JPS60210733A - レンズ光軸検査装置 - Google Patents

レンズ光軸検査装置

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JPS60210733A
JPS60210733A JP6693484A JP6693484A JPS60210733A JP S60210733 A JPS60210733 A JP S60210733A JP 6693484 A JP6693484 A JP 6693484A JP 6693484 A JP6693484 A JP 6693484A JP S60210733 A JPS60210733 A JP S60210733A
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JP
Japan
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lens
light
optical axis
objective lens
intensity distribution
Prior art date
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Pending
Application number
JP6693484A
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English (en)
Inventor
Sadao Mizuno
定夫 水野
Noboru Ito
昇 伊藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60210733A publication Critical patent/JPS60210733A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • 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
    • G01M11/0221Testing optical properties by determining the optical axis or position of lenses

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (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】 産業上の利用分野 本発明はレーザを光源として、円盤状記録媒体(以後デ
ィスクと称す。)上に形成した記録トラックに集光して
情報を記録あるいは再生する光学式記録再生装置等に用
いられるレンズの光軸検査装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 第1図を用いてまず、光学式記録再生装置の構成を簡単
に説明する。ディスク1はモータ3に同軸的に取り付け
られたターンテーブル2に装着されて回転する。半導体
レーザ4から発せられた光はミラー5により光路を変換
され光ピツクアップ6に収納された対物レンズTに入射
する。また、半導体レーザ4.コリメータレンズ、4分
の1波長板、ビーム・スプリッター、光検出器等(図示
せず)を含む光学ユニット9がキャリッジ8に取り付け
られ、光学ユニット9に取り付けられた光ピツクアップ
6と共に例えばスラッピングモータ −によりディスク
1の半径方向に移送される。
このような光学式記録再生装置においては、記録トラッ
ク上の光ビームの集光状態すなわち、焦点面上での収差
によって記録再生特性が決定される。この集光状態に悪
影響を与える要因として、ディスクと光ピツクアップに
収納された対物レンズの光軸との垂直度ずれ、レーザ光
軸と対物レンズ光軸との傾きがあげられる。
この対物レンズ元軸とディスクとの垂直度ずれ及び、レ
ーザ光軸との傾きを低減することが肝要であり、これに
よって記録再生特性を向上させることができる。
次に従来性なわれているこの対物レンズのi軸調整方法
について説明する。第2図は対物レンズを収納する光ピ
ツクアップの平面図、第3図は同断面図である。第2図
、第3図において11は対物レンズ10を収納したレン
ズ収納筒、12a。
12b[レンズ収納筒11に固着されたトラッキング駆
動用可動コイル、13は同じくフォーカス駆動用可動コ
イル、14a、14bは筐体18に固着されたトラッキ
ング駆動用磁石ユニット、16は同じくフォーカス駆動
用磁石ユニットである。レンズ収納筒11は弾性支持部
材16a。
16bKよって移動自在に弾性的に支持されている。
従って、公知の如く、フォーカス制御信号あるいはトラ
ッキング制御信号が可動コイル13.可動コイル12&
、12bに通電されると磁石ユニット14a、14b、
15との間でフレミングの左手の法則に従う電磁気力が
発生し、対物レンズ10を収納したレンズ収納筒11は
弾性支持部材16a、16bに弾性的に支持され、フォ
ーカス誤差あるいはトラッキング誤差を補正するよう移
動される。
し 弾性支持部材113bはレンズ収納筒11と筐体18に
同軸的に係合されている。一方弾性支持部材16aはそ
の内周部はレンズ収納筒11に係合され、外周部は弾性
支持部材ホルダー17に係合されている。この弾性支持
部材ホルダー17は筐体18にねじ19a〜19dKよ
って取り付けられているが、ホルダー17に設けられた
貫通穴はねじ径より大きいので、図中のX方向及びY方
向′に移動可能となっている。
以上のような構成によシ第4図に示すような手段で、対
物レンズう′C軸Aムを筐体18の下面20に対して垂
直に、すなわちZ軸に一致させる。
第4図は従来検査法の一例である。図中の11゜16!
