JPS60149941A - 光ヘツドの出射光波面収差検知方法および装置 - Google Patents

光ヘツドの出射光波面収差検知方法および装置

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JPS60149941A
JPS60149941A JP59000084A JP8484A JPS60149941A JP S60149941 A JPS60149941 A JP S60149941A JP 59000084 A JP59000084 A JP 59000084A JP 8484 A JP8484 A JP 8484A JP S60149941 A JPS60149941 A JP S60149941A
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optical head
light flux
optical
light
wavefront aberration
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/06Testing the alignment of vehicle headlight devices

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、光ヘッドの出射光波面収差検知方法および
装置に関するものであり、さらに詳しく〜・5と、光デ
ィスクを用いた″rH報記録、再生装置に用いられる光
ヘッドから出射される光束の波面に含まれる収差を検知
するための出射光波面収差検知方法および装置に関する
ものである。
〔従来技術〕
近年、光学的記碌媒体を用いた情報処理装置の開発が盛
んに行われており、たとえば、PhlJips社規格に
よるVLP方式光ビデオディスク、Ph12ips−8
ony社規格によるCD方式デジタルオー効ディスクな
どは、民生用の読出し専用画像、オージオ媒体として市
場に定着しつつある。さらに、追加記録可能または記録
消去可能な光デイスクシステム等については、上記のV
LP方式、CD方式のように規格統一こそされていない
が、技術発表は活発に行われており、近い将来の大容量
情報蓄積手段として、その期待は太きい。また、かかる
各方式光デイスクシステムの概要については、たとえば
、神馬:1ビデオディスクとその仲間たち」 。
自然、’/913.4月号や浮田、金子=「光デイスク
記憶技術の動向」 、電子通信学会誌、 Vof、/ 
/、 t 、116g 、 Dpg、3!r等に記載さ
れている。
かような光デイスクシステムにあっては、ディスクへの
情報書込みおよびディスクからの情報読出しを行うのに
ディスク情報面上に微小光スポットを照射する必要があ
り、このような集光光学系を光ヘッドと称している。
かかる光ヘッドを第1図について説明すると、レーザ光
源/から出射した光束コはコリメートレンズ3によって
平行光化され、ビームスプリッタリを透過して集光レン
ズSにより光ディスク乙の情報面のトラック上に照射さ
れる。光ディスク6には情報単位であるピット7が含ま
れ、ピット70列によって情報トラックgが構成されて
いる。
また光ディスク乙には情報ピット7を含む面を汚し 杉、傷等から保護するためのガラス、アクリル等でなる
透明保護層9が被覆されている。光ディスク6は通常、
円盤状のもので、モータによって回転駆動される。
トラックgによって変調されたディスク反射光束IOは
、ビームスプリッタ弘により光束コと分離されて光検知
器//に入射する。光検知器//はトラックgで変調さ
れた反射光束10の光強度変化を電気信号に変換し、端
子/、!より出力する。
この出力は以後、信号処理回路(図示せず)により処理
され、読出し情報として活用される。
逆に、情報の書込みを行うときには、出射光束−の強度
を光変調器(図示せず)により適宜に変化させてトラッ
クざ上にピット7の形で記録する。
以上は、主としてVLP方式、CD方式の光ディスクを
念頭においての説明であるが、他の方式、たとえば光磁
気効果を利用する光デイスクシステム、相転移を利用す
る光デイスクシステム等であっても、微小スポット集光
光学系を用いている限り、この発明の対象になることを
付言しておく。
さて、光デイスクシステムにおいては、情報を高密度に
記録できるということが大きな特長の1つであることか
ら、光ディスクへの集光光束は回折限界近くまで絞られ
ることを要する。これをCD方式を例にとると、第2図
の情報面について、情報トラックの幅W−θSμm、)
ラックピッチP=77、lLmとなっている。かように
微小なトラックgからの情報読出しを、v、i接トラッ
クからのクロストークなくなしうるためには、集光光束
のスポット13の直径φをトラックピッチP以下程度に
小さくする必歇がある。回折限界におけるスポット直径
φが、集ブCレンズのN A (Numerical、
 Ar+perture5)、光の液入λを用いて、は
ばλ/NAで与えられることはよく知られている。CD
方式におい又は、半導体レーザの現状における量産的最
