WO2004094981A1

WO2004094981A1 - 光波面測定装置、光波面測定方法、及び光源装置の調整方法

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Publication number: WO2004094981A1
Application number: PCT/JP2003/014593
Authority: WO
Inventors: Nobuo Takeshita; Teruo Fujita; Toshiya Matozaki; Michihiro Tadokoro
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2004-11-04
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Abstract

　光波面測定装置（２，２ａ，４２）は、光ヘッド装置（１，３１）から射出された光束を第１光束と第２光束に分離する分離素子（７ａ，４７ａ）と、第１光束から干渉縞を形成して表示する第１の干渉縞表示部（２１，２１ａ）と、第２光束の波面を光軸（ＡＸ２）を中心に回転させるドーブプリズム（１３，５３）と、これを透過した第２光束から干渉縞を形成して表示する第２の干渉縞表示部（２２，２２ａ）を有する。光源装置の調整においては、干渉縞表示部（２１，２２，２１ａ，２２ａ）に表示された干渉縞の形状を近づけるように、光ヘッド装置（１，３１）のコリメータ（５）の位置を光軸方向に調整する。

Description

明細書光波面測定装置、光波面測定方法、及び光機置の調歡法技術分野

本発明は、光へッド装置等のような光 S¾置から射出される光束の波面収差を測定する光波面測定装置、光波面測定方法、及光源置の調 »法に関するものである。背景技術

光ディスクに情報を ,又は光ディスクから' ff を再生するために使用する光へッド装置の光学系の非点収差補正方法としては、光へッド装置から射出される光束によって形成される干渉リングの楕円度を目視で観測しながら、楕円度を減少させるように光ヘッド装置の光学部品の位置を調整する方法がある。例えば、特開昭 6 1 - 2 8 1 2 0 9号公報（第 3頁の左下欄〜右下欄、及ぴ図 2 ) を参照。

しかしながら、上記した従来の捕正方法は、干渉リングの楕円度といった、判断力 S難しく、判断に個人差が生じやすい形状に基づいて光へッド装置の光学部品の位置を調整する方法であるため、非点収差の捕正精度力 s悪く、また、調整が時間を要する難しヽであるという問題があった。発明の開示

本発明の目的は、 A†された光束の波面の観測を正確且つ容易に行うことができる光波面測定装置及び光波面測定方法、並びに、光源装置の調整を正確且つ容易に行うことができる光源置の調 »法を^することである。

本発明に係る光波面測定装置は、 Altされた光束を第 1光束と第 2光束に分離する分離素子と、上記第 1光束中に配置され、上記第 1光束から干渉縞を形成して表示する第 1の干渉縞表示部と、上記第 1の干渉縞表示部と同じ構造を持ち、上記第 2光束中に配置され、上記第 2光束から干渉縞を形成して表示する第 2の干渉縞表示部と、上記分離素子と上記第 1の干渉縞表示部との間又は上記分離素子と上記第 2の干渉縞表示部との間の少なくとも一方に配置され、上記第 1光束の波面又は上記第 2光束の波面のうちの少なくとも一方を、その光軸を中心に回転させる波面回転素子とを有するものである。

また、本発明に係る光波面測定方法は、 Altされた光束を第 1光束と第 2光束に分离 11"るステップと、上記第 1光束の波面又は上記第 2光束の波面のうちの少なくとも一方を、その光軸を中心に回転させるステップと、上記波面を回転させるステ Vプの後に、上記第 1光束の干渉縞を表示すると共に上記第 2光束の干渉縞を表示するステップとを有するものである。

また、本発明に係る光源装置の調整方法は、光源装置から射出された光束を第 1光束と第 2光束に分離するステップと、上記第 1光束の波面又は上記第 2光束の波面のうちの少なくとも一方を、その光軸を中心に回転させるステップと、上記波面を回転させるステップの後に、上記第 1光束の干渉縞を表示すると共に上記第 2光束の干渉縞を表示するステップと、上記第 1光束の干捧縞と上記第 2光束の干渉縞とを等しくするように上記光源装置の光学部品の位置を調整するステップとを有するものである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の難の形態 1に係る光波面測定方法を難する光波面測定装置

(実施の形態 1に係る光源装置の法を実施する際に用いる光波面測定装置）の構成を示す図であり、

図 2は、図 1を D ₂方向に見た図であり、

図 3は、実施の形態 1における第 1の干渉縞表示部と第 2の干渉縞表示部を概略的に示す^ ¾図であり、

図 4は、実施の形態 1における第 1の表示部に表示された干渉縞を概略的に示す図であり、

図 5は、実施の形態 1における第 2の表示部に表示された干渉縞を概略的に示す図であり、

図 6は、本発明の実施の形態 2に係る光波面測定方法を纖する光波面測定装置 (実施の形態 2に係る光難置の ¾ ^法を実施する際に用いる光波面測定装置）の構成を示す図であり、

図 7は、実施の形態 2における第 1の表示部に表示された干渉縞を概略的に示す図であり、

図 8は、実施の形態 2における第 2の表示部に表示された干渉縞を概略的に示す図であり、

図 9は、実施の形態 2における第 1乃至第 4の光検知器の出力信号の波形及び位相差を示す図であり、

図 1 0は、本発明の実拖の形態 3に関するものであり、レーザーダイ才ードにより射出される光束を示す図であり、

図 1 1は、実施の形態 3に関するものであり、レーザーダイオードから射出し、対物レンズ（図示せず）の焦点を通る光束の光路の概略的なモデルを示す図であ、

図 1 2は、実施の形態 3に関するものであり、レーザーダイオードとコリメ一タとの間の間隔の関数としての波面収^^数を示すグラフであり、

図 1 3は、実施の形態 3に関するものであり、横方向にシフトした 2本の光束が重なる領域に形成された干渉縞を示す図であり、

図 1 4は、実施の形態 3に関するものであり、干渉計の概略図であり、図 1 5は、実施の形態 3に関するものであり、干歩計において生成されたプラス 1次光とマイナス 1次光の位相差を決定するための実麵セットアツプの構成図であり、

図 1 6は、図 1 5の実験用セットアップにおいて、コリメータ位置の変更又は干渉計の回折格子の移動によって生じる干湊縞の変化を C C Dカメラで撮影した写真であり、

図 1 7は、図 1 5の実験用セットアップにおいて、干渉計において生成されたプラス 1次光とマイナス 1次光の位相差が 5 2. 6 ° であり、干渉計の 1段目の回折格子を一定速度で移動させるときに、光検出器ァレイの 2つの素子から出力される信号波形を示し、

図 1 8は、図 1 5の実験用セットアップを用いることにより、波面アナライザ一のデータ（水平軸）と位相の測定値（垂直軸） — を示し、図 1 9は、実施の形態 3に関するものであり、光源装置の調整のために製造ラィンに導入される実用システムの構成図である。発明を実施するための最良の形態

実施の形態 1 .

