JPH03130638A - 干渉計 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は干渉計に関し、特に、光ディスクなど光学式情
報記録再生装置の波面収差を測定するのに適した干渉計
に関するものである。

［従来の技術］ 光学式情報記録再生装置などを被測定装置として、その
レーザ光束の波面収差を測定するために干渉計が用いら
れる。そのような干渉計は、一般に、レーザ光束をビー
ムスプリッタで２つの光路に分け、その各々の光路を通
ったレーザ光束を重ね合わせて干渉させ、その干渉縞を
解析することによって波面収差を測定するようにしてお
り、従来は、２つの光路を通ったレーザ光束を単純に重
ね合わせるようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、レーザ光束の強度分布は一般に、例えば第５図
に示されるようにガウス分布を示しており、中央部分に
比べて周辺部分は非常に強度が小さい性質があり、光デ
ィスク等のようにレーザのエネルギの大部分を利用する
装置においては、特にそのような性質が顕著である。

したがって従来のように、２つの光路を通ったレーザ光
束を単純に重ね合わせたのでは、干渉縞部分のレーザ光
束の強度分布は、例えば第６図に示されるように、ガウ
ス分布に支配された分布となる。

その結果、干渉縞の中央付近が観測しやすいようにレー
ザ光束の強度を調整すると、例えば第７図に示されるよ
うに周辺が暗くなり、逆に周辺部を見易くすると、例え
ば第８図に示されるように中央部が明るくなりすぎ、い
ずれの場合にも干渉縞を視認できる範囲が非常に狭くな
ってしまう。

しかも、いずれの場合にも一本一本の干渉縞の明暗の境
界線が曲線になってしまうので、実際に干渉縞がどれく
らい曲がっているのか明確な判断ができなくなってしま
う。

そこで、例えば画像処理装置などによって、ガウス分布
の影響を受けずに干渉縞を観測することも考えられるが
、これでは装置のコストが大幅に上昇してしまう。また
、干渉縞が出力されるまでに０．５ないし１秒のタイム
ラグが発生するので、例えば干渉縞を観測しながら、被
測定装置の波面収差量を小さくする様な調整を行う場合
など、手の動きに干渉縞の変化が連動せず調整作業がは
なはだ困難である。

本発明は、そのような従来の欠点を解消し、低コストの
装置によって、中央部から周辺部まで広い範囲にわたっ
て干渉縞を正確に観測することができ、しかも、タイム
ラグなく実時間で干渉縞を観測することができる干渉計
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明の干渉計は、コヒー
レントな光束をビームスプリッタで２つの光路に分け、
その各々の光路を通った光束を重ね合わせて干渉させて
干渉縞を形成するようにした干渉計において、上記ビー
ムスプリッタで分けられた一方の光束の強度分布に比例
する減光を行う濃淡が形成された減光フィルタを、上記
光束が重ね合わされている光路上に設けたことを特徴と
し、上記減光フィルタは、上記ビームスプリッタで分け
られた一方の光束によって露光されて現像された感光材
により形成することができる。

［作用］ コヒーレントな光束をビームスプリッタで２つに分けて
、各々の光路を通った光束を重ね合わせて干渉させると
、干渉縞が形成される。ここで、重ねあわされた光束は
減光フィルタを通る際に、その強度の強い部分は減光フ
ィルタの濃い部分に当たって強度が弱められ、強度の弱
い部分は減光フィルタの淡い部分を透過して強度低下が
小さいので、干渉縞形成部分での光束の強度分布を一様
にすることができる。

従って、干渉縞の像面の明るさが均一となって、中央部
から周辺部まで明瞭なコントラストの干渉縞を観測する
ことができる。

〔実施例〕

図面を参照して実施例を説明する。

第１図は、光学式情報記録再生装置用光学系のディスク
に対する対物レンズ１の傾きを調整するために、その光
学系のコマ収差を検出する干渉計を示している。図中１
は、光学式情報記録再生装置の光学系本体ユニット３等
に設けられた対物レンズであり、光ディスクなどの記憶
媒体にコヒーレントなレーザ光束を照射して情報の読み
出しあるいは書き込みを行うために、レーザダイオード
（図示せず）から出射されたレーザ光束を１μｍ程度の
直径に集束させるためのものである。