短波長であるλ=07ざtrm K対し、集光レンズS
とし”’CNA=OJのものを使用することによつ又回
折限界光束径とし℃λ/NA〜16μmが得られ、トラ
ックピッチPと同程度の値となる。
以上のように、光ヘッドでは、はぼ回折限界に近い光学
的集光性能が要求されることから、光源lにはじまり光
ディス上のスポット/3に至る光学系構成要素の収差性
能を、それぞれ厳密に管理する必要がある。一方、定量
的に回折限界光学系の許容収差を示す規範として、たと
えばMardchaJは、収差のRMS (Root 
Mean 5qnare)値がλ/l′I以下になるべ
きであると述べている(M、ホルン、E。
ヴオルフ著、草用他訳「光学の原理」東海大学出版会)
。第1図に示した構成では、収差を生じる要因としては
、光源/自身の有する収差、コリメートレンズ3、ビー
ムスプリッタ弘および集光レンズ5の不完全性ならびに
アラインメント不整に伴う収差、透明保護層9の光学的
不完全性による収差等を挙げることができる。このうち
、光ディスク乙の透明保護層りによつ℃付加される収差
以外が光ヘッドの収差である。前記Mar6chaL規
範を満足するために、波長λの光源を用いた光ヘツドの
許容収差と、透明保護層?の許容収差を、たとえば、そ
れぞれ−え虐等分に割振ることにするとなる。
光ヘツド全体としての出射光束を以上のように定量的に
管理することは、良質な読出し信号を再生し、良質に情
報を書込む光ヘッドを具現する上で不可欠である。しか
し、従来技術においては、かかる課題に対応する適切な
方法、装置を欠如していた。
〔発明の概要〕
この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、光ヘ
ツド出射光束の波面収差を観測して、出射光束を定量的
に管理しうる方法、装置を提供することを目的とするも
ので、出射光の集光光束を平行化し、平行化した光束を
コ方向O第1.第ユの光束に分割し、第1の光束のビー
ム径を拡大したのち第2の光束と合波し、合波した光束
の干渉縞を観測することにより、上記の目的を達成しう
る光ヘッドの出射光波面収差検知方法および、装置を実
現するものである。
〔発明の実施例〕
この発明の一実施例装置を示す第3図において、/りは
第1図の光ヘッドの集光レンズSを除く光学系を示す。
光ヘッド/Sの集光レンズjの出力側に透明保護層9と
等価な光学的厚みを有する透明平行板/&、焦点を集光
レンズタの焦点/7に合わせて配置したコリメートレン
ズ/g、コリメートレンズ/、gからの平行光束/デを
透過光束20と反射光束、2/に分離するノ・−フミラ
ー2.2を配置する。透過光束、20が入力するビーム
エキスパンダ、23は焦点fを共有する2群のレンズ2
μ。
2Sでなり、透過光束20の径を拡大するものである。
さらに、拡大された光束コロをqd曲折するミラー27
、ヴ!傾斜したハーフミラ−2gを配置する。一方、反
射光束ユ/に対しては、ミラー、29を設け′″C9σ
C9σ曲折された反射光束、2/はハーフミラ−2gで
反射して拡大された光束、24と同一方向に向かい、つ
いたて30上に投射される。
第弘図はついたて30への投影光のバタンを示し、拡大
された光束2乙の投影31の中央部に反射光束2/の投
影3λがあられれ、投影3.2内に光束2/、、Z6の
干渉によって生じた干渉縞33が発生している。
次に、以上の構成でなる装置によるこの発明の方法およ
び装置の動作を、併せて詳細に説明する。
透明板/6は、第1図における透明保護層りと光学的に
等価な要素である。一般に、集光レンズSは、かかる透
明板/Aが、出射、集光光束中に挿入されたときに、集
光波面に加えられる球面収差を相殺するように設けられ
ているので、透明板/6を設けたことにより、集光点1
7は光ディスクの情報面に集光されたとき、同等の波面
収差を伴った投影となる。透明板/6を特に光学的に均
一性のすぐれた、たとえばRMSで表示する波面収差が
0.0 /λ以下程度のものを使用すれば、透明保護層
ワの有する収差の影響をほぼ除去した光ヘツド自身の有
する収差が、集光点/7に与えられるのである。しかし
、透明保護層9を有しない光ヘッドでは、上記の透明板
16を省略できることはいうまでもない。
さ壬、以上のようにして得た集光点/7を、まず、コリ
メートレンズ/gで平行光化し、ノ・−フミン−2ノで
二分割する。以後、ハーフミラ−22゜2gおよびミラ
ー、27.29からなる光路配置は、マツハ−ツエンダ
干渉計([光学的測定ハンドブックJ o、p、コ29
.朝倉書店、79ざ/)として知られている装置と原理
的に同等である。ただ、この発明の装置では、ハーフミ
ラ−2スで分割した光路のうち、ハーフミラ−,2,2
を透過した光束コク中に、ビームエキスパンダー3を配
置して光束径を拡大し℃いる点、従来のマツノ・−ツエ
ンダ干渉計とは相違しており、この発明の大きな特長で
ある。すなわち、ビームエキスパンダ23で直径がn倍
に拡大された光束λ6は、拡大前の透過光束、20に比
して単位面積当りの波面収差がほぼl/♂に比例して小
さくなるという性質があるため、仮りに、n = 70