図 1は、本発明の実施の形態 1に係る光波面測定方法を実施する光波面測定装置 (実施の形態 1に係る光源置の調法を実施する際に用いる光波面測定装置）の構成を示す図である。また、図 1には、光波面測定装置 2による被測定物である光源置としての光へッド装置 1の構成も示されている。

図 1に示されように、実施の形態 1の光波面測趨置 2は、光へッド装置 1の光学系が有する非点収差（又は波面収差）を測定するための装置である。徙測定物である光ヘッド装置 1は、半導体レーザ等の光源 3と、コリメータレンズ（以下「コリメータ」と言う） 5と、ビーム麵プリズム 6とを主要な構成としている。光源 3力射出された光束（即ち、ビーム） 4は、コリメータ 5によりほぼ TO光束に変換され、ビームプリズム 6にる。ビーム整形プリズム 6に Altした光束は、その強度分布が変換され、光束 4 aとして射出される。この強度分布の変換においては、基準面（図 1力 S描力れている紙面に TOな面であり、後述する図 2において符号 R Pで示す。 ) に垂直な V 方向（後述する図 2及び図 3に示す）には 5娘分布は変化さ ϋτΤ、基準面に TOであり且つ光軸 AXに垂直な Ρ 方向の強度分布を拡大する。この変換により、光軸に垂直に切る面の強度分布が楕円形状である光束 4を、光束を光軸に垂直に切る面の強度分布がほぼ円形形状の光束 4 aに変換している。光ヘッド装置 1は、光ディスクに対して情報の記録や再生を行うための光ディスク装醇に搭載される光源置である。光ディスク装に搭載される場合には、対物レンズ（図示せず）により光ディスクに対して光束を集光させる。図 1に示されるように、実施の形態 1の光波面測定装置 2は、分離素子 7 aと、波面回転素子としてのドーブプリズム 1 3と、第 1の干渉縞表示部 2 1と、第 2の干渉縞表示部 2 2とを主要な構成としている。

図 1に示されるように、分離素子 7 aは、 Λ ίΐ"る光束 4 aの一部をさせて第 1光束 4 bとし、 A¾ "る光束 4 aの一部を赌して第 2光束 4 cとする光学素子である。分離素子 7 aは、 Λ!ί"Τる光束 4 aを分離できるものであれば、他の構成のものであってもよい。

図 2は、図 1を D ₂方向に見た図である。図 1又は図 2に示されるように、ドーブプリズム 1 3は、 2つの側面を台形にした柱状光学素子である。ド一ブプリズムとは、その軸線（図 1においては、光軸 ₂に¥!亍な方向に延びる）を中心にして回転させることによって、 ¾1光の波面をその光軸を中心として、ドーブプリズムの回転角の²倍だ、け、回転させることができる光学素子である。図 2に示されるように、実施の形態 1においては、ドーブプリズム 1 3は、その內面 1 3 a力基準面 R P (図 1力 S描かれている紙面に TOな面であり、図 2における水平方向に広がる面）対して 4 5° の角度を成すように配置されている。その結果、ドーププリズム 1 3は、入射面 1 3 に入 Iする第 2光束 4 cの波面を、光軸 AX ₂を中心として 9 0° 回転させた第 2光束 4 hとして、射出面 1 3 cから射出させることができる。

図 3は、実施の形態 1における第 1の干渉縞表示部 2 1と第 2の干渉縞表示部 2 2を概略的に示す纖図である。図 1又は図 3に示されるように、第 1の干渉縞表示部 2 1と第 2の干渉縞表示部 2 2とは、互いに同じ構造を持ち、基準面 R P (図 1力 S描かれて 1/ヽる紙面に TOな面であり、図 2における水平方向に広がる面）上に並べて配置されている。このため、図 1に示される光束 4 aの光軸 AX、光束 4 b の光軸 AX ^ 光束 4 cの光軸 AX₂、及び光束 4 h (ミラー 1 4で反射された後の光束）の光軸 AX ₃はレ、ずれも、基準面 R Pに ¥ίϊになる。

図 1及ぴ図 3に示されるように、第 1の干渉縞表示部 2 1は、第 1の回折格子 8 aと、第 2の回折格子 9 aと、収束レンズ 1 0 aと、ピンホーノレを備えたピンホーゾレ板 1 1 aと、第 1の表示部 1 2 aとを有する。第 1の回折格子（第 1の干?歩縞表示部 2 1における 1段目の回折格子） 8 aの格子ベクトルの方向（格子の配列方向 ) と第 2の回折格子（第 1の干渉縞表示部 2 1における 2段目の回折格子） 9 aの格子べクトルの方向は共に、基準面 R Pに ¥ί であって塵する光束の光軸 AX！に直交する GV方向である。

図 1及ぴ図 3に示されるように、第 2の干渉縞表示部 2 2は、第 3の回折格子 ( 第 2の干渉縞表示部 2 2における 1段目の回折格子） 8わと、第 4の回折格子（第 2の干?歩縞表示部 2 2における 2段目の回折格子） 9 bと、収束レンズ 1 0 bと、ピンホールを備えたピンホール板 1 1 bと、第 2の表示部 1 2 とを有する。第 3 の回折格子 8 bは、第 1の回折格子 8 aと同じ構造を持ち、第 4の回折格子 9 bは、第 2の回折格子 9 aと同じ構造を持つ。また、収束レンズ 1 0 bは、収束レンズ 1 0 aと同じ構造を持ち、ピンホー/レ板 1 1 bは、ピンホー/レ板 1 1 aと同 S5 を持つ。第 3の回折格子 8 の格子べクトルの方向と第 4の回折格子 9 bの格子べクトルの方向は共に、基準面 R Pに TOあって翻する光束の光軸 AX 3に直交する GV方向である。