この対物レンズｌは球面座２０に沿って回動可能に設け
られており、光軸を任意の角度傾けることができる。そ
して、その光軸の角度変化によってコマ収差が変化する
。

１００は干渉計の対物レンズであり、光学式情報記録再
生装置用光学系の対物レンズｌから出射されて集束した
後干渉計に入射するレーザ光束を平行光束に変換する。

１１９は、対物レンズ１００の取付面であると同時に干
渉計の基準面であり、干渉計の入射光軸に対して垂直に
形成されている。

１０１は、光ディスク又は光ディスクなどに相当する厚
みを有する透明な調整用マスターガラス板である。

１０４は、干渉計内へ入射するレーザ光束の開口であり
、対物レンズ１００の射出瞳の位置にある。１０２及び
１０３は、レーザ光束の偏光状態と偏光面を所定の状態
に調整するために、互いに独立して軸中心に回転自在に
設けられた４分の１波長板及び２分の１波長板である。

１０５は入射光束を分割するためのビームスプリッタで
あり、このビームスプリッタ１０５により、対物レンズ
１から入射するレーザ光束は、まっすぐに透過する光束
と、直角に反射される光束の２光束に分けられる。

１０６．１０７は、ビームスプリッタ１０５で分けられ
た２光束を、光軸中心に相対的に回転させるためのイメ
ージローテータであり、本実施例では２つのダブプリズ
ムを使用しており、互いに光軸まわりに相対的に略９０
度ずれて設置されている。そして、この２つのイメージ
ローテータ１０６．１０７によって２つの光束が光軸ま
わりに相対的に略１８０度回転させられる。この２つの
イメージローテータ１０６，１０７は、ビームスプリッ
タ１０５で分けられた２光束の光路長を同じにして干渉
性を良くするために、同じ形状及び同じ材質を有するも
のが用いられる。

１０８．１０９は、イメージローテータ１０６゜１０７
を通過した光束を１８０度反転した方向に平行に反射さ
せるための第１及び第２直角プリズムであり、光路長を
同じにして干渉性を良くするために、同じ形状及び同じ
材質を有するものが用いられ、さらに少なくとも一方の
直角プリズム１０８．１０９は光軸方向に移動自在とな
っている。

２つの直角プリズム１０８，１０９により反射された光
束はそれぞれ第１及び第２補正板１２０゜１２１を通る
。このうち、第２補正板１２１は２枚の光学楔であり、
相対的に光軸まわりに回転させることによって、ビーム
スプリッタ１０５を透過した光束を傾ける作用をもち、
コマ収差を調整しやすくするために、観測される干渉縞
に任意のティルト量を与えることができる。

また、第１補正板１２０は、第２補正板１２１と同じ材
質及び２枚の光学楔を合わせたのと同じ厚さを有するガ
ラス板であり、ビームスプリッタ１０５で分けられた２
つの光路の光路長を同じにするために、第１直角プリズ
ム１０８を通る光路上に固定的に設けられている。

こうし、て第１及び第２補正板１２０．１２１を通った
２つの光束は、ビームスプリッタ１０５によって重ね合
わされて、ビームスプリッタ１０５から出射したのち、
反射鏡１１０によって方向が変えられる。

１１１は結像レンズであり、例えば固体撮像素子の撮像
面１１２上に開口１０４の像を結像するように配置され
ている。そして、ＣＲＴモニタ（図示せず）等によって
、開口１０４位置における波面収差を干渉縞として観測
することができる。

また、結像レンズＩｌｌと撮像面１１２との間の光路上
には、互いに独立して軸中心に回転自在な偏光フィルタ
１１３が２枚配置されており、偏光フィルタ１１３を回
転することによって撮像面１１２に入射するレーザ光束
の強度を調整することができる。なお、偏光フィルタは
１枚であっても、強度調整をある程度行うことができる
。

１５２＋！、各イメージローテータ１０６．１０７を通
過してビームスプリッタ１０５によって分けられた一部
のレーザ光束の方向を変えるための反射プリズムである
。この反射プリズム１５２で反射されたレーザ光束は、
第２図に示される反射鏡１５６によって方向を変えられ
て、アライメント用の補助ＴＶカメラ１５９に入射する
。

この補助ＴＶカメラ１５９は、ビームスプリッタ１０５
によって分けられた２光束が同光軸に重ね合わされるよ
うに調整するアライメントを行うためのものであり、反
射鏡１５６によって方向を変えられた２光束が、アライ
メント用集束レンズ１５７によって補助ＴＶカメラ１５
９の撮像面１５９ａに集束される。

