JPH0366737B2 - - Google Patents

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JPH0366737B2
JPH0366737B2 JP61280526A JP28052686A JPH0366737B2 JP H0366737 B2 JPH0366737 B2 JP H0366737B2 JP 61280526 A JP61280526 A JP 61280526A JP 28052686 A JP28052686 A JP 28052686A JP H0366737 B2 JPH0366737 B2 JP H0366737B2
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JP
Japan
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light
optical
irradiation
optical disk
pickup device
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61280526A
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Japanese (ja)
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JPS63104240A (en
Inventor
Naomichi Senda
Akyoshi Watanabe
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Nakamichi Corp
Original Assignee
Nakamichi Corp
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Publication date
Application filed by Nakamichi Corp filed Critical Nakamichi Corp
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Publication of JPS63104240A publication Critical patent/JPS63104240A/en
Priority to US07/360,388 priority patent/US4941138A/en
Publication of JPH0366737B2 publication Critical patent/JPH0366737B2/ja
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  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光学素子のミユ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ツクアツプ装置に関
する。 (従来の技術) 従来、光デイスクの基板(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
(楕円偏光計)もしくはそれに準ずる装置が用い
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
光を被測定デイスクに照射し、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、被測定デイ
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、被測定デイ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。従つて、
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つた。 また、エリプソメータの平行光束径は、デイス
クに形成された実際のトラツ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
困難であつた。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つた。 本発明は、これら問題点を解決する光ピツクア
ツ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) 光ピツクアツプ装置において、光デイスクに集
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の偏光と
する偏光設定手段と、前記光デイスクからの反射
光に基づいて、前記レーザー照射光の照射ポイン
トのトラツキング誤差及びフオーカス誤差を検出
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、前記偏光成分
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) 以上の構成からなる本発明の光ピツクアツプ装
置を用いることにより、トラツキング制御、及び
フオーカス制御を懸けた状態で光デイスクの同一
の照射位置に4種類の偏光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イスクのミユーラ
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ユ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ユーラー行列を
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ユーラー行列を測定
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測定
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θ1、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
θ3、θ4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の各ストークパラメータ
をそれぞれ、とし、λ/4板7、検光子8
の各ミユーラー行列をそれぞれ7、8とする
と、 =8・7・ ……(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1、2、3、4とし、更
にこれらの第1成分をそれぞれPd1、Pd2、Pd3、
Pd4とすると、 λ/4板7、検光子8の各回転角をθ3=0、θ4
=0とした場合、(1)式は 1=1/21 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0‐1 0 Pc1+Pc2 Pc3 Pc4=1/2Pc1+Pc2 Pc1+Pc2 0 0
となり、 Pd1はPd1=1/2(Pc1+Pc2)……
(2) となる。 同様にθ3=0、θ4=π/2とした場合、 Pd2=1/2(Pc1−Pc2) ……(3) となる。 同様にθ3=π/4、θ4=π/4とした場合、 Pd3=1/2(Pc1+Pc3) ……(4) となる。 同様にθ3=0、θ4=π/4とした場合、 Pd4=1/2(Pc1+Pc4) ……(5) となる。 上記(2)〜(5)式からPc1〜Pc4をそれぞれ求める
と、 Pc1=Pd1+Pd2 Pc2=Pd1−Pd2 Pc3=2Pd3−(Pd1+Pd2) Pc4=2Pd4−(Pd1+Pd2) ……(6) となる。従つて、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、各設定のもとでの入射光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のミユーラー行列を求め
る方法を説明する。 被測定光学素子6のミユーラー行列を6、照
射光Pdのストークスパラメータをとすると =6・ ……(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θ1、θ2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1、2、3、4とすると上式(7)は

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θ1
=0、θ2=0とした場合、照射光Pbは水平直線
偏光となり、(7)式は 1=Pc11 Pc12 Pc13 Pc14=M611M612M613M614 M621M622M623M624 M631M632M633M634 M641M642M643M644 1 1 0 0=M611+M612 M621+M622 M631+M632 M641+M642 ……(8) となる。 同様にθ1=π/2、θ2=0とした場合、照射光