次に、雄の形態 1の光波面測錢置 2の動作（光波面測定方法）を説明する。図 1に示されるように、光波面測錢置 2に A tされた光束 4 aは、分離素子 7 a により、第 1光束 4 bと第 2光束 4 cに分離される。図 1に示されるように、光束 4 bは、第 1の回折格子 8 aにより主としてプラス 1次光とマイナス 1次光として回折される。それらの回折光は、第 2の回折格子 9 aによりそれぞれさらにプラス 1次光とマイナス 1次光に回折される。第 1の回折格子 8 aで回折されたプラス 1 次光が第 2の回折格子 9 aでマイナス 1次光として回折された光束 4 dと、第 1の回折格子 8 aで回折されたマイナス 1次光が第 2の回折^ 9 aでプラス 1次光として回折された光束 4 eが形成される。光束 4 dと光束 4 eは、収束レンズ 1 0 a で集光され、ピンホーノレ板 1 1 aのピンホールを ¾1することにより不要な光束が除去され、第 1の表示部 1 2 a上の干渉縞表示領域 ( (クロスハッチングが付された領域） 4 f に干渉縞を形成する。

図 1に示されるように、分離素子 7 aにより分離された他方の光束である第 2光束 4 cは、ドーブプリズム 1 3によりその波面が光軸 AX 2を中心にして 9 0 ° 回転させられ、第 2光束 4 hとなる。光束 4 hは、ミラー 1 4で方向を変え、第 3の回折格子 8 bにより主としてプラス 1次光とマイナス 1次光として回折される。それらの回折光は、第 4の回折格子 9 bによりそれぞれさらにプラス 1次光とマイナス 1次光に回折される。第 3の回折格子 8 bで回折されたプラス 1次光が第 4の回折格子 9 bでマイナス 1次光として回折された光束 4 jと、第 3の回折格子 8 で回折されたマイナス 1次光が第 4の回折格子 9 bでプラス 1次光として回折された光束 4 k力 S开滅される。光束 4 jと光束 4 kは、収束レンズ 1 0 bで集光され、ピンホール板 1 1 bのピンホーノレをすることにより不要な光束が除去され、第 2 の表示部 1 2 b上の干渉縞表示領域（クロスハッチングが付された領域） 4 mに干渉縞を形成する。

図 1及ぴ図 3に示されるように、実施の形態 1においては、光へッド装置 1から射出された光束 4 aが有する波面の P i方向（図 1力 S描かれている紙面に TOであつて、光軸 AXに直交する方向）の位相情報を第 1表示部 1 2 aの干渉縞表示領域 4 fに干渉縞として表示する。同時に、光ヘッド装置 1カゝら射出された光束 4 aが有する波面の方向（P i方向に直交する方向であって、光軸 AXに直交する方向）の位相情報を第 2表示部 1 2 の干渉縞表示領域 4 mに干渉縞として表示する。また、実施の形態 1においては、ミラー 1 4により、第 1光束 4 aの光軸 AX iと、第 2光束 4 hの光軸 AX ₃とが ffiになるようにして、図 3に示されるように、第 1表示部 1 2 aの干渉縞表示令貝域 4 f と、第 2表示部 1 2 bの干渉縞表示領域 4 m とを並べて配置し、光へッド装置 1から射出される光束 4 aの互い〖こ直交する 2方向の位相情報を比較し易くしている。このため、実施の形態 1に係る光波面測定方法及び光波面測定装置によれば、ネ皮測定光束の波面（又は、位相情報）を光軸に垂直な 2方向について、同時に、正確に、また、容易に測定することができる。

以上により、光束 4 aが有する波面の位相情報を、図 1力 S描;^れている紙面に対して TOな方向と垂直な方向につ、て各々表示部 1 2 a , 1 2 b上に干渉縞として表示する方法及確成について説明レた。例えば、光束 4 aの、図 1力 S描かれている紙面に対して平行な方向の波面が平面波であれば、表示部 1 2 a上にはほとんど干渉縞がみられないゼロフリンジ状態力 S表示される。図 1が描カれている紙面に対して垂直な方向にっレヽても同様で、その方向に関しての波面が平面であるは表示部 1 2 b上にゼロフリンジ状態力 S表示される。一方、光束 4 aの、図 1が描力れている紙面に対して平行な方向の波面が球面波である場合は、表示部 1 2 a上には何本かの干渉縞が表示される。図 1が描カゝれている紙面に対して垂直な方向についても同様で、その方向に関しての波面が球面波であるは、表示部 1 2 b上に何本かの干渉縞が表示される。

次に、光ヘッド装置 1の調歡法を説明する。図 4は、実施の形態 1における第 1の表示部 1 2 aに表示された干渉縞を概略的に示す図であり、図 5は、実施の形態 1における第 2の表示部 1 2 に表示された干澳縞を概略的に示す図である。光ヘッド装置 1力射出された光束 4 a力非点収差を有している:^には、図 4及ぴ図 5に示されるように、第 1の表示部 1 2 aと第 2の表示部 1 2 bに表示されたそれぞれの干渉縞の間隔が異なっている。逆に言えば、第 1の表示部 1 2 aと第 2 の表示部 1 2 bに表示されたそれぞれの干渉縞の間隔が相対的にほぼ同等となるようにすれば、光束 4 aのこれら 2方向に関する波面を揃えたことになり、これらの 2方向に関する非点収差を «できたこととなる。具体的な方法としては、棚定物である^:へッド装置 1のコリメータ 5を、その光軸方向に移動させて調整を行えばよい。

このようにコリメータ 5をその光軸方向に移動させることにより、光束 4が有する非点収差量を «できる理由を説明する。

コリメータ 5をその光軸方向に移動させることにより、コリメータ 5を魏しナこ光束は⁵ Ρίϊ光束ではない（デコリメートされている）状態となる。非点収差の補正は、デコリメートされた光束がアナモルフィック光学系（本出願ではビーム »プリズム 6に相当する）に A t-fるときに非点収差を生成するというアナモルフィック光学系の固有の性質を利用することにより達成される。

アナモルフィック光学系に Λΐί-Τる光束はデコリメートされているので、光軸に沿ったコリメータ 5の移動に連動した干渉縞パターンの形状変化を観測すれば、了ナモルフイツク光学系が非点収差を実質的に補正する體の非点収差を与える位置にコリメータを位置させることが可能になる。また、干渉縞パターンの形状は干渉計に Ali-fる光束中の非点収差の及び量を表わす。干渉縞パターンが円形に見えるときは、アナモノレフィック光学系が半導体レーザ 3の非点収差を直接相殺する非点収差を撒するようになる。つまり、光束中に非点収差が無い状態（特開昭 6 1— 2 8 1 2 0 9号公報においては干渉縞パターンが円形に見える状態）は、本出願においては、表示部 1 2 a , 1 2 bに表示されたそれぞれの干渉縞の間隔がほぼ同等となった^ a*である。

