JPS63104240A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、光学素子のミューラー行列を測定する装置に
関し、特に光デイ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（＋ｒ１円偏光
計）もしくはそれに準す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、ディス夕に形成
された実際のトラック幅程度に小さくすることはできな
いので、微細領域の光学特性の変化が実際の再生信号に
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、光ディスクに集束された
レーザー照射光を照射する手段と、駆動信号を入力して
前記照射光を選択的に４の偏向とする偏向設定手段と、
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４
の偏向成分に分ける偏向成分分割手段と、前記偏向成分
の光量をそれぞれ検出する４の光量検出手段とを有する
。

（作用） 以上のも１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４種類
の偏向のレーザー光を照射し。

前記４の光量検出手段により検出される合計１６の光量
データに基づいて光ディスクのミューラー行列を測定す
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Ｓ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
偏光子とλ／４板を配置し、４種類の配置条件のもとに
これ等を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。

以下、その原理を第４図を用いて説明する。

レーザー１から出射された直線偏光のレーザー光は、コ
リメータレンズ２を介して平行光とされ、λ／４板３を
通過することにより円偏光Ｐａとなる。４．５は、ある
基準面に対してそれぞれ所定の回転角θ１、θ２を有す
る偏光子及びλ／４板で、これら回転角０１、θ２を適
当に選択することにより、通過する円偏光Ｐａを所望の
偏光を有する照射光Ｐｂとして被測定光学素子６に照射
する。この被測定光学素子６から透過或いは反射した出
射光Ｐｃは、前記基準面に対してそれぞれ回転角０１、
θ、を有するλ／４板７及び検光子８を通過した後、光
検出器９への入射光Ｐｄとしてその光量が検出される。

以上の構成に於いて、先ず被測定光学素子６からの出射
光Ｐｃのストークスパラメータを求める方法を説明する
。

出射光Ｐｃ、入射光Ｐｄの各ストークスパラメータをそ
れぞれＰｃ、Ｐｄとし、λ／４板７、検光子８の各ミュ
ーラー行列をそれぞれＭ７、Ｍ８とすると、 Ｐｄ＝Ｍ８・Ｍ７・Ｐｃ　　・・・・・・　（１）　　
となる。

光検出器９で検出される光量は、入射光Ｐｄのストーク
スパラメータＰｄの第１成分を示す量であり、以下に示
す各条件での入射光ＰｄのストークスパラメータをＰｄ
ｌ、Ｐｄ２．　Ｐｄ３、Ｐｄ４とし、更にこれらの第１
成分をそれぞれＰｄｌ、Ｐｄ２、Ｐｄ３、Ｐｄ４とする
と、 λ／４板７、検光子８の各回転角をθ、＝０、θ、＝０
とした場合、（１）式は 同様にθ、＝０．θ、＝π／２とした場合、Ｐ　ｄ２＝
　　（Ｐ　ｃｌ−Ｐ　ｃ２）　・＝・・・（３）　　　
となる。

同様にｅ、＝π／４．８４＝π／４とした場合、Ｐｄ３
＝−（Ｐｃ１＋Ｐｃ、）・・・・・・（４）　　となる
。

同様にθ、＝０．０４＝π／４とした場合、Ｐｄ４＝−
（Ｐｃ工＋Ｐｃ４）・・・・・・（５）　　　となる。

上記（２）〜（５）式からＰｃ工〜ＰＣ４をそれぞれ求
めると、 となる。従って、被測定光学素子６からの出射光Ｐｃの
ストークスパラメータＰｃを求めるには。

λ／４板７、検光子８の各回転角を上記した４つの条件
に設定し、各設定のもとての入射光Ｐｄの光量を測定す
ることにより求めることが出来る。

次に被測定光学素子６のミューラー行列を求める方法を
説明する。

被測定光学素子６のミューラー行列をＭ６．照射光ｐｂ
のストークスパラメータをｐｂとするとＰｃ＝Ｍ６・ｐ
ｂ　　・・・・・・（７）　　　　　となる。

照射光ｐｂは、以下に示すように偏光子４及びλ／４板
５の回転角θ８．０２を適当に選択することにより所望
のストークスパラメータとなる。これらの照射光ｐｂを
被測定光学素子６に照射して得られる出射光Ｐｃの各ス
トークスパラメータをそれぞれＰｃ１、Ｐｅ２、Ｐｃ３
．　Ｐｃ４とすると上式（７）は以下のようになる。