Pbは垂直直線偏光となり、(7)式は 2=Pc21 Pc22 Pc23 Pc24=M611M612M613M614 M621M622M623M624 M631M632M633M634 M641M642M643M644 1 −1 0 0=M611−M612 M621−M622 M631−M632 M641−M642 ……(9) となる。 同様にθ1=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 3=Pc31 Pc32 Pc33 Pc34=M611M612M613M614 M621M622M623M624 M631M632M633M634 M641M642M643M644 1 0 1 0=M611+M613 M621+M623 M631+M633 M641+M643 ……(10) となる。 同様にθ1=0、θ2=π/4とした場合、照射光
Pbは右円偏光となり、(7)式は 4=Pc41 Pc42 Pc43 Pc44=M611M612M613M614 M621M622M623M624 M631M632M633M634 M641M642M643M644 1 0 0 1=M611+M614 M621+M624 M631+M634 M641+M644 ……(11) となる。 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
Pc1〜4は、前記した方法により求めるこどか
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1〜4を
求めることにより、被測定光学素子6のミユーラ
ー行列を測定することが出来る。 本発明の光ピツクアツ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ツクアツプ装置
5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が可変可能に光ピツクアツ
プ装置35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となつた
後、更に分光ミラー151,152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′としてトラツクが形成された
光デイスク25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
れたトラツキングコイル23、フオーカシングコ
イル24に流れる各駆動電流により光デイスク
5上の照射ポイントの半径方向移動、及びフオー
カス調整が可能に光ピツクアツプ装置35内に設
置されている。 この反射面251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つた後、全
反射ミラー16で反射されて分光ミラー152
至る。反射面251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253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152で反射された反射光は、分光
ミラー153,154,155で分光され、被測定
反射光Pc1、Pc2、Pc3、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151で反射された後、この反射光か
ら反射面251上の照射ポイントのトラツキング
及びフオ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はそれぞれ光ピツクアツプ装置35
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/4
板14をそれぞれ所望の回転角θ5、θ6にセツトす
る。 26はスピンドルモータで、図示しない駆動手
段により所望の回転数で光デイスク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S5を入力して光デイスク25の回
転情報を検知すると共に、光ピツクアツプ装置
5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ツク位
置を検出し、更にトラツクジヤンプ指令信号S3
光ピツクアツプ装置35内の偏光子13とλ/4
板14の各回転角θ5、θ6を設定する回転角指令信
号S4をそれぞれ出力する。 ピツクアツプ制御回路28は、制御情報検出器
20から出力されるトラツキング及びフオーカシ
ングの各情報信号を入力し、これらの各制御を行
なうべくトラツキング制御信号S1、フオーカス制
御信号S2をそれぞれ出力する。 対物レンズ駆動回路31は、フオーカス制御信
号S2とフイルタ29で選択されたトラツキング制
御信号S1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ツクアツプ装置35
のフオーカシングコイル24、トラツキングコイ
ル23にそれぞれ出力して対物レンズ17を駆動
する。またピツクアツプ駆動回路30は、フイル
タ29で選択されたトラツキング制御信号S1の低
域信号を入力し、この信号に基づいて図示しない
ピツクアツプ駆動手段を駆動して光ピツクアツプ
装置35全体の光デイスクの半径方向移動を行な
う。 更に、ピツクアツプ制御回路28は、信号処理
装置33からのトラツクジヤンプ指令信号S3に基
づいたトラツキング制御信号S1を出力し、照射ポ
イントのトラツクジヤンプ移動を可能にする。 これら一連のフオーカス制御、トラツキング制
御及びトラツクジヤンプ制御は、公知技術であ
り、詳細な説明を省略する。 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、及び光デイスク25の反射面251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=Pc1=Pc2=Pc3=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、等価的
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板と検光子の各ミユーラー行列が同式中の7、
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0、0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、π/4にそ
れぞれ設定することにより、光検出器19a〜1
9dで検出される入射光Pd1〜Pd4の各光量が前
記した(2)〜(5)式中のPd1〜Pd4に相当する。従つ
て、反射光Pcのストークスパラメータは、前
記(6)式を演算することにより求められる。 一方、光デイスクの反射面251のミユーラー
行列は、前記した(7)式を用いた方法で行なう。こ
の場合、反射面251の照射位置のミユーラー行
列が同式中の6に相当する。そして偏光子13、
λ/4板14の各回転角θ5、θ6を (1) θ5=0、θ6=0 (2) θ5=π/2、θ6=0 (3) θ5=λ/4、θ6=λ/4 (4) θ5=0、θ6=λ/4 の各状態に順次設定する。θ5、θ6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1〜4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1〜4に相当する。 次に、実際の測定例を説明する。 光デイスク25の反射面251の所定領域には
螺旋状のトラツク252が形成されており、その
一周分を第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ツク252に沿つて
トラツキング制御された照射ポイントのトラツク
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A0に至つたとき、回転角
指令信号S4を出力して光ピツクアツプ装置35
の偏光子13、λ/4板14の各回転角θ5、θ6
それぞれθ5=0、θ6=0にセツトする。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に至つたとき、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A0と同回転角にあるAnに至つたとき、トラ
ツクジヤンプ指令信号S3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A0に戻す。こ
れと同時に、回転角指令信号S4を出力して光ピツ
クアツプ装置35内の偏光子13、λ/4板14
の各回転角θ5、θ6をそれぞれθ5=π/2、θ6=0
にセツトする。そして再び、照射ポイントが各照
射位置A1〜An−1に至つたとき、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θ5、θ6をそれぞれθ5
=π/4、θ6=π/4の、またθ5=0、θ6=π/