この発明の難の形態 1に係る光波面測定方法及び光波面測定装置においては、彼測定光束を分離素子で 2光束に分離し、その一方の光束を第 1の回折素子 8 a ( 第 1の干渉縞表示部 2 1における 1段目の回折格子）と第 2の回髓子 9 a (第 1 の干渉縞表示部 2 1における 2段目の回折格子）を薩させて干渉縞を形成し、他方の光束の波面を波面回転素子であるドーブプリズムにより 9 0度回転させた後、第 3の回折素子 8 b (第 2の干渉縞表示部 2 2における 1段目の回折格子) と第 4 の回折素子 9 b (第 2の干渉縞表示部 2 2における 2段目の回折格子）を ¾iさせて干渉縞を形成して表示部 1 2 a , 1 2 bに表示するようにしたので、互いに 9 0 度異なる方向の波面の飾の違いを干?歩縞の違レヽとして同時に観測できる。

従 όて、実施の形態 1の光波面測定方法及ぴ光波面測定装置においては、装置に A I"る光束が有する水平方向と垂 »向の波面の位相情報を干渉縞として同時に表示することが可能である。よって、これらの干渉縞を実時間で観測しながら被測定物である光ヘッド装置 1の有する非点収差量を«するための調整を行えば、光ヘッド装置.1が有する非点収差を正雜っ迅速に補正することができる。即ち、本発明の光波面測定装置又は光波面測定方法によれば、翻！！定系である光難置から射出された光束を分離し、分離された光束の少なくとも一方を回転させ、光軸に直交する複 ¾ ^向につ、ての干渉縞を対比し易、方法で表示したので、光源置から射出された光束の波面収差の測定を正確且つ容易に行うことができるという効果が得られる。

なお、上記説明においては、光束の波面を回転させるドーブプリズムを第 2光束中にのみ配置したを説明したが、ドーブプリズムを第 1光束中にのみ配置してもよい。また、ドーププリズムを第 1光束中及び第 2光束中の両方に配置してもよレヽ。この:^には、例えば、第 1光束の波面と第 2光束の波面を互い反対方向に 4 5° ずつ回転させてもよい。

また、第 1光束又は第 2光束の波面の回度は 9 0° に限定されない。

さらに、上記説明においては、被測定光束を 2本に分離するを説明したが、分離素子を複数個用いることによって 3本以上の光束に分離し、分離された光束の波面をそれぞれ異なる角度回転させて、 3種類以上の干渉縞を同時に表示できるように構成してもよレ、。実施の形態 2.

図 6は、本発明の実施の形態 2に係る光波面測定方法を実施する光波面測置 («の形態 2に係る ^置の法を^する際に用いる光波面測定装 g) の構成を示す図である。また、図 6には、実施の形態 2の光波面測定装置 2 aによる彼測定物である光源恭置としての光へッド装置 1の構成も示されている。図 6において、図 1 (実施の形態 1 ) に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

また、図 7は、実施の形態 2における第 1の表示部 1 2 aに表示された干渉縞を概略的に示す図であり、図 8は、実施の形態 2における第 2の表示部 1 2 に表示された干渉縞を概略的に示す図である。

図 6に示されように、実施の形態 2の光波面測定装置 2 aは、第 1の表示部 1 2 a上の干渉縞表示領域 4 f内のぼ端に第 1の間隔 S 2！をあけて配置された第 1及び第 2の光検出器 1 7 a , 1 7 bと、第 2の表示部 1 2 b上の干?歩縞表^ g域 4 m内のほぼ両端に第 1の間隔 S ₂ iと同じ第 2の間隔 S 2 2をあけて配置された第 3及び第 4の光検出器 1 7 c 1 7 dとを有している。また、実施の形態 2の光波面測定装置 2 aは、第 1の回折格子と第 3の回折格子とを一体的に保持する固定子 1 5と、固定子 1 5を格子べクトルの方向（回折格子の配列方向）である GV方向に沿って所定の (例えば、一定ので移動させる移動機構 1 6とを有している。

次に、実施の形態 2の光波面測定装置 2 aの動作を説明する。図 9は、の形態 2における第 1乃至第 4の光検知器 1 7 a〜 1 7 dの出力信号の波形を示す図である。

電気信号 1 8 a , 1 8 bは移動装置 1 6により回折格子 8 a， 8 bと格子べクトルの方向に移動させた時のそれぞれの光検知器 1 7 a , 1 7 bからの出力信号、電気信号 1 8 c， 1 8 dはそれぞれ光検知器 1 7 c， 1 7 dからの出力信号であり、干渉縞の形状に対応した波形を示す。干域 4 f， 4 mの両端付近に光検知器 1 7 a , 1 7 bと 1 7 c， 1 7 dをそれぞれ配置した理由は、測定精度を向上させるためである。すなわち、実際の光ヘッド装置 1の光源 3として使用される半導体レ一ザには数ミク口ンの非点隔差がし、光束 4 aが非点収差を有しないようにコリメータ 5を調整したには干域 4 f , 4 mは干?歩縞が少な、サブフリンジ状態となるため、その際には目視で干域 4 f， 4 mの形状が同一であるかどう力 #ij断することは難しい。そのため、電気信号を用いて干渉鏡の形状を観測しょうとするものであり、電気信号 18 aと 18 bの位相差を大きく観測できるように干 ^域 4 f， 4mの両端付近に光検知器 17 a, 17 bを配置している。なお、位相差は小第 1位までの角度（d e g. ) が示されれば充分である。また、光検知器 17 a， 17 bの間隔は、光学系の倍率にもよる力少なくとも数 mm^il れて配置される。

固定子 15は移動機構 16により第 1の回折^ ·8 a及び第 3の回折格子 8 と一体的に格子ベクトルの方向（GV方向）に移動される。その際、第 1及び第 2の光検知器 17 a, 1 7 bは光束 4 d, 4 eを受光し、それらが成す干渉縞の明暗に応じてそれぞれ電気信号 18 a, 18 bを出力する。また、第 3及び第 4の光検知器 17 c， 1 7 (1も同様に光束4】， 4kを受光し、それらが成す干渉縞の明暗に応じてそれぞれ電気信号 18 c， 18 dを出力する。

