分ける偏光成分分割手段と、前記偏光成分の光量をそれ
ぞれ検出する3の光量検出手段とを有する。
(作用) 以上の構成からなる本発明の光ピックアップ装置を用い
ることにより、トラッキング制御、及びフォーカス制御
を懸けた状態で光ディスクの同一の照射位置において、
前記3の光量検出手段により検出される3の光量データ
に基づいて光ディスクの方位、リターデーション、反射
率を測定することが可能となる。
(実施例) 被測定光学素子のミューラー行列を測定する場合、測定
系の光学素子の特性をミューラー行列を用いて表わし、
出射或いは検出される光をストークスパラメータを用い
て表わして行なわれる。この場合、被測定光学素子のミ
ューラー行列を測定する為には、予め定められた4種類
の偏光の照射光を順次被測定光学素子に照射し、それぞ
れの透過光或いは反射光のストークスパラメータを測定
する方法がある。更にこのストークスパラメータを求め
るには、光検出器に至る透過光或いは反射光の光路上に
検光子とλ/4板を配置し、これ等の4種類の配置条件
のもとに通過した透過光或いは反射光の光量を光検出器
でそれぞれ検出する必要がある。
しかし、被測定光学素子の偏光特性の概要があらかじめ
分かっているか、測定したいパラメータを限定すれば、
測定が容易になる。
以下、本発明の原理を第4図を用いて説明する。
レーザー1から出射されたレーザー光は、コリメータレ
ンズ2を介して平行光とされた後、λ/4板、偏光子等
からなる光学素子群3を通過することにより、所望の偏
光特性を有する照射光Paとして被測定光学素子4に照射
される。この被測定光学素子4から透過或いは反射した
出射光Pbは、各分光ミラー5、5で分光され、それ
ぞれ光学素子群6、6、6を通過した後、光検出
器7、7、7の入射光光Pc1、Pc2、Pc3となって
それぞれの光量が検出される。
以上の構成に於いて、照射光Pa、及び入射光Pc1、Pc2、
Pc3の各ストークスパラメータをそれぞれ▲▼、▲
▼、▲▼、▲▼とし、被測定光学素
子4及び光学素子群6、6、6の各ミューラー行
列をそれぞれ、▲▼、▲▼、▲▼とする
と、 ▲▼=▲▼・・▲▼ … ▲▼=▲▼・・▲▼ … ▲▼=▲▼・・▲▼ … となる。各光検出器7、7、7で検出される光量
は、各ストークスパラメータ▲▼、▲▼、
▲▼の第1成分を示す量であり、それら第1成分
をそれぞれPc1、Pc2、Pc3とし、各ミューラー行
列▲▼、▲▼、▲▼の第1成分をそれぞれ
[Ma Ma Ma Ma]、[Mb Mb Mb Mb
]、[Mc Mc Mc Mc]とすると、次式が成
り立つ。
ここで、被測定光学素子4を直線位相子と仮定すると、
そのミューラー行列′は と表わすことが出来る。このミューラー行列M′を前記
式に代入し、その方位θがθ≒0として整理すると、 となる。但し、 C11=Ma・Pa+Ma・Pa12=2(Ma・Pa+Ma・Pa) C13=2(−Ma・Pa+Ma・Pa) C14=Ma・Pa+Ma・Pa15=Ma・Pa−Ma・Pa r:透過率又は反射率 △:リターデーション 同様にC21〜C25、C31〜C35は、上式のMaをそれぞれ
Mb、Mcに置き換えた式になる。従って、前記′式から
未知数r、θ、Δを求めるべく演算することにより、透
過率又は反射率r、方位θ、リターデーションΔをそれ
ぞれ求めることができる。
更に、′式を解く演算を簡単にするための一方法を示
す。このために例えば以下の条件を仮定する。
11≠0 C12≒0 C13≒0 C14≒0 C15≠0 C21≠0 C22≒0 C23≠0 C24≒0 C25≒0 C31≠0 C32≒0 C33≠0 C34≒0 C35≒0 これらを前記′式に代入して計算すると、 Pc1=r(C11+C15・sinΔ) … Pc2=r(C21+C23・θsinΔ) … Pc3=r(C31+C33・θsinΔ) … となる。また上記条件を満足する例として と設定すればよい。この場合、上記〜式は Pc1=r(1+sinΔ) …′ Pc2=r(1−2θsinΔ) …′ Pc3=r(1+2θsinΔ) …′ となり、これら′〜′式から被測定光学素子4の透
過率又は反射率r、方位θ、リターデーションΔをそれ
ぞれ求めると、 r=(Pc2+Pc3)/2 … sinΔ=2Pc11/(Pc21+Pc31)−1 … θ=(Pc31-Pc21)/2(Pc11-Pc21-Pc31) … となり、容易に演算することが可能となる。
以上の如く、被測定光学素子4を直線位相子と仮定する
と、所定の照射光Paをこの被測定光学素子に照射し、透
過或いは反射した出射光Pbを分光してそれぞれが3種類
のミューラー行列▲▼、▲▼、▲▼を有す
る光学素子群6、6、6を通過させてそれぞれの
光量を検出し、この光量に基づく演算を行なうことによ
り被測定光学素子4の透過率は反射率r、方位θ、リタ
ーデーションΔを求めることが出来る。
更に、光学素子群6、6、6の各ミューラー行列
▲▼、▲▼、▲▼の第1行成分と、照射光
Paのストークスパラメータ▲▼を前記した条件に設
定することにより、前記演算が容易となる。