4の各状態に設定した時の各照射位置A1〜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A1〜An−1での入射光量デー
タを位置情報と共に記憶する。 以上の測定を行つた後、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、光デイスクの各照射位置A1〜An
−1のミユーラー行列を算出する。 例えば、照射位置A1のミユーラー行列は、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1
4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)式の演算を行つて、反射光
Pcのストークスパラメータ1を求める。同様に
して、上記各回転角θ5、θ6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2、3、4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(12)式を演算して照射位置A1のミユー
ラー行列1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)式の演算を行つてこれらの位置にお
けるミユーラー行列2〜−1を求める。 34は、これらの測定結果を表示するデイスプ
レイで、表示方法として例えば、トラツク位置、
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け表示するグラフイツク表
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ツク1周分の各照射位
置でのミユ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。トラツ
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、ミユーラー
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、光ピツクアツプ装置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アラデイ
素子を用いてもいなど、種々の態様が考えられ
る。 (発明の効果) 本発明の光ピツクアツプ装置を用いることによ
り、記録媒体としての光デイスクの実際の使用状
態で、サブストレート等のデイスクの光学特性を
完全に測定することができる。従つて、この測定
結果を分析することにより、光デイスクによる記
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エツク
や、光デイスクの良、不良状態のチエツクなど、
種々の検査に用いることが出来る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an apparatus for measuring the Mueller matrix of an optical element, and more particularly to an optical pickup apparatus for measuring the optical characteristics of a substrate for an optical disk. (Prior Art) Conventionally, an ellipsometer or a similar device has been used to measure the optical characteristics of a substrate of an optical disk. In these devices, the disk to be measured is irradiated with known polarized light of a parallel light beam, and the transmitted or reflected light is passed through, for example, a rotating analyzer to measure its polarization state. The optical properties of the measurement disk substrate were being determined. (Problems to be Solved by the Invention) However, in actual use when the disk to be measured is used as a recording medium, the light incident on the substrate is not a parallel light beam but a focused light beam. Therefore,
It is extremely troublesome to determine the influence of the optical characteristics of the substrate on the actual reproduced signal from the measurement results using an ellipsometer. Furthermore, since the parallel beam diameter of the ellipsometer cannot be made as small as the width of the actual track formed on the disk, it has been difficult to determine the effect that changes in the optical properties of minute regions have on the actual reproduced signal. . In addition, the shape of the ellipsometer has become larger to improve the precision of the optical axis, and
The disadvantage was that it was difficult to make adjustments when the object to be measured was attached, and that it took time to make these adjustments. The object of the present invention is to provide an optical pickup device that solves these problems. (Means for Solving the Problem) In an optical pickup device, a means for irradiating an optical disk with focused laser irradiation light, and a polarization setting for selectively making the irradiation light polarized into four polarized lights by inputting a drive signal. control information detection means for detecting a tracking error and a focus error of the irradiation point of the laser irradiation light based on the reflected light from the optical disk; and polarization component division means for dividing the reflected light into four polarization components. and four light amount detection means for detecting the light amount of each of the polarized light components. (Function) By using the optical pickup device of the present invention having the above configuration, four types of polarized laser beams are irradiated to the same irradiation position on the optical disk while tracking control and focus control are applied. Total amount detected by the light amount detection means in 4.
