JP2006184172A - 光透過率測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開口数が大きなレンズであっても補正演算を施すことなく、正確な光透過率を簡易に得ることができるようにする。
【解決手段】測定部４内には、被測定レンズ１１との間で、互いに対向するように、かつ上記コリメータレンズ２の光軸Ｘを共通光軸とするようにして参照レンズ１２が配されており、両レンズ１１、１２の間隔は、各レンズ１１、１２の焦点距離の和に略等しく設定されている。被測定レンズ１１は実際に使用される姿勢に配置されており、また、これら２つのレンズ１１、１２は互いに略同一形状、同一硝材とされるとともに、互いに曲率の小さい面が向い合うように配置（対向配置）されている。被測定レンズ１１は、一般に反射防止コートが施されているが、参照レンズ１２は、ノンコートの状態とされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ等の光学系の光透過率測定方法および装置に関し、特に、ブルーレイディスクやＡＯＤ等の青色レーザ光を、光記録媒体の記録領域に良好に集光せしめる対物レンズの光透過率を測定するための方法および装置に関するものである。

近年、大容量化の要請に応じて、ＤＶＤ（ディジタル・バーサタイル・ディスク）やＣＤ（コンパクトディスク。−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷを含む。）等の種々の光記録媒体が開発されているが、日常取り扱われるデータ容量の急激な増大に応じて、光記録媒体の記録容量の増大化に対する要請は、さらに強いものとなってきている。光記録媒体の記録容量を増大させるためには、使用する光源光の短波長化と対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることが有効である。このため、短波長化に関しては、ＧａＮ基板をベースにした短波長の半導体レーザ（例えば、波長405ｎｍのレーザ光を出射する）の開発が進展をみせており略実用化状態とされている。

この短波長の半導体レーザの実用化に伴い、この短波長の光を照射光として使用する片面１層の容量が20ＧＢ程度のＡＯＤ（アドバンスド・オプティカル・ディスク：ＨＤ−ＤＶＤ）やブルーレイ・ディスク（以下ＢＤと称する）に関する研究、開発も同様に進められている。
上記ＡＯＤの規格におけるＮＡは0.65であり、一方、上記ＢＤの規格におけるＮＡは0.85であり、いずれもＤＶＤと同等またはそれ以上の極めて高いＮＡに設定されている。

ところで、このような光記録媒体用の対物レンズに対しては、光透過率についても厳しい仕様が定められており、この仕様を満たしているか否かの判断のために、光透過率を高精度に測定する必要がある。
従来、このような測定は、光源からの測定光を被測定レンズに照射し、この被測定レンズから出射された測定光を光検出器上に照射することによって行われていた（例えば下記特許文献１参照）。

特開２００２−２７７３４８号公報

しかし、上記光検出器は一般に、検出感度が角度依存性を有しており、特に高ＮＡのレンズにおいては、透過光の光検出器上での入射角の範囲が大きなものとなるため、得られた素データを有効な測定値として、そのまま利用することは難しい。

もちろん、ＮＡ、レーザ光の特性（ＲＩＭ強度）、測定光照射光学系の構成等の各要素毎に補正値を予め決めておき、得られた測定データをこの補正値によって換算することにより上記角度依存性の影響を緩和することができるが、光検出器の検出感度の角度依存性も各サンプル毎にバラツキがあるため、異なるサンプルの測定を行う毎にそれらに対応した補正値を事前に求めておく必要が生じてしまい、煩に耐えない。

また、正確な補正値の算出が難しく、実際とは異なる透過率が換算されてしまうおそれがある。
さらに、本来、レンズの光透過率補正量は、レンズの出射面直後のビームプロファイルによって決定すべきものであるが、上記手法によれば、入射直前のプロファイルしか得られず、入射直前のプロファイルはレンズの出射面直後のプロファイルとは異なっているので、正確な光透過率を得ることは難しい。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、開口数が大きなレンズであっても補正演算を施すことなく、正確な光透過率を得ることができる光透過率測定方法および装置を提供することを目的とするものである。

本発明の光透過率測定方法は、光透過率を測定すべき被測定レンズを、実際の使用態様に応じた姿勢で測定光の光路中に配し、
開口数が前記被測定レンズの値以上とされた参照レンズを、該測定光の光路中であって、該被測定レンズに対向する位置に配し、
前記被測定レンズと前記参照レンズの間隔が、これら２つのレンズの焦点距離の和と略等しくなるように設定し、
前記測定光を平行光束として、前記２つのレンズの一方に入射せしめるとともに、他方から出射された測定光を光検出面上に略垂直に入射せしめることを特徴とするものである。