偏光子４及びλ／４板５の回転角をそれぞれ０□＝０．
θ２＝Ｏとした場合、照射光ｐｂは水平直線偏光となり
、（７）式は 同様にθ、＝π／２、θ２＝ｏとした場合、照射光ｐｂ
は垂直直線偏光となり、（７）式は同様にθ□＝π／４
、θ２＝π／４とした場合、照射光ｐｂはπ／４の直線
偏光となり、（７）式は同様にθ、＝０、θ２＝π／４
とした場合、照射光ｐｂは右円偏光となり、（７）式は 以上の（８）〜（１１）式から となる。

尚、上式中の出射光の各ストークスパラメータＰＣ１〜
Ｐｃ４は、前記した方法により求めることができる。

このように４種類の偏光の照射光ｐｂを順次被測定光学
素子６に照射し、被測定光学素子からの出射光Ｐｃの各
ストークスパラメータＰＣ１〜Ｐｃ４を求めることによ
り、被測定光学素子６のミューラー行列を測定すること
が出来る。

本発明の光ピックアップ装置は上記した原理を基に使用
されるもので、以下その一実施例を第１図を用いて説明
する。

破線で示される本発明の光ピックアップ装置且内の所定
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１２を通過して円偏光Ｐａとなる。この円偏光Ｐａ
は、基準面に対しそれぞれの回転角θ５．θ６が可変可
能に光ピックアップ装置主旦内に保持された偏光子１３
、λ／４板１４を通過して所望の偏光の照射光ｐｂとな
った後、更に分光ミラー １５□、１５□を通過して全反射ミラー１６に至る。

この全反射ミラー１６で反射した照射光は、対物レンズ
１７で集束光とされた後、実照射光Ｐｂ′としてトラッ
クが形成された光ディスク並の反射面２５１上に照射さ
れる。

尚、この対物レンズ１７は、その近傍に配置されたトラ
ッキングコイル２３、フォーカシングコイル２４に流れ
る各駆動電流により光デイスク２５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
ップ装置皿内に設置されている。

この反射面２５□で反射した反射光Ｐｃは、再び対物レ
ンズ１７を通過して平行光となった後、全反射ミラー１
６で反射されて分光ミラー１５□に至る。反射面２５□
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２５４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１５□で反射された反射光は、分光ミラー１
５１．１５い　１５．で分光され、被測定反射光Ｐ　Ｃ
１，Ｐ　Ｃ２、Ｐｃ、、Ｐｃ４としてそれぞれ光学素子
群１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを通過する。

これらの光学素子群は、それぞれ基準面に対して所望の
回転角に設定されたλ／４板と検光子とからなり、通過
する被測定反射光を光学処理した後、各光検出器１９ａ
、　　１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに入射する入射光Ｐｄ１
．　Ｐｄ２、Ｐｄ３、Ｐｄ４をそれぞれ出光する。

一方、分光ミラー１５２を通過した反射光は、分光ミラ
ー１５□で反射された後、この反射光から反射面２５□
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２０に入射する。

２１．２２はそれぞれ光ピックアップ装置皿内に設けら
れた偏光子回転駆動装置、及びλ／４板回転駆動装置で
、信号処理装置３３からの回転角指令信号Ｓ４に基づい
て回転駆動回路２７から出力される駆動信号により偏光
子１３．及びλ／４Ｆｉ１４をそれぞれ所望の回転角０
８．０．にセットする。

２６はスピンドルモータで１図示しない駆動手段により
所望の回転数で光ディスク２５を回転駆動する。

各光検出器１９ａ〜１９ｄで検出された光量信号は、Ａ
／Ｄ変換器３２でデジタル信号に変換された後、信号処
理装置３３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３３は、スピ
ンドルモータ２６から回転情報信号Ｓ、を入力して光デ
ィスクλ旦の回転情報を検知すると共に、光ピックアッ
プ装置旦の移動位置を検出するポテンシオメータ３６の
位置信号Ｓ６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Ｓ７、光ピック
アップ装置並内の偏光子１３とλ／４板１４の各回転角
θ５、Ｃ６を設定する回転角指令信号Ｓ４をそれぞれ出
力する。

ピックアップ制御回路２８は、制御情報検出器２０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Ｓ１、フォーカス制御信号Ｓ２をそれぞれ出力
する。