It becomes possible to measure the Mueller matrix of an optical disk based on the 16 light intensity data. (Example) When measuring the Mueller matrix of an optical element to be measured, the characteristics of the optical element of the measurement system are expressed using the Mueller matrix, and the emitted or detected light is expressed using Stokes parameters. In this case, in order to measure the Mueller matrix of the optical element to be measured, the optical element to be measured is sequentially irradiated with four types of predetermined polarized light, and the Stokes parameters of each transmitted light or reflected light are measured. There is a way to do it. Furthermore, in order to obtain this Stokes parameter, a polarizer and a λ/4 plate are placed on the optical path of the transmitted light or reflected light to the photodetector, and the transmitted light that passes through these under four types of arrangement conditions is calculated. Alternatively, it is necessary to detect the amount of reflected light using a photodetector. The principle will be explained below using FIG. 4. The linearly polarized laser beam emitted from the laser 1 is made into parallel light via the collimator lens 2, and is converted into circularly polarized light Pa by passing through the λ/4 plate 3.
becomes. 4 and 5 are a polarizer and a λ/4 plate that have predetermined rotation angles θ 1 and θ 2 with respect to a certain reference plane, and by appropriately selecting these rotation angles θ 1 and θ 2 , the passing circle can be adjusted. The optical element 6 to be measured is irradiated with the polarized light Pa as the irradiated light Pb having a desired polarization.
The output light Pc transmitted or reflected from the optical element 6 to be measured passes through a λ/4 plate 7 and an analyzer 8, which have rotation angles θ 3 and θ 4 with respect to the reference plane, respectively, and then passes through a photodetector 9. The amount of light is detected as the incident light Pd. In the above configuration, first, a method for determining the Stokes parameter of the output light Pc from the optical element 6 to be measured will be explained. Let the Stokes parameters of the output light Pc and the incident light Pd be respectively, and the λ/4 plate 7 and the analyzer 8
If the Mueller matrices of are respectively 7 and 8, then =8・7・ ...(1). The amount of light detected by the photodetector 9 is the amount indicating the first component of the Stokes parameter of the incident light Pd, and the Stokes parameter of the incident light Pd under each condition shown below is 1, 2, 3, 4, Furthermore, these first components are Pd1, Pd2, Pd3,
Assuming Pd4, the rotation angles of λ/4 plate 7 and analyzer 8 are θ 3 =0, θ 4
= 0, equation (1) is 1=1/21 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0-1 0 Pc 1 +Pc 2 Pc 3 Pc 4 =1/2Pc 1 +Pc 2 Pc 1 +Pc 2 0 0
Then, Pd1 is Pd1=1/2 (Pc 1 + Pc 2 )...
(2) becomes. Similarly, when θ 3 =0 and θ 4 =π/2, Pd2=1/2(Pc 1 −Pc 2 ) (3). Similarly, when θ 3 =π/4 and θ 4 =π/4, Pd3=1/2(Pc 1 +Pc 3 )...(4). Similarly, when θ 3 =0 and θ 4 =π/4, Pd4=1/2(Pc 1 +Pc 4 )...(5). Calculating Pc 1 to Pc 4 from equations (2) to (5) above, Pc 1 = Pd1 + Pd2 Pc 2 = Pd1-Pd2 Pc 3 = 2Pd3- (Pd1 + Pd2) Pc 4 = 2Pd4- (Pd1 + Pd2) ... (6 ) becomes. Therefore, the light emitted from the optical element 6 to be measured
To find the Stokes parameters of Pc,