L、16b、17,18.20は第2図、第3図と同一
の部材を示す。21はレンズ収納筒内に設置した反射ミ
ラーでめシ、22は光ピツクアップを搭載する基台であ
る。He−Neレーザ24から発せられた光は基台22
に垂直入射するよう回動ミラー23によって設定されて
いる。
ここでレンズ収納筒11の中心軸BBが基台22に対し
て、すなわち筐体18の下面20に対して垂直でるれば
He−Heレーザ24からの光は反射ミラー21によシ
垂直に反射され、同一光路をたどってHe −Noレー
ザ24の出射窓に帰還する。したがって垂直でない場合
は反射ミラー21からの反射光がHa−Neレーザ24
の出射窓に帰還するよう、弾性支持部材ホルダー17の
取り付は位置を移動させてレンズ収納筒11の上端を引
き起し、レンズ収納筒11の中心軸BBを光ピックアッ
プ取り付は面に対して垂直にする。
このように従来例では、He−N6レーザ光軸に対して
反射ミラー21が垂直に設定されるのでろって対物レン
ズ1ρの光軸そのものが調整されていない。
このため対物レンズ鏡筒とレンズ収納筒のガタ及び対物
レンズ10の光軸Aムと対物レンズ鏡筒の中心軸のずれ
による光軸不良を補正することができないという欠点を
有している。
発明の目的 本発明は光強度分布から被検レンズの光軸傾きを検出す
ることによシ、上記従来例の欠点を解決するもので、被
検レンズの光軸を検査・調整する装置を提供することが
目的である。
発明の構成 本発明は被検レンズに入射する平行光ビームを、被検レ
ンズの焦点位置に配置した反射ミラーで反射し、その反
射光を再び前記被検レンズを通して平行反射ビームとし
た後、収束レンズで光スポットに集光する光学系に、前
記光スポットの光強度分布を検出するビーム形状検出手
段と、前記平行反射ビームより前記被検レンズの焦点位
置を検出する焦点検出手段とを設け、焦点検出手段によ
シ前記反射ミラーが前記被検レンズの焦点位置になるよ
う制御し、前記光スポットの光強度分布より前記被検レ
ンズの光軸の傾きを検出するよう構成したレンズ光軸検
査装置である。
実施例の説明 第6図に本発明の一実施例を示す。図中の10゜11.
13,15,16a、16t)、17,18゜20.2
2は第2図、第3図、第4図と同一の部材を示す。対物
レンズ10がレンズ光軸を調整するための被検レンズで
βる。26のHe−Neレーザから出射した平行光ビー
ム261Lは複数のレンズで構成した2了のビームエク
スパンダ−により対物レンズ10の口径程度のビーム径
に拡大され平行光ビーム26bとなる。平行光ビーム2
θbは28の偏光ビームスプリッタ−と29の具波長板
を通って基台22に垂直に入射するよう設定されている
。対物レンズ10で集光された光ビーム260ば3oの
平行ガラス板を通って対物レンズ10の焦点位置に配置
された反射ミラー31の集光点Pに集光する。平行ガラ
ス板30はディスクに相当するもので対物レンズ10の
収差補正のために挿入されている。反射ミラー31で反
射した反射光は再度対物レンズ1oを通って平行反射ビ
ーム26dとなり、猛波長板と偏光ビームスプリッタ−
28の作用で32のノ・−フビームスプリッターの方向
に光路が変換される。平行反射ビーム28111’jハ
ーフビームスプリツタア32で平行反射ビーム25el
、26fに振幅分割され、平行反射ビーム26el[3
3の収束レンズで焦光点Qに集光する。34はナイフェ
ツジで36の駆動手段によりR方向に駆動され焦光点Q
においてビームウェスト26gを切断するよう構成され
ている。
36は光量検出器でナイフェツジ34で遮へいされるビ
ームウェスト26gの光量変化を検出する。
4oは増幅回路で41はビームウェス)26gの遮へい
光量から光強度分布をめるための微分回路である。
37は固定のナイフェツジで平行反射ビーム26fの一
部を遮へいし、そこを通過した平行反射ビームは38の
収束レンズによって2分割ディテクター39上に集光す
る。2分割ディテクター39の各受光素子39a、39
bが受光する光量は41の差動増幅回路で受光量差の信
号となる。