第 1の光検知器 17 aの出力信号 18 aと第 2の光検知器 17 bの出力信号 18 bとの位相差 Δ φ _a、及び、第 3の光検知器 17 cの出力信号 18 cと第 4の光検知器 17 dの出力信号 18 dとの位相差 Δ φ _hのそれぞれは、光束の波面のそれぞれの方向における収差に対応しており、それらの相対的な違いが光束 4 aが有する非点収差量に比例している。よって、非点収差量を賺したいは、この位相差 Δ φ _aと Δ φ _bとが等しくなるように、徒測定物である光へッド装置 1の光学部品の位置を調整すればよい。

図 9は電気信号 18 a〜 18 dの出力波形を、横軸を時間軸、縦軸を振幅として表示したものである。ここで、電気信号 18 a〜l 8 dはそれぞれ光検知器 17 a 〜17 d上での千渉搞の強度変化に応じて出力されるが、その周波数は第 1の回折格子 8 a, 8 bの格子寸法と移動装置 16による移動離により決定される力サブフリンジ（ゼロフリンジ）状態になると、その周波数の差は位相差で検出せざるを得ない。

電気信号 18 aと 18 b、及び電気信号 18 cと 18 dはそれぞれサブフリンジ状態において、電気信号 18 aと 18 bの位相差 Δ φ _aと、電気信号 18 cと 18 dの位相差 Δφ_¾とが同一値となれば、周波数も同一となり干 11域 4 f， 4mが同一形状の干渉縞を有していることになる。このことは、光束 4 aの、図 6力 S描かれている紙面に TOな方向と垂直な方向における波面が同一であることとであり、結果として光束 4 aが非点収差を有していないこととなる。言い換えれば、位相差と Δ φ _¾の差が光束 4 aが有する非点収¾4に比例しており、非点収差量を «した V、!^は、これらの位相差 Δ ψ _a， Δ φ _bが等しくなるように被測定物である光学系を調整すれば良ヽ。なお、それぞれの位相差 Δ φ _aと Δ φ _bは振幅出力が零レベルを横切る時間につレヽて示したが、サブフリンジ状態においては全ての光検知器はほぼ同一の周波数を出力しているため原理的にはどのレベルで測定しても値に差は無い。

図 6に示されるように、実施の形態 2においては、光ヘッド装置 1から射出された光束 4 aが有する波面の P i方向（図 6が描かれている紙面に平行であって、光軸 AXに直交する方向）の位相情報を第 1表示部 1 2 aの干渉縞表示領域（クロスハッチングが付された領域） 4 fに干渉縞として表示する。同時に、光ヘッド装置 1から射出された光束 4 aが有する波面の V 方向（P i方向に直交する方向であつて、光軸 AXに直交する方向）の位相情報を第 2表示部 1 2 bの干渉縞表示領域 (クロスハッチングが付された領域） 4 mに干渉縞として表示する。また、 »の形態 2においては、第 1表示部 1 2 aの干渉縞表示領域 4 f に第 1の光検出器 1 7 aと第 2の光検出器 1 7 1>を間隔3 _{2 1}をぁけて配置し、第 2表示部 1 2 bの干渉縞表示領域 4 mに第 3の光検出器 1 7 cと第 4の光検出器 1 7 dを間隔 S _{2 2}をあけて配置し、光へッド装置 1カゝら射出される光束 4 aの互いに直交する 2方向の位相情報を定量的に測定できるようにしている。このため、施の形態 2に係る光波面測定方法及び光波面測.定装置によれば、彼測定光束の波面（又は、位相情報）を光軸に垂直な 2方向について、同時に且つ容葛に測定することができる。

従って、実施の形態 2の光波面測定方法又は光波面測定装置を用いて、電気信号の位相差を実時間で観測しながら彼測定物である光へッド装置 1の有する非点収差量を赚するための調整を行えば、光へッド装置 1が有する非点収差を正確且つ迅速に補正することができる。即ち、本発明の光波面測定装置又は光波面測定方法において、光源置から射出された光束の波面の位相を定量的に測定可能にしたには、光源置から射出された光束の波面収差の測定をより一層正確且つ容易に行うことができるという効果が得られる。なお、実施の形態 2において、上記以外の点は、難の形態 1と同じである。実施の形態 3.

以下に、本発明の実施の形態 3に係る光源装置の調整方法（具体的には、光源装置のコリメータ位置を光軸方向に調整する方法）を説明する。実施の形態 3の説明は、項目〔A〕及び項目〔B〕力構成される。

項目〔A〕においては、レーザーダイオードの点状の光射出源の軸方向ミスァライメントによって生じる非点収差の説明をする。

項目〔B〕においては、光源装置から射出された光束（即ち、ビーム）の波面を測定しながら光源装置のコリメータ位置を光軸方向に調整する方法の説明をする。

項目〔B〕は、項目〔B 1〕乃至〔B 4〕力ら構成される。項目〔B 1〕においては、光源装置から射出された光束の波面収差の説明をする。項目〔B 2〕においては、ある軸方向の波面曲率を測定するために光束を横方向に分ける干渉計 (ラテラルシェアリング干渉計）の説明をする。項目〔B 3〕においては、検出精度確認のための予備実験について説明する。項目〔B 4〕においては、製造ラインに導入される光源装置の調整用機器（実用システム）を説明する。

〔A〕軸方向ミスァライメントによって生じる非点収差

一般に、レーザーダイオードは、僅かな非点収差を持つ点状の光射出源である。図 1 0の概略図からわかるように、サジタル平面（即ち、 y z平面）上の光射出点 Sは、レーザーダイオード 3 3の劈開面 3 3 a上に位置しているが、メリジォナル平面（即ち、 x z平面）上の光射出点 Mは、活性層 3 3 bの内部に位置している。非点隔差（非点収差距離） A Sは、レーザーダイオードの構造に依存する力 2 Ai mから数十 μ πιまでの範囲内である。

図 1 1は、レーザーダイオード 3 3から対物レンズ (図示せず) の焦点を通る光路 3 4の概略的なモデルを示している。図 1 1に示される光源装置は、非点収差を持つレーザーダイオード 3 3と、コリメータ 3 5と、ビーム整形用の三角プリズム（即ち、ビーム整形プリズム） 3 6と、対物レンズ（図示せず）とを有する。このビーム整形プリズム 3 6は、メリジォナル平面ほ!]ち、 x z平面）上の 03014593