It can be determined by setting the rotation angles of the λ/4 plate 7 and the analyzer 8 to the four conditions described above, and measuring the amount of incident light Pd under each setting. Next, a method for obtaining the Mueller matrix of the optical element 6 to be measured will be explained. Letting the Mueller matrix of the optical element 6 to be measured be 6 and the Stokes parameter of the irradiation light Pd, the following equation is obtained: =6·...(7). The irradiation light Pb has a desired Stokes parameter by appropriately selecting the rotation angles θ 1 and θ 2 of the polarizer 4 and the λ/4 plate 5 as shown below. If the Stokes parameters of the output light Pc obtained by irradiating the optical element 6 with these irradiation lights Pb are respectively 1, 2, 3, and 4, the above equation (7) becomes as follows. The rotation angles of the polarizer 4 and the λ/4 plate 5 are respectively θ 1
= 0, θ 2 = 0, the irradiated light Pb becomes horizontal linearly polarized light, and equation (7) is 1=Pc1 1 Pc1 2 Pc1 3 Pc1 4 =M6 11 M6 12 M6 13 M6 14 M6 21 M6 22 M6 23 M6 24 M6 31 M6 32 M6 33 M6 34 M6 41 M6 42 M6 43 M6 44 1 1 0 0 = M6 11 +M6 12 M6 21 +M6 22 M6 31 +M6 32 M6 41 +M6 42 ...(8). Similarly, if θ 1 = π/2 and θ 2 = 0, the irradiation light
Pb becomes vertically linearly polarized light, and equation (7) is 2=Pc2 1 Pc2 2 Pc2 3 Pc2 4 = M6 11 M6 12 M6 13 M6 14 M6 21 M6 22 M6 23 M6 24 M6 31 M6 32 M6 33 M6 34 M6 41 M6 42 M6 43 M6 44 1 −1 0 0=M6 11 −M6 12 M6 21 −M6 22 M6 31 −M6 32 M6 41 −M6 42 ...(9). Similarly, when θ 1 = π/4 and θ 2 = π/4, the irradiated light Pb becomes linearly polarized light of π/4, and equation (7) becomes 3=Pc3 1 Pc3 2 Pc3 3 Pc3 4 =M6 11 M6 12 M6 13 M6 14 M6 21 M6 22 M6 23 M6 24 M6 31 M6 32 M6 33 M6 34 M6 41 M6 42 M6 43 M6 44 1 0 1 0=M6 11 +M6 13 M6 21 +M6 23 M6 31 + M6 33 M6 41 +M6 43 ...(10) becomes. Similarly, if θ 1 = 0 and θ 2 = π/4, the irradiation light
Pb becomes right-handed circularly polarized light, and equation (7) is 4=Pc4 1 Pc4 2 Pc4 3 Pc4 4 = M6 11 M6 12 M6 13 M6 14 M6 21 M6 22 M6 23 M6 24 M6 31 M6 32 M6 33 M6 34 M6 41 M6 42 M6 43 M6 44 1 0 0 1=M6 11 +M6 14 M6 21 +M6 24 M6 31 +M6 34 M6 41 +M6 44 ...(11). From the above equations (8) to (11), becomes. In addition, each Stokes parameter of the output light in the above equation
Pc1 to Pc4 can be determined by the method described above. In this way, by sequentially irradiating the irradiation light Pb of four types of polarized light onto the optical element to be measured 6 and determining each Stokes parameter 1 to 4 of the output light Pc from the optical element to be measured, the Mueller of the optical element to be measured 6 can be calculated. It is possible to measure matrices. The optical pickup device of the present invention is used based on the above-mentioned principle, and one embodiment thereof will be described below in the first embodiment.
This will be explained using figures. Optical pickup device 3 of the present invention indicated by a broken line
A laser beam output from a laser 10 placed at a predetermined position within the laser beam 5 is collimated by a collimator lens 11, and then passes through a λ/4 plate 12 to become circularly polarized light Pa. This circularly polarized light Pa passes through a polarizer 13 and a λ/4 plate 14 held in an optical pickup device 35 such that their respective rotation angles θ 5 and θ 6 with respect to a reference plane are variable, and irradiates desired polarized light. After becoming light Pb, it further passes through spectroscopic mirrors 15 1 and 15 2 and reaches total reflection mirror 16 . The irradiated light reflected by the total reflection mirror 16 is made into a focused light by the objective lens 17, and then is irradiated as actual irradiated light Pb' onto the reflective surface 251 of the optical disk 25 on which a track is formed. The objective lens 17 is driven by drive currents flowing through the tracking coil 23 and focusing coil 24 arranged near the optical disc 2.