また、前記光検出器により得られた光量データと、前記参照レンズの光透過率の値とに基づき、前記被測定レンズの光透過率を求めることができる。

また、前記参照レンズの光透過率の値を予め求めておくことが好ましい。

また、前記２つのレンズは、互いに略同一形状、同一硝材とされていることが好ましい。

さらに、前記参照レンズは、レンズ表面にコートを付設していない状態とされていることが好ましい。

また、本発明の光透過率測定装置は、測定光を出射する光源と、
該測定光を平行光束として測定部に照射する平行光束照射光学系と、
該測定部において、実際の使用態様に応じた姿勢に配される被測定レンズと対向するようにして、該被測定レンズとともに該測定光の光路中に配された参照レンズと、
前記測定部から出射された測定光が略垂直に入射するように位置せしめられた光検出面を有する光検出器とからなり、
前記参照レンズは、前記被測定レンズの値以上の開口数を有し、前記被測定レンズとの間隔を、これら２つのレンズの焦点距離の和と略等しくなるように設定されていることを特徴とするものである。

なお、上記「実際の使用態様に応じた姿勢」とは、当該被測定レンズが実際に使用される光学系内に配された際に、当該被測定レンズに照射される照射光の入出射の状態（平行光束の状態あるいは収束光束の状態等）、およびこの照射光に対する当該被測定レンズの配置姿勢をいうものとする。

本発明の光透過率測定方法によれば、光透過率を測定すべき被測定レンズを、実際の使用態様に応じた姿勢で測定光の光路中に配し、参照レンズを、該測定光の光路中であって、該被測定レンズに対向する位置に配する。そして、この参照レンズは、開口数が前記被測定レンズの値以上とされたものとし、さらに前記被測定レンズとの間隔が、これら２つのレンズの焦点距離の和と略等しくなるように設定しておく。この状態で、前記測定光を平行光束として、前記２つのレンズの一方に入射せしめるとともに、他方から出射された測定光を光検出器上に照射せしめるようにしている。

これにより、これら２つのレンズを対向配置せしめた測定部から出射される測定光は、略平行光束の状態で光検出面上に照射せしめられる。

したがって、被測定レンズの開口数が大きいものであっても、レンズ出射位置に拘らず、すなわち、レンズ周辺から出射されるかレンズ中心部から出射されるかに拘らず、測定光は光検出器に略垂直に入射するため、光検出器の検出感度の角度依存性とは関係なしに被測定レンズの正確な光透過率を得ることができる。これにより、測定データに補正演算等を施すことは必要とされない。

また、本発明の光透過率測定装置によって、上記光透過率測定方法と同様の効果を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る光透過率測定方法および装置について説明する。
図１および図２は本実施形態の光透過率測定装置を示す概念図である。この実施形態装置は図２に示すように、例えば約４０５nmの青色レーザ光を出力する半導体レーザ光源１と、光源１からの青色レーザ光を平行光束３として出力するコリメータレンズ２と、被測定レンズが配される測定部４と、測定部４から出力された平行光束５が垂直に入射せしめられる光検出器６とから構成されている。

また、上記測定部４内には、図１に示すように被測定レンズ１１、およびこの被測定レンズ１１と対向するように配置された参照レンズ１２が、両者の焦点距離の和に略等しい距離を隔てて、上記コリメータレンズ２の光軸Ｘを共通光軸とするようにして対向配置されている。
なお、参照レンズ１２は、被測定レンズ１１と略同一形状、同一硝材とされている。

また、被測定レンズ１１は、実際に使用される姿勢に配置されており、２つのレンズ１１、１２は互いに曲率の小さい面が向い合うように配置されることになる。
また、被測定レンズ１１は、一般に反射防止コートが施されているが、参照レンズ１２は、このようなコートが施されていない状態、すなわちノンコートの状態とされている。
また、上記光検出器６としては、例えばブルーレーザ用光パワーメータを用いる。

ところで、被測定レンズの光透過率は、これまで、例えば図３に示すような態様によって測定することが一般に行われていた。すなわち、平行光束とされた光源からの測定光３に対し、その光路上に被測定レンズ１１１を配し、この被測定レンズ１１１から出射された測定光を光パワーメータ等の面状センサからなる光検出器６上に入射させて光量を測定する。このとき、この測定データと、被測定レンズ１１１に入射せしめた測定光の光量値に基づいて被測定レンズ１１１の光透過率を計算する手法を用いていた。

しかしながら、このような光検出器６は、一般に、その検出感度が入射光の入射角に大きく依存するという特質を有し、そのため、特にＮＡが大きいレンズを被測定レンズ１１１とするような場合には、光透過率を正確に測定することが容易ではない。例えば、ブルーレイ・ディスク（ＢＤ）を記録再生するプレーヤに搭載される光ピックアップ用対物レンズにおいては、ＮＡを0.85とすることが規格上定められているので、その光透過率を測定する場合には、レンズ周辺部分を通過した測定光１０５の光検出器６への入射角θが５０°〜６０°とかなり大きなものとなり、上記検出感度の入射角依存性による影響が大きなものとなり、光透過率の正確な測定が困難となってしまう。

そこで、本実施形態においては、上述したように参照レンズ１２を被測定レンズ１１に対向するようにして配置するとともに、光検出器６の光検出面上に測定光５が略垂直に入射するように設定し、これにより、レンズ中央部分を通過した測定光５のみならず、レンズ周辺部分を通過した測定光５についても測定光５の光検出器６への入射角が略０度となるようにして、上記検出感度の入射角依存性による影響を排除している。