14 ビーム幅を _m倍に拡大するアナモルフィックビーム拡大器として機能する。次に、対物レンズの集光スポットの非点隔差を得るためガウシアン光線追跡を行う。非点収差を极うためには、 1次光線追跡に基づ!/、てメリジォナル光線とサジタル光線とを別々に追跡しなければならない。

図 11において、 ASはレーザーダイオード 33の非点隔差を示し、 F_Fはコリメータ 35の前焦点を示している。また、 Mはメリジォナル平面 (即ち、 z 平面）における光射出点を示し、 Sはサジタル平面（即ち、 y z平面）における光射出点を示す。また、 Δ f _mは点 F_Fから点 Mまでの距離を示し、厶 f _sは点 F _Fから点 Sまでの距離を示す。

M (図示せず）をコリメータ 35のメリジォナル像点とし、 (図示せず）をコリメータ 35のサジタノレ像点とし、 f _c。 iをコリメータ 35の焦点距離とし、 (図示せず）をコリメータ 35からメリジォナル像点までの距離とし、 P _s （図示せず）をコリメータ 35からサジタル像点までの距離とすると、以下の式（1) 及び式（2) の関係が成立する。

-+- (1)

P ■f , +A£

ml col m col

-+丄 (2)

P r_sl ' 一 f co ,l +Δί s f co ,l

Δ f _m及ぴ Δ f _sは f 。。に比べて小きい値なので、式（1) 及ぴ式 (2) のそれぞれから、以下の式（3) 及び式（4) を得ることができる。 f ²

P =- (3) ml Δί

m

このとき、ビーム整形プリズム 36のメリジォナノレ物点からの距離 P _{m 2} (図示せず）は、次式

P m2⁼— ^a +王 ml 03014593

15 により表わすことができる。また、ビーム整形プリズム 36のサジタ /レ物点からの距離 P_{s 2} (図示せず）は、次式

P_{s 2} = - a + P_s

により表わすことができる。

ビーム整形プリズム 36内の非点光線追跡を実行すると、ビーム整形プリズム 36の射出点からメリジォナル像点 M ₃' までの距離は、以下の式（5 ) のように表わすことができ、ビーム整形プリズム 36の射出点からサジタル像点 S までの距離 P_s は、以下の式（6) のように表わすことができる。 cos し —2:

cos H

P ¹ P 一 (5) m3 2.

cos I cos i₂ ¹

3 ^Ps3' ^{= P}s2 - ⁽⁶⁾ ここで、 nはビーム整形プリズム 36の光屈折率であり、 dはビーム整形プリズム 36に対する中心光線の入射点から射出点までの距離である。また、 i ₂ (図示せず）はビーム整形プリズム 36の入射点における光の入射角であり、 i ₂' (図示せず）はビーム整形プリズム 36の入射点における光の屈折角であり、 i 3 (図示せず）はビーム整形プリズム 36の射出点における光の入射角であり、 i ₃' (図示せず）はビーム整形プリズム 36の射出点から射出する光の屈折角である。図 11から理解できるように、ビーム整形プリズム 36の射出点における光の入射角 i ₃及ぴ屈折角 i ₃' はいずれも、ほぼ 0° であるので、 i 2' = αと置くことによって、式（5) は次式 (7) のように表わすことができる。 P_m3 ' (7)

ビーム拡大は、主として、ビーム整形プリズム 36の前面（ビーム入射面）で行われるので、 c o s α/c o s i 2は、ビーム拡大率 mを表している。したがつて、式（7) は、次式（8) のように表わすことができる。 14593

16

P '≤m²-P -- (8) m3 m2 _n 次に、対物レンズ（図示せず）の焦点を決定するため、メリジォナノレ像点 M₄ ' (図示せず）までの距離 P_m (図示せず）及ぴサジタル像点 S (図示せず）までの距離 P_s (図示せず）は、、 P_{s 3}' 、対物レンズの倍率 <P。 b j、及ぴビーム整形プリズム 36のビーム射出面から対物レンズまでの距離 b (図示せず) を用いて以下のように説明することができる。

Z ~~ ⁷一 -b + P 'obi

Pm4 m4 (9) p ― p -b

rm4一 m3

n '—— h + P ~ ⁺ Obj

^Ps4 s4 (10)

^Ps4=^Ps3 -^b 式（8) を式（9) に代入すると、は Pm を用いて式（11) のように表される。また、式（6) を式（10) に代入すると、 P_s は Ps を用いて式（12) のように表される。 m4 ml 1 ^+ Φ^· (12)

Ρ _Α Ρ _λ 。 '

s4 si

式（11) と式（12) の差を計算し、式（3) 及び式（4) を代入すると、次式（13) が得られる。

したがって、光源装置から射出された光束が照射されるディスク上の集光スポットの非点隔差 ΔΖは、次式 (14) で表わすことができる。 003/014593

17

ΔΖョ P_s4 -P_ffl4 ≤ (14)

ここで、 P_m 及ぴ？₅ を対物レンズの焦点距離 f 。_{b j}に等しく設定する。非点収差を無くするために式 (14) が直接示すように、コリメータを次式 ( 15) を満たすように配置すべきである。

Af

Af_s =— - (15) m

し力 ^し、もしもコリメータが正しい位置から Δ fだけ僅かにずれて配置されるならば、光ディスク上の集光スポットは、 iiftlの非点収差 ΔΖ' をさらに持つことになる。ここで、の非点収差 ΔΖ' は次式（16) により表わすことができる。

例えば、光ヘッドの通常の値である、 m=2. 5、 f 。_{b j} = 3mm、 f _{c o l} = 6 mmと仮定すると、式（16) は次式（17) のようになる。

ΔΖ'≤0.21·Δί (17) この結果、もしも非点収差 ΔΖ を 0. 21 m内に調整することが必要であれば、コリメータの前焦点とレーザーダイオードの射出点との間の距離は 1. 0 /zmより小さくすべきである。したがって、サブミクロンの精度で位置を検出しながらコリメータを移動させるために、外力に対する安定性を備えた正確なが装備されなければならない。これが、共通光路位相シフト干渉計の研究を開始した理由である。