The optical pickup device 35 is installed in an optical pickup device 35 so that the irradiation point on the optical pickup device 5 can be moved in the radial direction and the focus can be adjusted. The reflected light Pc reflected by the reflecting surface 25 1 passes through the objective lens 17 again and becomes parallel light, and then is reflected by the total reflection mirror 16 and reaches the spectroscopic mirror 15 2 . As shown in Fig. 3, the reflecting surface 251 is covered with a substrate 253 made of polycarbonate or the like, and optical effects such as birefringence that occur when light is reflected mainly occur when it passes through this substrate. . The reflected light reflected by the spectroscopic mirror 15 2 is separated by the spectroscopic mirrors 15 3 , 15 4 , 15 5 , and the reflected light to be measured Pc 1 , Pc 2 , Pc 3 , Pc 4 is transmitted to the optical element groups 18a, 18b, respectively. Pass through 18c and 18d. These optical element groups each consist of a λ/4 plate and an analyzer, each set at a desired rotation angle with respect to the reference plane, and after optically processing the reflected light to be measured that passes therethrough, each photodetector 19a, 19b, 19c, 19d
The incident lights Pd 1 , Pd 2 , Pd 3 , and Pd 4 incident on the light source are emitted, respectively. On the other hand, the reflected light that passed through the spectroscopic mirror 15 2 is
After being reflected by the spectroscopic mirror 15 1 , the reflected light enters a control information detector 20 that detects tracking and focusing information of the irradiation point on the reflecting surface 25 1 from this reflected light. 21 and 22 are optical pickup devices 35, respectively.
A polarizer rotation drive device provided in the
In the plate rotation drive device, the polarizer 13 and
The plates 14 are set at desired rotation angles θ 5 and θ 6 , respectively. Reference numeral 26 denotes a spindle motor, which rotates the optical disk 25 at a desired rotation speed by a drive means (not shown). The light amount signals detected by each of the photodetectors 19a to 19d are converted into digital signals by an A/D converter 32, and then input to a signal processing device 33, where various arithmetic processing is performed. . Further, this signal processing device 33 inputs the rotation information signal S5 from the spindle motor 26 to detect the rotation information of the optical disk 25, and also detects the rotation information of the optical disk 25 .
The track position of the irradiation point is detected by inputting the position signal S 6 of the potentiometer 36 which detects the movement position of the laser beam 5, and also the track jump command signal S 3 ,
Polarizer 13 and λ/4 in optical pickup device 35
A rotation angle command signal S 4 for setting each rotation angle θ 5 and θ 6 of the plate 14 is outputted. The pick-up control circuit 28 inputs the tracking and focusing information signals output from the control information detector 20, and outputs a tracking control signal S 1 and a focus control signal S 2 to perform these respective controls. The objective lens drive circuit 31 inputs the focus control signal S 2 and the high frequency signal of the tracking control signal S 1 selected by the filter 29, and uses each drive current based on these signals for focusing in the optical pickup device 35. The signal is output to the coil 24 and the tracking coil 23, respectively, to drive the objective lens 17. The pickup drive circuit 30 also inputs the low frequency signal of the tracking control signal S1 selected by the filter 29, and drives a pickup drive means (not shown) based on this signal to pick up the radius of the optical disk of the entire optical pickup device 35 . Perform directional movement. Further, the pickup control circuit 28 outputs a tracking control signal S1 based on the track jump command signal S3 from the signal processing device 33, thereby enabling track jump movement of the irradiation point. These series of focus control, tracking control, and tracking jump control are known techniques, and detailed explanations thereof will be omitted. The operation of the above configuration will be explained. The relationship between the irradiation light Pb, which is the output light of the λ/4 plate 14, and the actual irradiation light Pb', which is the output light of the objective lens 17, and the reflected light Pc from the reflection surface 251 of the optical disk 25 and each optical element. The relationship between the measured reflected lights Pc 1 to Pc 4 , which are the incident lights of the groups 18a to 18d, differs in characteristics depending on the optical properties of the spectroscopic mirror, objective lens 17, and total reflection mirror 16 interposed therebetween. However, for ease of explanation, Pb=Pb′,
It is assumed that Pc= Pc1 = Pc2 = Pc3 = Pc4 . These setting conditions can be achieved by inserting an optical element having appropriate optical characteristics at a predetermined position in the optical path for correction. Furthermore, by performing arithmetic processing that takes into account the difference in these characteristics, equivalent correction becomes possible, but a description of these correction methods will be omitted. The Stokes parameter of the reflected light Pc is determined using the above-mentioned equation (1). In this case, λ/ of each optical element group 18a to 18d
The Mueller matrices of the four plates and analyzer are 7 in the same equation,
Compatible with M8. And λ/ of the optical element group 18a
The rotation angles of the four plates and the analyzer are set to 0 and 0, respectively, those of the optical element group 18b are set to 0 and π/2, and those of the optical element group 18c are set to π/4 and π/4, respectively.