１５８は、互いに独立して軸中心に回転自在に設けられ
た２枚の偏光フィルタであり、一方又は双方の偏光フィ
ルタ１５８を回転することによって撮像面１５９に入射
するレーザ光束の強度を調整することができる。

第１図に戻って、ビームスプリッタ１０５と一方のイメ
ージローテータ１０７との間の光路には、開閉自在なシ
ャッタ１１５が配置されている。このシャッタ１１５を
閉じることにより、ビームスプリッタ１０５で分けられ
た一方の光束の光路が遮蔽される。

また、撮像面１１２と偏光フィルタ１１３との間の光路
には、減光フィルタｌ１８が設けられている。この減光
フィルタ１１８は、ビームスプリッタ１０５で分けられ
た一方の光束の強度分布に比例する減光を行う濃淡が形
成されている。これによって、対物レンズ１から干渉計
に入射するレーザ光束の強度分布に比例する減光を行う
ことができ、干渉縞がない状態では、撮像面１１２に到
達するレーザ光束の強度分布は、はぼ完全に一様となる
。このような減光フィルタ１１８は、例えばシャッタ１
１５を閉じ、そのシャッタ１１５で遮蔽されていない方
のレーザ光束によって感光材を露光して現像することに
より製造することができる。その場合には、露光時間を
何種類も変えることによって、最も適切な減光を行うこ
とができる減光フィルタ１１８を得ることができる。感
光材としては、例えばレーザがレーザダイオードから発
される場合には、近赤外に感度を有するフィルム（例え
ばコニカ製のＩＲＦ等）を用いることができる。

次に、上記実施例装置の使用及び動作について説明する
。

まず、光ディスクを光学式情報記録再生装置光学系に取
付けるかあるいは調整用マスターガラス板１０１を干渉
計に取付ける。この時、光ディスク又は調整用マスター
ガラス１０１は干渉計の基準面１１９と平行になるよう
に取付ける。

そして、光学系本体ユニット３のレーザダイオード（図
示せず）からレーザ光束を出射させて、対物レンズｌに
よって集束させると、そのレーザ光束は集束点から光デ
ィスク又は調整用マスターガラス板１０１を通過し、干
渉計の対物レンズ１００によって平行光束になって干渉
計内に入射する。

そこで、まず補助ＴＶ左カメラ９５に集束した２光束の
集束点の位置が一致するように光学系本体ユニット３の
取付位置を調整して、対物レンズ１００から入射してビ
ームスプリッタ１０５によって分けられた２光束が、同
軸に重ね合わされるようにする。

干渉計内に入射したレーザ光束は、４分の１波長板１０
２及び２分の１波長板１０３によって偏光状態及び偏光
面の方向を調整されて、ビームスプリッタ１０５によっ
て２光束に分割される。

そして２光束に分割されたレーザ光束は、イメージロー
テータ１０６，１０７によって相対的に光軸中心に略１
８０度回転され、各直角プリズム１０８．１０９によっ
てビームスプリッタ１０５の半透面の方向に反射されて
ビームスプリッタ１０５の半透面で重なり合って干渉す
る。この重なり合って干渉しているレーザ光束は、反射
鏡１１Ｏによって方向が変えられ、結像レンズ１１１に
よって撮像面１１２上に導かれ、ＣＲＴモニタ（図示せ
ず）等によって実時間で干渉縞が観測される。

このとき、撮像面１１２に導かれたレーザ光束は、減光
フィルタ１１８を通る際に、その強度の強い部分（中央
部分）は減光フィルタ１１８の濃い部分に当たって強度
が弱められ、強度の弱い部分（周辺部分）は減光フィル
タ１１８の淡い部分を透過して強度低下が小さいので、
撮像面１１２におけるレーザ光束の強度分布は、ガウス
分布に支配されず、撮像面１１２における干渉縞部分の
強度分布は、第３Ａ図に示されるようにサインカーブ状
となり、例えば第３Ｂ図に示されるような、明暗の境界
線が直線状となった干渉縞が、画面全体に一様に観測さ
れる。

このように、本実施例によれば、画面中央部から周辺部
までコントラストの高い干渉縞が正確な形状で観測され
、収差等の存在によって干渉縞に部分的な曲がりなどが
観測される。