この信号は43の位相補償フィルターと44の駆動回路
を通して可動コイル13に印加され対物レンズ1Qを制
御する。この焦点制御方法はいわゆるナイフェツジ法と
云われるもので、2分割ディテクター39を収束レンズ
38の焦点位置に配置し、かつ波面分割された平行光ビ
ームが収束レンズ38に入った時に受光素子391Lと
39bの受光量が等しくなるように2分割ディテクター
39の分割線を設定して対物レンズ1oを制御すること
により、反射ミラー31と対物レンズ10の間隔を常に
焦点距離に制御することができるものでろる〇 一般に対物レンズ1oの光軸が傾いても光学系の光路の
ずれ、あるいは傾きとして検出することは困難であり、
従来例のような間接的な方法で対物レンズ10の傾きを
検査していた。しかし光学式記録再生装置においてこの
対物レンズ1oが傾くと再生出力が低下し、クロストー
クが増加するためこの傾きを±0.40以下に設定する
必要がらる。当然のことながら光ピツクアップとしては
より厳しい精度が要求される。本発明ではこの精度を得
るために焦光点Pにおける光強度分布の変化に着目して
対物レンズ10の傾き検査及び調整を行なおうとするも
のである。−例としてNAが0.5の対物レンズ10を
傾けると集光点Pにおける光強度分布は第6図に示すよ
うに光強度のピーク値が低下し、一部が盛り上がる。こ
のピーク値の変化のみをみると第7図のようになり、対
物レンズの傾きが0.26°で2〜3%、0.5°で1
0チ程度低下することが判る。従ってこの光強度のピー
ク値を精度よく測定すれば対物レンズ1oの傾きを調整
することができる。またこの調整は第6図のサイドの盛
り上がシを利用することもできる。
しかし弾性支持部材ホルダー17によシ対物しンズ10
の傾きを調整すると集光点Pの位置が動くため、−その
位置を探し出して光強度分布を測定しなければならない
。例えば集光点Pを直接光学的に拡大してテレビカメラ
等でその光強度分布を測定するためは数千倍に拡大する
必要がらり、視野は数μmしかとれないこのため第2図
、第3図の構造のような光ビックアンプでは対物レンズ
10の調整範囲(数百μm)はとてもカバーできない。
またナイフェツジの遮へい光量から光強度分布をめる場
合も測定精度を上げるためにはナイフェツジの駆動範囲
を1oμ7n程度にする必要があり同様の問題がある、
それに加えてナイフェツジで直接測定する場合は焦点制
御をかけることが難しく、Z方向についても高精度に設
定する必要がある。集光点Pでの光強度分布の半直幅は
第1図のような装置でFio、9μm程度であり、焦点
深度も±0.5μm程度であるため、弾性支持部材ホル
ダー17を動かすたびにこの位置を探し出すととは非常
に煩しく実用的ではない。
このため本発明では上記のごとく対物レンズ10に入射
する平行光ビームを焦点位置に配置した反射ミラー31
で反射し、その反射光を再度対物レンズ1oを通して平
行光ビームとした後、焦光点QK集光することによって
工およびy方向の動きをなくしている。第8図に示すよ
うに弾性部材ホルダー17を調整して集光点Pが実線か
ら点線の状細に動いた場合、平行反射ビーム2edの光
強度分布中心は移動するが平行光であるため集光点Qは
常に収束レンズ33の焦点位置になシ測定点は動かない
。一方、収束レンズ33[よシ集光点Pの像を集光点Q
に拡大して結像させることができるため、収差の少ない
レンズを用いれば測定精度の向上を図ることができる。
また実施例では1方向の光強度分布しか測定できないが
、たとえば特願昭58−202973号明細書等に記載
のものを用いれば1つのナイフェツジでXとy方向の光
強度分布を同時に測定することができ弾性部材ホルダー
17をx、y方向共に調整することができる。Z方向は
制御がかかっておシ反射ミラー31と対物レンズ1oと
の距離は変化しないため、結局集光点Qは弾性部材ホル
ダー17を動かしても移動することなく精度のよい光強
度分布が容易に測定できる。従って微分回路41から得
られる光強度分布のピーク値より対物レンズ10の傾き
を容易に検出することが可能となった。
上記説明では焦点制御方式としてナイフェツジ法を用い