Similarly, by setting those of the optical element group 18d to 0 and π/4, respectively, the photodetectors 19a to 1
The amounts of the incident lights Pd 1 to Pd 4 detected at 9d correspond to Pd1 to Pd4 in the equations (2) to (5) described above. Therefore, the Stokes parameter of the reflected light Pc can be obtained by calculating the above equation (6). On the other hand, the Mueller matrix of the reflective surface 25 1 of the optical disk is determined by a method using the above-mentioned equation (7). In this case, the Mueller matrix at the irradiation position of the reflecting surface 25 1 corresponds to 6 in the equation. and polarizer 13,
The rotation angles θ 5 and θ 6 of the λ/4 plate 14 are (1) θ 5 =0, θ 6 =0 (2) θ 5 =π/2, θ 6 =0 (3) θ 5 =λ/4 , θ 6 =λ/4 (4) θ 5 =0, θ 6 =λ/4 are set in sequence. Reflected light Pc obtained by irradiating the same irradiation position on the reflective surface with each irradiation light Pb 1 to Pb 4 obtained when θ 5 and θ 6 are set to each of (1) to (4)
Assuming that each Stokes parameter of is 1 to 4,
These correspond to the respective Stokes parameters 1 to 4 in equations (8) to (11) described above. Next, an actual measurement example will be explained. A spiral track 252 is formed in a predetermined area of the reflective surface 251 of the optical disk 25 , and one round of the track 252 is shown in FIG. The signal processing device 33 inputs the rotation information signal S 5 and the position signal S 6 , respectively, and detects position information such as the track position and rotation angle of the irradiation point whose tracking is controlled along the track 252 , When the beam reaches the irradiation position A 0 , the rotation angle command signal S 4 is output to set the rotation angles θ 5 and θ 6 of the polarizer 13 and the λ/4 plate 14 in the optical pickup device 35 to θ 5 =0. , θ 6 =0. Then, when the irradiation point reaches each irradiation position A 1 to An-1 corresponding to a preset rotation angle, the incident light amount data of the photodetectors 19a to 19d detected at each of these positions is It is sequentially stored along with the information in the memory within the signal processing device. When reaching An, which is at the same rotation angle as the irradiation position A0 , a track jump command signal S3 is output to cause the irradiation point to jump one track and return to A0 again. At the same time, a rotation angle command signal S 4 is output to the polarizer 13 and the λ/4 plate 14 in the optical pickup device 35.
The rotation angles θ 5 and θ 6 are respectively θ 5 =π/2 and θ 6 =0.
Set to . Then, when the irradiation point reaches each of the irradiation positions A 1 to An-1 again, the incident light amount data of the photodetectors 19a to 19d detected at those positions are stored together with the position information. Similarly,
The rotation angles θ 5 and θ 6 of the polarizer and the λ/4 plate are respectively θ 5
= π/4, θ 6 = π/4, and θ 5 =0, θ 6 = π/
Each irradiation position A 1 ~ An− when set to each state of 4.
The incident light amount data at step 1 is stored together with position information. By performing the above measurements, the memory in the signal processing device 33 stores the polarizer 13, the λ/4 plate 14,
Incident light amount data at each of the irradiation positions A 1 to An-1 when the rotation angles θ 5 and θ 6 are set to the conditions (1) to (4) above are stored together with position information. After performing the above measurements, the signal processing device 33
Furthermore, calculation processing is performed based on these stored incident light amount data, and each irradiation position A 1 to An of the optical disk is
Calculate the Mueller matrix of −1. For example, the Mueller matrix at the irradiation position A1 is calculated as follows. The signal processing device 33 includes a polarizer 13 and a λ/4 plate 1.