このようにして観測される干渉縞は、２つに分けられた
光束の波面を、イメージローテータ１０６．１０７によ
って光軸中心に相対的に略１８０度回転させてその差を
とった成分である。したがって、ビームスプリッタ１０
５で分割された光束の波面形状の差として検出される波
面収差のうち、光軸に対して１８０度非対称な成分であ
るコマ収差は干渉縞として検出されるが、光軸に対して
１８０度対称であるデフォーカス成分や光軸に対して９
０度非対称な成分である非点収差成分などは、互いに打
消しあって全く検出されない。

即ち、第４Ａ図の実線は入射元高に対するコマ収差成分
を示し、破線は、実線成分を光軸まわりに１８０度回転
した成分を示している。したがって、それらの差をとっ
た一点鎖線で示される成分は、 △Ｗ、＝ΔＷ、−ΔＷ２ ＝ΔＷ１−（−ΔＷ＋） ＝２ΔＷ１ となり、実線成分の２倍の大きさとして検出される。

第４Ｂ図は光軸回りの回転角度に対するコマ収差の検出
感度を示しており、このように、２つの光束の波面を相
対的に略１８０度回転させることにより、光軸に１８０
度非対称なコマ収差成分は略２倍の感度で干渉縞に表れ
る。

なお、非点収差は、光軸を中心に略９０度回転した断面
間で正負反転した成分を有する収差なので、イメージロ
ーテータ１０６，１０７による像回転角度を略９０度に
すれば、この装置によって非点収差を検出することがで
きる。

このようにしてコマ収差が検出されたら、干渉縞を観測
しながら、例えば干渉縞の曲がりが最も少なくなるよう
に、光学ヘッド対物レンズ１の傾きを調整する。これに
よって、対物レンズ１の光軸を光ディスク又は調整用マ
スターガラス板ｌＯ１に対して垂直にして、対物レンズ
１に含まれるコマ収差分も含めてコマ収差を最小にする
ことができる。

なお、上記実施例においてはフィルムを減光フィルタ１
１８として用いたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、干渉計に入射するレーザ光束の強度分布に比例
する減光を行う濃淡が形成されたものであればよく、例
えばフィルムの代りに乾板を用いたり、画像処理装置な
どでレーザ光束の強度分布を解析して、それにもとづい
て上記と同様の濃淡のあるフィルタを製造することもで
きる。

また、上記実施例の干渉計ではコマ収差の測定を行った
が、本発明はどのような目的の測定にでも適用すること
ができる。

［発明の効果］ 本発明の干渉計によると、どのような強度分布を有する
光束を用いても、中央部から周辺部まで明瞭なコントラ
ストの干渉縞が形成されるので、広い範囲にわたって干
渉縞を明瞭に観測することができ、波面収差などを正確
に測定することができる。したがって、強度分布が顕著
なガウス分布をなすレーザダイオードを光源とする光学
式情報記録再生装置の波面収差測定などにおいて、特に
絶大な効果がある。しかも、単にフィルタを追加するだ
けの簡単な構成なので、極めて低コストで実施すること
ができる。

また、実時間で干渉縞を得ることができるので、干渉縞
を観測しながら被測定装置の波面収差を小さくする調整
を行う際などに、手の動きに干渉縞の変化が連動して調
整作業を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の干渉計の略示図、第２図はそ
の干渉計の部分略示図、 第３Ａ図はその実施例によって得られる干渉縞の強度分
布の例を示す線図、 第３Ｂ図はその実施例によって得られる干渉縞の例を示
す略示図、 第４Ａ図及び第４Ｂ図はコマ収差の特性を示す線図、 第５図はガウス分布をなす光束の強度分布を示す線図、 第６図は従来の干渉計によって得られる干渉縞の強度分
布の例を示す線図、 第７図及び第８図は従来の干渉計によって得られる干渉
縞の例を示す略示図である。 １０５・−ビームスプリッタ、 １１５・−シャッタ、 １１８・・−減光フィルタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コヒーレントな光束をビームスプリッタで２つの
   光路に分け、その各々の光路を通った光束を重ね合わせ
   て干渉させて干渉縞を形成するようにした干渉計におい
   て、 上記ビームスプリッタで分けられた一方の光束の強度分
   布に比例する減光を行う濃淡が形成された減光フィルタ
   を、上記光束が重ね合わされている光路上に設けたこと
   を特徴とする干渉計。
2. （２）上記減光フィルタが、上記ビームスプリッタで分
   けられた一方の光束によって露光されて現像された感光
   材により形成されている請求項１記載の干渉計。