たが、非点収差法、臨界角法等を用いてもよく、光強度
分布の測定にはテレビカメラを用いてもよい。
発明の詳細 な説明したように本発明では被検レンズの焦点位置で反
射した光ビームを平行光にした後再び集光するため、被
検レンズの調整過程での測定点の動きをなくすことがで
き、容易かつ高精度に光強度分布をめ、直接被検レンズ
の光軸傾きを測定することができる。このため、従来検
査法のようにレンズ鏡筒とレンズ光軸の傾きとレンズ鏡
筒とレンズ収納部の保合による傾きの影響をなくし、正
確に被検レンズの光軸傾きを測定し調整することが可能
になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は光学式記録再生装置の原理図、第2図。 第3図は被検レンズが設置さ五る光ピツクアップ部の平
面図および断正面図、第4図は従来のレンズ光軸検査装
置の断正面図、第5図は本発明の一実施例におけるレン
ズ光軸検査装置のブロック図、第6図、第7図は同装置
における被検レンズ光軸の傾きと光強度分布の関係を説
明するだめの特性図、第8図は同装置の集光点の動きの
詳細を示す図である。 26・・・・・・し〒ザ、10・・・・・・対物レンズ
、31・・・・・・反射ミラー、28・・・・・・ビー
ムスプリッタ、32・・・・・・ハーフビームスプリッ
タ、33,38・・・・・・収束レンズ、34,37・
・・・・・ナイフェツジ、36・・・・・・光量検出器
、41・・・・・・微分回路、39・旧・・2分割ディ
テクタ、43・・・・・・位相補償フィルタ、13 ′
10−+9可動コイル0 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第4図 第5図 = 第6図 第7図 t%) 1)’0.25’l)、5’aり56/6傾き角 第8図 。 26番

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 被検レンズに入射する平行光ビームの光源と、
    前記被検レンズの焦点位置に配置した反射ミラーと、反
    射光を前記被検レンズを通した後光スポソHC集光する
    収束レンズとを具備した光学系に、前記光スポットの光
    強度分布を検出するビーム形状検出手段と、前記被検レ
    ンズの焦点位置を検出する焦点検出手段とを設け、前記
    光強度分布よシ前記被検レンズの光軸の傾きを検出する
    ことを特徴とするレンズ光軸検査装置。
  2. (2)焦点検出手段によシ、反射ミラーが被検レンズの
    焦点位置になるよう制御することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のレンズ光軸検査装置。
JP6693484A 1984-04-04 1984-04-04 レンズ光軸検査装置 Pending JPS60210733A (ja)

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JP6693484A JPS60210733A (ja) 1984-04-04 1984-04-04 レンズ光軸検査装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7869022B2 (en) 2007-07-18 2011-01-11 Asml Netherlands B.V. Inspection method and apparatus lithographic apparatus, lithographic processing cell, device manufacturing method and distance measuring system
CN109115467A (zh) * 2018-08-24 2019-01-01 成都精密光学工程研究中心 一种用于焦距检测的双刀口差分检测装置、检测方法及数据处理方法

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