本発明の光ピックアップ装置は、前記した原理をもとに
使用されるものであり、以下その一実施例を第1図に用
いて説明する。
破線で示される本発明の光ピックアップ装置29内の所定
位置に配置されたレーザー10から出力されるレーザー光
は、コリメータレンズ11で平行光とされた後、λ/4
板、偏光子等からなる光学素子群12を通過して所望の偏
光特性を有する照射光Paとなる。更にこの照射光Paは、
分光ミラー13、13を通過して全反射ミラー14に至
る。この全反射ミラー14で反射した照射物は、対物レン
ズ15で集光された後、実照射光Pa′としてトラックがが
形成された光ディスク21の反射面211上に照射される。
尚、この対物レンズ15は、その近傍に配置されたトラッ
キングコイル19、フォーカシングコイル20に流れる各電
流によりディスク21上の照射ポイントの半径方向移動、
及びフォーカス調整が可能に光ピックアップ装置29内に
設置されている。
この反射面21で反射した反射光Pbは、再び対物レンズ
15を通過して平行光となった後、全反射ミラー14で反射
された分光ミラー13に至る。反射面21は、第3図に
示す様にポリカーボネート等からなるサブストレート21
で被覆されており、光の反射時に発生する複屈折等の
光学的影響は、主にこのサブストレートの通過時に起こ
る。
分光ミラー13で反射された反射光は、更に分光ミラー
13、13で分光され、被測定反射光Pb、Pb、Pb
としてそれぞれ光学素子群16a、16b、16cを通過する。
これら光学素子群は、それぞれλ/4板、検光子等から
なり、被測定反射光を光学処理した後、各光検出器17
a、17b、17cに入射する入射光Pc、Pc、Pcをそれ
ぞれ出光する。
一方、分光ミラー13を通過した反射光は、分光ミラー
13で反射されれた後、この反射光から反射面21上の
照射ポイントのトラッキング及びフォーカシング情報を
検出する制御情報検出器18に入射する。
22はスピンドルモータで、図示しない駆動手段により所
望の回転数で光ディスク21を回転駆動する。
各光検出器17a、17b、17cでそれぞれ検出された光量信
号は、A/D変換器27でデジタル信号に変換された後、
信号処理装置28に入力され、この信号処理装置で種々の
演算処理が行なわれる。またこの信号処理装置28は、ス
ピンドルモータ22から回転情報信号Sを入力して光デ
ィスク21の回転情報を検知すると共に、光ピックアップ
装置29の移動位置を検出するポテンシオメータ30の位置
信号Sを入力して照射ポイントのトラック位置を検出
し、更にトラックジャンプ指令信号Sを出力する。
ピックアップ制御回路23は、制御情報検出器18から出力
されるトラッキング及びフォーカシングの各情報信号を
入力し、これらの各制御を行なうべく、トラッキング制
御信号S、フォーカス制御信号Sをそれぞれ出力す
る。
対物レンズ駆動回路26は、フォーカス制御信号Sとフ
ィルタ24で選択されたトラッキング制御信号Sの高域
周波数信号を入力し、これら信号に基づく各駆動電流を
光ピックアップ装置29内のフォーカシングコイル20、ト
ラッキングコイル19にそれぞれ出力して対物レンズ15を
駆動する。またピックアップ駆動回路25は、フィルタ24
で選択されたトラッキング制御信号Sの低域信号を入
力し、この信号に基づいて図示しないピックアップ駆動
手段を駆動して光ピックアップ装置29全体の光ディスク
の半径方向移動を行なう。
更に、ピックアップ制御回路23は、信号処理装置28から
のトラックジャンプ指令信号Sに基づいたトラッキン
グ制御信号Sを出力し、照射ポイントのトラックジャ
ンプ移動を可能にする。
これら一連のフォーカス制御、トラッキング制御及びト
ラックジャンプ制御は、公知技術であり、詳細な説明を
省略する。
以上の構成においてその動作を説明する。
尚、光学素子群12の出力光である照射光Paと対物レンズ
15の出力光である実照射光Pa′の関係、及び光ディスク
21の反射面21からの反射光Pbと各光学素子群16a、16
b、16cの入射光である被測定反射光Pb〜Pbの関係
は、各間に介在する各分光ミラー、対物レンズ15及び全
反射ミラー14の各光学特性によりその特性を異にするも
のであるが、説明の簡単のため、Pa=Pa′、Pb=Pb
Pb=Pbであるものとする。
これらの設定条件は、適当な光学特性を有する光学素子
を光路内の所定位置に補正のために挿入することにより
可能となる。またこれら特性の差を考慮した演算処理を
行なうことにより等価的に補正が可能となるが、これら
補正方法の説明は省略する。
以上の設定条件のもとに、光ディスクの反射面21の照
射位置の反射率r、方位θ、リターデーションΔを求め
る測定例を説明する。
但し、光ディスクの照射位置及び各光学処理器16a、16
b、16cのミューラー行列をそれぞれ、▲▼、▲
▼、▲▼とし、これらミューラー行列の第1成分
をそれぞれ[Ma Ma Ma Ma]、[Mb Mb
MbMb]、[Mc Mc Mc Mc]とする。
更に、各光検出器17a、17b、17cで検出される入射光の