対物レンズ駆動回路３１は、”フォーカス制御信号Ｓ２
とフィルタ２９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並内のフォーカシングコイル
２４、トラッキングコイル２３にそれぞれ出力して対物
レンズ１７を駆動する。またピックアップ駆動回路３０
は。

フィルタ２９で選択されたトラッキング制御信号Ｓ１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３５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２８は、信号処理装置３３
からのトラックジャンプ指令信号Ｓ３に基づいたトラッ
キング制御信号Ｓ１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、詳廁な説明を
省略する。

以上の構成において、その動作を説明する。

尚、λ／４板１４の出力光である照射光ｐｂと対物レン
ズ１７の出力光である実照射光Ｐｂ’の関係、及び光デ
ィスク並の反射面２５□からの反射光Ｐｃと各光学素子
群１８ａ〜１８ｄの入射光である被測定反射光Ｐｃ１〜
ＰＣ４の関係は、各間に介在する分光ミラー、対物レン
ズ１７及び全反射ミラー１６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、ｐｂ＝
ｐｂ’、Ｐｃ＝Ｐｃ、＝Ｐｃ、＝Ｐｃ、＝Ｐｃ４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、等測的に補正が可能となるが、これ
らの補正方法の説明は省略する。

反射光ＰｃのストークスパラメータＰｃは、前記した（
１）式を用いた方法で求める。

この場合、各光学素子群１８ａ〜１８ｄのλ／４板と検
光子の各ミューラー行列が同式中のＭ７、Ｍ８に対応す
る。そして光学素子群１８ａのλ／４板と検光子の回転
角をそれぞれＯｌｏに、同じく光学素子群１８ｂのそれ
を０、π／２に、同じく光学素子群１８ｃのそれをπ／
４、π／４に、同じく光学素子群１８ｄのそれを０、？
Ｃ／４にそれぞれ設定することにより、光検出器１９ａ
〜１９ｄで検出される入射光Ｐｄよ〜Ｐｄ４の各光量が
前記した（２）〜（５）式中のＰｄｌ〜Ｐｄ４に相当す
る。従って、反射光ＰｃのストークスパラメータＰｃは
、前記（６）式を演算することにより求められる。

一方、光ディスクの反射面２５□のミューラー行列は、
前記した（７）式を用いた方法で行なうにの場合、反射
面２５□の照射位置のミューラー行列が同式中のＭ６に
相当する。そして偏光子１３、λ／４板１４の各回転角
０い　θ６を １）θ、＝０、θ６＝０ ２）０５＝π／２、θ６＝０ ３）　０．＝λ／４、θ６＝λ／４ ４）θ、＝０．０６＝λ／４ の各状態に順次設定する。θ５．０６を１）〜４）の各
設定にしたとき得られる各照射光Ｐｂ１〜Ｐｂ４を反射
面の同一照射位置に照射して得られる反射光Ｐｃの各ス
トークスパラメータをＰＣ１〜Ｐｃ４とすると、これら
は前記した（８）〜（１１）式中の各ストークスパラメ
ータＰＣ１〜Ｐｃ４に相当する。

次に、実際の測定例を説明する。

光ディスク且の反射面２５□の所定領域には螺旋状のト
ラック２５□が形成されており、その−周分を第２図に
示す。

信号処理装置３３は、回転情報信号Ｓ５、位置信号Ｓ６
をそれぞれ入力してトラック２５□に沿つてトラッキン
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し、この照射ポイントが照射位置Ａ
０に至ったとき１回転角指令信号Ｓ４を出力して光ピッ
クアップ装置１旦内の偏光子１３、λ／４板１４の各回
転角θ９、θ５をそれぞれθ、＝０．θ６＝０にセット
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Ａ１〜Ａｎ−１に至ったとき、それらの各位
置で検出される光検出器１９ａ〜１９ｄの入射光量デー
タを、これらの位置情報と共に信号処理装置内のメモリ
ーに逐次記憶する。そして、照射位置Ａ。と同回転角に
あるＡｎに至ったとき、トラックジャンプ指令信号Ｓ、
を出力して照射ポイントを１トラツクジヤンプさせて再
びＡｏに戻す。これと同時に、回転角指令信号Ｓ４を出
力して光ピックアップ装置ｉｉ３旦内の偏光子１３、λ
／４板１４の各回転角θ５．θ６をそれぞれθ、＝π／
２、θ５＝０にセラ１−する。そして再び、照射ポイン
トが各照射位置Ａ工〜Ａｎ−１に至ったとき、それらの
位置で検出される光検出器１９ａ〜１９ｄの入射光量デ
ータを位置情報と共に記憶する。同様にして、偏光子と
λ／４板の各回転角θい　θ６をそれぞれ０．＝π／４
、θ、＝π／４の、またθ、＝Ｏ１θ、＝π／４の各状
態に設定した時の各照射位置Ａ、〜Ａｎ−１での入射光
量データを位置情報と共それぞれ記憶する。