When the rotation angles θ 5 and θ 6 of 4 are set to the conditions of (1) above, the incident light amount data of the incident light Pd 1 to Pd 4 is retrieved from the memory, and the calculation of the above equation (6) is performed to calculate the reflected light. light
Find the Stokes parameter 1 of Pc. Similarly, each incident light amount data when the rotation angles θ 5 and θ 6 are set to each of the states (2) to (4) above is sequentially retrieved from the memory, and each Stokes parameter of the reflected light Pc at that time is obtained. Find 2, 3, and 4 respectively. Next, Equation (12) is calculated based on these Stokes parameters to obtain the Mueller matrix 1 at the irradiation position A1 . Similarly, the incident light amount data corresponding to each irradiation position A 2 to An-1 is sequentially retrieved from the memory, and the calculations of equations (6) and (12) are performed to calculate the Mueller matrices 2 to -1 at these positions. demand. 34 is a display for displaying these measurement results, and display methods include, for example, track position,
Various methods can be considered, such as a method of digitally displaying these measurement results together with the rotation angle information, and a graphic display of color-coded display of the optical disk surface based on the position information and measurement results, but detailed explanations of these methods will be omitted. In the above embodiment, the method of measuring the Mueller matrix at each irradiation position for one track round was shown, but the measurement order is not limited to this. By irradiating the same irradiation position on the track with irradiation light having the four types of polarization characteristics described above and determining the amount of light detected by each photodetector at that time, it is possible to calculate the Mueller matrix. Of course, various methods can be considered for obtaining the light amount data. Further, the polarizer 13 rotatably held in the optical pickup device 35 is not limited to this, but for example, instead of the λ/4 plate 12 or the polarizer 13, a Faraday device whose polarization plane is rotated by voltage is used. Various aspects are possible, such as using an element. (Effects of the Invention) By using the optical pickup device of the present invention, it is possible to completely measure the optical characteristics of a disk such as a substrate under the conditions in which the optical disk is actually used as a recording medium. Therefore, by analyzing the measurement results, it is possible to contribute to the investigation of various causes of errors that occur during recording and reproduction using optical disks. We also check the performance of the substrate, the quality of the optical disk, and the condition of the optical disk.
It can be used for various tests.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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、12,14……λ/4板、13……偏光子、
151〜155……分光ミラー、16……全反射ミ
ラー、17……対物レンズ、18a〜18d……
光学素子群、19a〜19d……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、25……光
デイスク、26……スピンドルモータ、27……
回転駆動回路、28……ピツクアツプ制御回路、
29……フイルタ、30……ピツクアツプ駆動回
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……デイ
スプレイ、35……光ピツクアツプ装置、36…
…ポテンシオメータ。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. Second
3 and 4 respectively show diagrams for explaining the present invention. 10... Laser, 11... Collimator lens, 12, 14... λ/4 plate, 13... Polarizer,
15 1 to 15 5 ... Spectroscopic mirror, 16 ... Total reflection mirror, 17 ... Objective lens, 18a to 18d ...
Optical element group, 19a to 19d...photodetector, 20
... Control information detector, 21 ... Polarizer rotation drive device, 22 ... λ/4 plate rotation drive device, 25 ... Optical disk, 26 ... Spindle motor, 27 ...
Rotation drive circuit, 28...Pickup control circuit,
29...Filter, 30...Pickup drive circuit, 31...Objective lens drive circuit, 32...A/
D converter, 33...signal processing device, 34...display, 35 ...optical pickup device, 36...
...potentiometer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光デイスクのミユーラー行列を測定する光ピ
ツクアツプ装置であり、 前記光デイ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種類の偏光とする偏光
設定手段と、 前記光デイ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ツキング誤
差及びフオ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ツクアツプ装置。
[Scope of Claims] 1. An optical pickup device for measuring the Mueller matrix of an optical disk, comprising means for irradiating the optical disk with focused laser irradiation light, and selectively polarizing the irradiation light into four types of polarization. polarization setting means; control information detection means for detecting a tracking error and a focusing error of the irradiation point of the laser irradiation light based on the reflected light from the optical disk; and a polarization component that divides the reflected light into four polarization components. An optical pickup device having a dividing means.
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