光量をそれぞれPc1、Pc2、Pc3とし、光ディスク
の反射面21を直線位相子と仮定した場合のミューラー
行列を▲▼とする。
光ディスク21の反射面21の所定領域には螺旋状のトラ
ック21が形成されており、その一部を第2図に示す。
信号処理装置28は、位置信号S、回転情報信号S
それぞれ入力し、トラック21に沿ってトラッキング制
御された照射ポイントのトラック位置及び回転角度等の
位置情報を検出する。そして上記測定を開始する場合、
トラックジャンプ指令信号Sを出力して反射面21
所望の照射位置、例えば第2図中の照射位置Aにこれ
を移動して測定を開始する。そして、照射ポイントが予
め設定された回転角に対応する各照射位置A〜Anに至
ったとき、それらの各位置で検出される光検出器17a〜1
7cの入射光量データを、これらの位置情報と共にそれぞ
れ信号処理装置28内のメモリーに逐次記憶する。
以上の測定を行なった後、更に信号処理装置28は、これ
ら記憶された入射光量データを基に演算処理を行ない、
光ディスクの各照射位置A〜Anの反射率r、方位θ、
リターデーションΔを算出する。
例えば、照射位置Aの反射率r、方位θ、リターデー
ションΔを求める場合、これに該当する入射光量データ
をメモリーから引出し、前記′式を解くことにより行
なわれる。しかし前記したように各光学素子群16a、16
b、16cのミューラー行列の第1成分と、照射光Paのスト
ークスパラメータをそれぞれ と設定することにより、容易に求めることが出来る。
同様にして、各照射位置A〜Anに対応する入射光量デ
ータを逐次メモリーから引出し、前記〜式の演算を
行ってこれらの位置における反射率r、方位θ、リター
デーションΔを求める。
31は、これらの演算結果を表示するディスプレイであ
り、表示方法としては、トラック位置、回転角等の光デ
ィスクの位置情報と共にこれら測定結果をデジタル表示
する方法や、これら位置情報と測定結果に基づいてディ
スク面を色分け表示するグラフィック表示など、種々考
えられるがこれらの詳細な説明は省略する。
(発明の効果) 本発明の光ピックアップ装置を用いることにより、記録
媒体としての光ディスクの実際の使用状態で、サブスト
レート等による光ディスクの複屈折を測定することが可
能となる。従って、光ディスクによる記録、再生時に発
生するエラー原因の追求に貢献し、更に、サブストレー
トの性能チェック、光ディスクの良、不良状態のチェッ
クなど種々の検査に用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す構成図。第2図〜第
4図は、本発明の説明に供する図。 10……レーザー、11……コリメータレンズ、12、16a〜1
6c……光学素子群、13〜13……分光ミラー、14……
全反射ミラー、15……対物レンズ、17a〜17c……光検出
器、18……制御情報検出器、19……トラッキングコイ
ル、20……フォーカシングコイル、21……光ディスク、
22……スピンドルモータ、23……ピックアップ制御回
路、24……フィルタ、25……ピックアップ駆動回路、26
……対物レンズ駆動回路、27……A/D変換器、28……
信号処理装置、29……光ピックアップ装置、30……ポテ
ンシオメータ、31……ディスプレイ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ディスクの複屈折を測定する光ピックア
    ップ装置であり、 前記光ディスクに所定偏光の集束されたレーザー照射光
    を照射する手段と、 前記光ディスクからの反射光に基づいて、前記レーザー
    照射光の照射ポイントのトラッキング誤差及びフォーカ
    ス誤差を検出する制御情報検出手段と、 前記反射光を3の偏光成分に分ける偏光成分分割手段
    と、 前記偏光成分の光量をそれぞれ検出する3の光量検出手
    段とを有する光ピックアップ装置。
JP61280525A 1986-10-21 1986-11-25 光ピツクアツプ装置 Expired - Lifetime JPH0663846B2 (ja)

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US07/360,388 US4941138A (en) 1986-10-21 1989-06-02 Method and an apparatus for measuring optical characteristics of an optical disk

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AU668370B2 (en) * 1991-12-20 1996-05-02 Snap-On Technologies, Inc. Automotive service equipment expert system

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