以上の測定を行なうことにより、信号処理装置３３内の
メモリーは、偏光子１３．λ／４板１４の各回転角θ５
、θ６を、前記１）〜４）の条件に設定した時の各照射
位置Ａ工〜Ａｎ−１での入射光量データを位置情報と共
に記憶する。

以上の測定を行った後、信号処理装置３３は。

更に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ＡＬ〜Ａｎ−１のミュ
ーラー行列を算出する。

例えば、照射位置Ａ工のミューラー行列は、以下のよう
に演算して求められる。

信号処理装置３３は、偏光子１３、λ／４板１４の各回
転角θ５、θ６を前記１）の条件に設定したときの入射
光Ｐｄ１〜Ｐｄ４の入射光量データをメモリーから引出
し、前記（６）式の演算を行って、反射光Ｐｃのストー
クスパラメータＰＣ１を求める。

同様にして、上記各回転角θ１，０６を前記２）〜４）
の各状態に設定したときの各入射光量データを順次メモ
リーから引出し、そのときの反射光Ｐｃの各ストークス
パラメータＰｃ２、Ｐｃ３、Ｐｃ４をそれぞれ求める。

次に、これら各ストークスパラメータをもとに前記（１
２）式を演算して照射位置Ａ１のミューラー行列Ｍ１を
求める。

同様にして、各照射位置Ａ２〜Ａｎ−１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（６）、（
１２）式の演算を行ってこれらの位置におけるミューラ
ー行列Ｍ２〜Ｍｎ−１を求める。

３４は、これらの測定結果を表示するディスプレイで、
表示方法として例えば、トラック位置、回転角情報と共
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光デイスク面を色分は表示
するグラフィック表示など、種々の方法か考えられるが
これらの詳細な説明は省略する。

尚、前記実施例ではトラック１周分の各照射位置でのミ
ューラー行列の測定方法を示したが、測定順序はこれに
限定されるものではない。トラック上の同一の照射位置
に前記した４種類の偏光特性を有する照射光を照射し、
その時各光検出器で検出される光量を求めることにより
、ミューラー行列を求める演算が可能となるので、これ
らの光量データを求める方法は、種々考えられることは
勿論である。

また、光ピックアップ装置３５内に回転可能に保持され
た偏光子１３も、これに限定されるものではなく、例え
ば、λ／４板１２、偏光子１３のかわりに電圧により偏
光面が回転するファラディ素子を用いてもよいなど、種
々の態様が考えられる。

（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
レート等のディスクの光学特性を完全に測定することが
できる。従って、この測定結果を分析することにより、
光ディスクによる記録、再生時に発生する種々のエラー
原因の追求に貢献する。また、サブストレートの性能チ
ェックや、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３
図、第４図は、本発明の説明に供する図をそれぞれ示す
。 １０・・・レーザー、１１−・・コリメータレンズ、１
２．１４・・・λ／４板、１３・・・偏光子、１５□〜
１５、・・・分光ミラー、１６・・・全反射ミラー、１
７・・・対物レンズ、Ｌ８ａ〜１８ｄ・・・光学素子群
、１９ａ〜Ｌ９ｄ・・・光検出器、２０・・・制御情報
検出器、２１・・・偏光子回転駆動装置、２２・・・λ
／４板回転駆動装置１、工旦・・・光ディスク、２６・
・・スピンドルモータ、２７・・・回転駆動回路、２８
・・・ピックアップ制御回路、２９・・・フィルタ、３
０・・・ピックアップ駆動回路、３１・・・対物レンズ
駆動回路、３２・・・Ａ／Ｄ変換器、３３・・・信号処
理装置、３４・・・ディスプレイ、３５−・・光ピック
アップ装置、３６・・・ポテンシオメータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光ディスクのミューラー行列を測定する光ピックア
   ップ装置であり、 前記光ディスクに集束されたレーザー照射光を照射する
   手段と、 前記照射光を選択的に４種類の偏向とする偏向設定手段
   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４の偏光成分に分ける偏光成分分割手段と
   を有する光ピックアップ装置。