として70倍に光束径を拡大した光束2乙の波面収差は
、もとの平行光束19に対して、同一面積で比較したと
き、はぼl/lOθとなり、無視しうる小さな波面の乱
れを有するだけになっている。このような理由により、
適当な拡大倍率nを有するビームエキスパンダ23を用
いることにより、拡大後の光束26は拡大前の光束−〇
に比して波面収差を測定する際の基準波面となる程度ま
で、小さな収差の波面になし得、反射光束2/と光凍り
6をハーフミラ−2gで合波させ、その干渉縞33をつ
いたて30上で観測することにより、光ヘッド/Sの出
射光束の有する波面収差を検知することができるのであ
る。
すなわち、ついたて3θ上で得られる干渉縞33の暗線
間隔は、光ヘッド/Sに使用した光源の波長λと等しい
2つの光束の光路差をあられしており、干渉縞330等
間隔平行線からのずれの大きさと形を観測することによ
って光ヘッド/左の出射集束光の有する収差の種類、程
度がわかることになる([光学技術ハンドブックj p
、p、 292〜2SO9朝倉書店、tqqs)。
なお、以上の実施例では、ビームエキスパンダ、23を
ハーフミラ−22とミラー27の間に配置したが、これ
をミラー、27とハーフミラ−,2g間、ハーフミラ−
72ユとミラー、29間、あるいはミラー29とハーフ
ミラ−,21間に配置しても同様の観測系を構成できる
。また、透明板16は集光点17と集光レンズ左の間に
配置したが、コリメートレンズ1g側でもよく、要する
に集光レンズSとコリメートレンズ1g側であればどこ
に配置しても原理的に光ヘツド出射光束の波面収差状況
は変らず、全く同様の観測ができる。
干渉縞33のコントラストを高めて観測を容易妊するに
は、二つの光束、2/、21.の断面光束密度が等しい
ことが望ましい。透過光束:lOはビームエキスパンダ
23によってn倍に拡大された後は光束断面の単位面積
当りの光強度がl/n’になるので、実際の観測系にお
いてはノ・−フミラー2.2゜2gの反射率、透過率の
設定にあたり、この点を考慮して、ついたて30上の2
つの投影、3/、3.2の光束密度を一致−させるべき
である。さらに、以上のようにノ・−フミラーの反射率
、透過率の設定以外に、ハーフミラ−22で分割された
光路の一方に第3図に破線で示した減衰板31Iを配置
し、一方の光束の光束密度を低下させ、干渉縞のコント
ラメトを高めることも考えられる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、この発明は、光ヘッド
の光学系総体の評価を、出射集光光束の波面収差を観測
することによって、光ディスクに情報を書込み、読出す
際のもつとも基本的な性能となる集光特性を、実際に書
込み、読出しを行うことなく、容易に知ることがで毎、
光ヘッドの開発、量産時の検査等に利用して、その効果
は犬である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光ヘッドの光学配置図、第2図は同じく
光ディスクのトラックの一部平面図、第3図はこの発明
の装置の一実施例を示す光学配置図、第弘図は同じく観
測面の平面図である。 S@拳集光レンズ、13・・光ヘッド、16・・透明板
、1g・・コリメートレンズ(コリメート手段)、22
・・ハーフミラ−(光束分割手段)、23・・ビームエ
キスパンダ(ビーム径拡大手段)、27・・ミラ、2g
−−ハーフミラ−(光束合波手段)、コ9・・ミラー、
30・・ついたて(観測面)、3弘・・減衰板(光強度
減衰手段)。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分な示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光ヘッドからの出射集光光束を平行光化し、この
    平行光を互いに方向を異にする第1.第2の光束に分割
    し、前記第1の光束をビーム径拡大したのち前記第2の
    光束と合波し、この合波によって生じる干渉縞を観測し
    て前記出射集光光束の波面収差を検知する光ヘッドの出
    射光波面収差検知方法。
  2. (2)光ヘッドからの出射集光光束を平行光化するコリ
    メート手段と、平行光化された光束を互いに方向の異る
    第1.第一の光束に分割する光束分割手段と、前記第1
    の光束の直径を拡大するビーム径拡大手段と、前記第一
    の光束と径の拡大された前記第7の光束を合波させる光
    束合波手段と、前記合波した光束による干渉縞を形成す
    る観測面を備えてなる光ヘッドの出射光波面収差検知装
    置。
  3. (3) 光学ヘッドとコリメート手段の間に透明平行板
    光学体を挿設した特許請求の範囲第ユ項記載の光ヘッド
    の出射光波面収差検知装置。 (リ 第1.第一の光束のいずれか一方の光路に光強度
    減衰手段を挿設した特許請求の範囲第一項記載の光ヘッ
    ドの出射光波面収差検知装置。
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