すなわち、上記光透過率測定装置を用いた光透過率測定方法においては、測定部４において被測定レンズ１１および参照レンズ１２を曲率が小さい面を互いに対向させ、両レンズ１１、１２の間隔がこれら両レンズ１１、１２の各焦点距離の和に略相当するように設定する。この場合、両レンズ１１、１２は同一の焦点距離ｆを有しているとすると、両レンズ１１、１２の間隔は略２ｆということになる。これにより、被測定レンズ１１に対して平行光束を照射すれば、参照レンズ１２から出射される光束も平行光束となり、光検出器６の検出面上には平行光束とされた測定光５が照射されることになる。

もっとも、上述したようにして、光検出器６の検出面上に平行光束とされた測定光５が照射されるようにするために、上記両レンズ１１、１２の共通光軸Ｘに沿って、測定部４に測定光３を入射せしめるとともに、この共通光軸Ｘに対して光検出器６の検出面が垂直となるように設定する。

また、上述したように、参照レンズ１２はノンコートレンズを用いるようにしている。これは、ノンコートレンズであれば、レンズ形状や硝材の屈折率から光透過率を理論計算によって正確に計算することが可能であり、光検出器６によって得られた測定データを、ノンコートとされた参照レンズ１２の光透過率によって除すことにより、測定の信頼性を向上させることができるとともに、その計算処理が容易となり好ましい。

もちろん、被測定レンズ１１が反射防止膜等のコートをレンズ表面に施したレンズであるような場合、参照レンズ１２も、これと同様なコートをレンズ表面に施したレンズとすることは可能である。また、上記２つのレンズ１１、１２において同一レンズ、同一コートとした場合には、必ずしも参照レンズ１２の光透過率が既知でなくとも、光検出器６によって得られた測定データの平方根を求めることにより被測定レンズ１１の光透過率を得ることができる。

また、上記実施形態のものでは、参照レンズ１２と、被測定レンズ１１とを略同一形状としているが、参照レンズ１２のＮＡ値が被測定レンズ１１のＮＡ値よりも大きい値とされていれば、互いに異なる形状のものとすることも勿論可能である。

なお、上記実施形態装置において、光検出器６の測定データをコンピュータに入力し、このコンピュータに予め記憶させておいた、参照レンズ１２の光透過率および光源１からの測定光３の光量と、この測定データとの間で所定の演算が自動的になされるようにしておいて、この演算により得られた被測定レンズ１１の光透過率が所定の表示手段に表示されるように構成することも可能である。

ただし、本発明の光透過率測定方法および装置においては、参照レンズの光透過率は、必ずしも既知とせずともよく、上記測定後において事後的に求めるようにすることも可能である。

また、本発明の光透過率測定方法および装置により測定し得る被測定レンズとしては、上述した実施形態のものに限られるものではなく、種々の態様のレンズとすることが可能であり、例えば複数枚構成のレンズとすることが可能である。

本発明の実施形態に係る光透過率測定装置の主要部を示す概念図 本発明の実施形態に係る光透過率測定装置の全体構成を示す概念図 従来の光透過率測定装置を示す概念図

符号の説明

１ 光源
２ コリメータレンズ
３、５、１０５ 測定光
４ 測定部
６ 光検出器
１１、１１１ 被測定レンズ
１２ 参照レンズ

Claims (6)

1. 光透過率を測定すべき被測定レンズを、実際の使用態様に応じた姿勢で測定光の光路中に配し、
   開口数が前記被測定レンズの値以上とされた参照レンズを、該測定光の光路中であって、該被測定レンズに対向する位置に配し、
   前記被測定レンズと前記参照レンズの間隔が、これら２つのレンズの焦点距離の和と略等しくなるように設定し、
   前記測定光を平行光束として、前記２つのレンズの一方に入射せしめるとともに、他方から出射された測定光を光検出面上に略垂直に入射せしめることを特徴とする光透過率測定方法。
2. 前記光検出器により得られた光量データと、前記参照レンズの光透過率の値とに基づき、前記被測定レンズの光透過率を求めることを特徴とする請求項１記載の光透過率測定方法。
3. 前記参照レンズの光透過率の値を予め求めておくことを特徴とする請求項１または２記載の光透過率測定方法。
4. 前記２つのレンズは、互いに略同一形状、同一硝材とされていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の光透過率測定方法。
5. 前記参照レンズは、レンズ表面にコートを付設していない状態とされていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の光透過率測定方法。
6. 測定光を出射する光源と、
   該測定光を平行光束として測定部に照射する平行光束照射光学系と、
   該測定部において、実際の使用態様に応じた姿勢に配される被測定レンズと対向するようにして、該被測定レンズとともに該測定光の光路中に配された参照レンズと、
   前記測定部から出射された測定光が略垂直に入射するように位置せしめられた光検出面を有する光検出器とからなり、
   前記参照レンズは、前記被測定レンズの値以上の開口数を有し、前記被測定レンズとの間隔を、これら２つのレンズの焦点距離の和と略等しくなるように設定されていることを特徴とする光透過率測定装置。

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