〔B〕光源装置（ビーム整形システム）のコリメータ位置を光軸方向に調整する方法

〔B 1〕光源装置から射出された光束の波面収差の説明

まず、光源装置のビーム整形プリズムから射出された光束に残存する収差が、デフォーカシングと非点収差だけであると仮定する。これは、デフォーカシングと非点収差が、レーザーダイォードと回折限界コリメータの主要な収差だからである。基準光束が、光軸に沿う z方向に伝播する平面波であるとき、射出された光束の波面収差 W ( X， y) は、次式 (18) のように表わすことができる。

W(x,y) = W -x²+W -y² (18) x y ここで、 x及ぴ yは、ビーム整形プリズムの射出面において、（x²+y²) カ 1以下になるように規格化された座標である。また、 W_x及 OW_yは、波長を単位とした収差係数である。 W_xは、平面波面から射出瞳の縁（x = l， y = 0) における観察波面の変位量である。上記式 (6) 及ぴ式 (8) において、 P_{s 3}

' 及ぴ？!^' の位置を得たので、

A f _m« f _{c o l}, A f _m« a, A f _m<<d

A f _s<< f _{c o l}, A f _s<< a、 Δ ί _s<<d

のような条件の元でこれらを簡素化することができる。 f ²

s3 s2 _n Af

s

P =m²-P -^-^m2 -^f ol² (20)

m

ビーム整形プリズムの射出面におけるビーム径を r。とすると、波面収差を示す式（18) における収差係数 W_x及び W_yを、

及ぴ卩：^' の関数として、次式（21) 及ぴ（22) のように表わすことができる。

ここで、 NA_{C D L}は、コリメータの開口数であり、次式（2 3) で与えられる。 ^NAcoi

col

図 10又は図 11に示されるように、

Α3 = Δ f _s— Δ f _m

であるので、式（21) 及び式 (22) から、収差係数 W_x及 OW_yは、 Δ f の関数として表すことができる。式（21) 及び式 (22) のグラフを、図 12 に示す。 ·

このグラフは、

Δ f _S=-AS/ (m²— 1)

に調整されたときに、ビーム整形プリズムから射出される光束の非点収差がゼロになることを示している。例えば、 AS = 5 zm且つ m=2. 5であるときに、非点収差をゼロにするためには、 A f _sを一5/ (2. 5²— 1) 、即ち、ほぼ -0. 95にしなければならない。即ち、レーザーダイオードチップの前面からコリメータの前焦点（F_F) までの距離を、 0. 95 imにしなければならなレ、。

[B 2〕ある軸方向の波面曲率を測定するために光束を横方向に分ける干渉計光源装置のビーム整形プリズムから射出される光束の複合振幅を A (X, y) とし、その振幅項を a (x， y) とすると、複合振幅 A (x， y) は波面収差 W (x， y) を用いて次式（24) のように表わすことができる。

A(x,y) = a(x,y) -exp {ί·2π\ν (x,y)} (24) このとき、 +x方向に距離 sだけ横方向に分配された波の複合振幅 A+ (x, y ) 及び一 x方向に距離 sだけ横方向に分配された波の複合振幅 A— (x, y) は次式（25) によって与えられる。

A+ x,y) = a(.x + s, y)-exp 2KW(xTs,y)± (25)

ここで、 0は 2本の光束間の一定の位相差である。

図 13に示されるように、 2本の光束の空間的可干渉性によって、 2つの波が互ヽに重なる干渉領域 60がある。この干渉領域 60における強度分布 I ( X， y) は、次式（26) のように表わすことができる。 i(x,y)

2

= A₊(x,y)+A_(x,y)

= {a(x一 s， y)P + {a( + s, y)P + 2a(x一 s， y) · a(x + s, y) · cos[27t{w(x -s,y)- W(x+ s, y}+ Θ]

(26) 式 (26) に式 (18) ， (21) ， (22) を代入すると、次式 (27) が得られる。

Kx,y)

= {a(x - s, y)P + {a(x + s,y)P + 2a ( - s, y) - a(x + s, y) - οοε(2π - 4sW ·χ-θ)

(27) 式（27) の右辺第 3項は、空間周波数が 4 sW_xである直線干渉縞が重なり領域に現れ、そのため、公知の干渉縞走查技術が、非常に高い精度で W_Xを得るために適用できることを示している。 W_Yを得るときも同様である。

具体的に設計された干渉縞走査式の横方向分配干渉計を説明する前に、観測された位相と、対物レンズによって集光されたスポットの移動量との対応を調べる。図 13における X軸上の（s— 1) から（1一 s) までに存在する空間周波数 4 sW_xの干渉縞を参照して下さい。（s— 1) から（1— s) までの両端間の位相差 Δφ^ま、次式（28) によって与えられる。

Δ = 2 π · 4sW (l - s)- 2 π · 4sW_v (s - 1) = 16 π · W_vs(l - s) (28) s =0. 5のときに、 Δφ_χは、その最大値 4 W_xになる。また、サジタル集光スポットの移動量 Δ ζ_χは、 W_xと次式（29) の関係を持つ。

従って、式 (28) 及び式 (29) から、 s =0. 5の場合には、 Αφ_χ=1 2. 96 (d e g. ) ということは、 λ = 0. 78 μ m且つ NA。 _{b 3} = 0. 5 3のときに Δ

1 μηιであるということに相当する。ここで行った簡単な研究から、 Δφ_χ=12. 96 (d e g. ) は検出には小さすぎるので、サブフリンジ分析の公知の干渉縞走査技術を用いることが非常に有効であるとの結論に達した。

〔B 3〕検出精度確認のための予備実験

機械的手段を用いてコリメータの位置をコリメータの光軸方向に微調整すると、光源装置から射出され光波面測定装置にする光束の伝播方向が僅かに変化する。このため、光波面測定装置の干渉計（実施の形態 2における第 1及び第 2の干渉縞表示部に対応する。）には、入射する光束の伝播方向の角度変化に対する耐性が要求される。一つの解決策は、光波面測定装置に入射する光束の入射角が僅かに急に変化したときに、互いに干渉する 2本の光束は、伝播方向の間の差異を一定に維持するので、 2つの回折格子を備えた横方向分配干渉計（ラテラルシエアリング干渉計）を用いることであろう。

図 1 4は、精度を確認するための干渉計の光学系の構成を示す概略図である。 2 5 x mのピッチを持つレリーフ型の 2値位相回折格子である 1段目の回折格子 4 8 (実施の形態 1及ぴ 2における第 1の回折格子 8 a及ぴ第 3の回折格子 8 b に対応する。） -は、アバチヤ一 4 7を通過した入射光束の伝播方向とは僅かに異なり、且つ、互いに対称な方向に進む 2つの回折光であるプラス 1次光（+ 1次光）及びマイナス 1次光（一 1次光）を生成する。 2段目の回折格子 4 9 (実施の形態 1及び 2における第 2の回折格子 9 a及ぴ第 4の回折格子 9 bに対応する。 ) は、 1段目の回折格子 4 8と同じであり、これら 2つの光束を入射光束の方向と同じ方向に向けさせる。重ねられた 2つの光束は、カメラレンズ 5 0 (焦点距離 f = 5 5 mm) 及ぴ 2つの回折格子 4 8， 4 9による不必要な回折次数による迷光ビームを遮蔽するスチール板 5 1上に形成された円形ピンホール 5 1 aを通して、シリコン光検出器アレイ 5 7 (浜松ホトニタス社製：製品番号 S 2 3 1 1 ) 上に投写される。 1段目の回折格子 4 8を格子ベクトル方向（X軸方向）に直線的に移動させると、光検出器アレイ 5 7上に重なった領域に干渉縞の走査がなされる。 1段目の回折格子 4 8を格子ベクトル方向（X軸方向）に直線的に移動させるために、 0. 1 μ ιηの解像度の位置決めエンコーダを持つ正確な直線移動ステージ (後述する図 1 5における符号 5 5 ) (マイク口コント口ール社製：製品番号 UT— 1 0 0 ) と、 G P I Βインターフェースを持つモータ駆動装置（後述する図 1 5における符号 5 6 ) (マイクロコントロールネ ±Μ：製品番号 I Τ 6 D CA2) とが用いられた。

図 15は、実験用セットアップの構成図である。干渉計 42において生成されたプラス 1次光とマイナス 1次光の位相差 Δ φ _xを決定するために、光検出器ァレイ 57上の 2つの素子によって 2つのサイン信号 (後述する図 17における C HI及ぴ CH2) を処理するために、 GP I Bプログラマブル ·デジタル ·オシ口スコープ 58 (テクトロニクス (Tektronix)社：製品番号 2440) 及ぴ G P I Bコントローラを搭載したパーソナルコンピュータ 59 (ヒユーレツトパッカ一ド社製：製品番号 HP— 9836 A) を用いた。

図 16は、ビーム整形光学系（図 15における光源装置 31) から射出するビームによって生成された一連の干渉縞を示す。図 16の干渉縞は、変動が 2 μ m 以内であるコリメータの 3軸位置におけるフォトダーオードアレイ平面上（即ち、光検出器アレイ 57が配置されている平面上）において観測された。デフォー力シングによる収差係数 W_xの変動により（図 12参照）、干渉縞の空間周波数は、重なり領域（図 16において、上から下に）においてゼロラインから 2ラインに変化した。

図 17は、重なり領域に配置された光検出器アレイ 57の 2つの素子からの信号波形（CH1及び CH2) を示す。信号波形の差は、直線移動ステージが一定速度で移動する間の波幅の 90%であった。予想通り、サイン波の位相差は、波面曲線に比例する。

図 18は、この実験用セットアップを用いることによる位相の測定値（垂直軸 ) を示す。この位相 Δφ₂—丄は、波面アナライザー（ジゴ一 (Zygo)社製、製品番号 WA8100) のデータ（水平軸）と比較された。このプロットにおいて、収 ¾W_Xは、波面アナライザー（ジゴ一社製、製品番号 WA8100) によつて得られたゼルニケ計数の第 3項（Z3) 及ぴ第 4項（Z4) カら、 W_x=2 · Z 3 + Z 4により計算された。理論上の線は、ゼロオフセットが無!/ヽ镍（図 18に実線で示す直線）である。この実験及び後の研究から、非点隔差の測定精度は、 NAが 0. 5から 1. 5までの範囲内である対物レンズによる焦点上において 0. 1 μ m以内に保たれる。

〔B4〕製造ラインに導入される光源装置の調整用 2003/014593

23 理論的研究及び 2つの予備実験に基づいて、実用システムが設計された。図 1 9に、実用システムの構成（即ち、実施の形態 3の光源装置の調整方法を実施する際に使用するシステムの構成）を図示する。図 1 5に示される実験用セットァップに対する、図 1 9に示される実用システムの主要な改良点は、ドーブプリズム 5 3等の構成を用いることによって収差係数 W_xと W_yの両方を同時に観察/ 数量化できるようにしたことである。図 1 9に示されるように、光ヘッド 3 1から射出され光波面測定装置 4 2に入射する光束 4 4 aは、キュービックプリズム 4 7 aによって強度が同様の 2本の光束 4 4 b， 4 4 cに分割される。分割された 2本の光束 4 4 b， 4 4 cの内の一方の光束 4 4 bは、 1段目の回折格子 4 8 a (実施の形態 1及び 2における第 1の回折格子 8 aに対応する。 ) に進む。分割された 2本の光束 4 4 b， 4 4 cの内の他方の光束 4 4 cは、波面を光軸を中心にして 9 0° 座標回転させるためのドーブプリズム 5 3に入射し、ミラー 5 4により進行方向を変えた後、 1段目の回折格子 4 8 b (実施の形態 1及び 2における第 3の回折格子 8 bに対応する。）に入射する。

一方の干渉領域が、 1段目の回折格子 4 8 a、 2段目の回折格子 4 9 a (実施の形態 1及ぴ 2における第 2の回折格子 9 aに対応する。）、及び集束レンズ 5 0 aにより、フォトダイォードアレイ 5 7 a上に形成される。また、他方の干渉領域が、 1段目の回折格子 4 8 b、 2段目の回折格子 4 9 b (実施の形態 1及び 2における第 4の回折格子 9 bに対応する _ό ) 、及び集束レンズ 5 0 により、フォトダイォードアレイ 5 7 b上に形成される。このように、 2つの干渉領域が 2つのフォトダイオードアレイ 5 7 a , 5 7 b上に形成されるので、 2つの直交する方向の干渉縞の走査が可能になる。

図 1 9に示される実用システムは、 G P I Bコントローラを装備したパーソナルコンピュータ 5 9 aによって制御される。パーソナルコンピュータ 5 9 aの制御ソフトウェアは、表示モジュールに C言語によって記述される。表示モジユーノレは、ディスプレイモニタ士において、両方向における位相差をリアルタイムに表示させる機能を持つ。光ヘッド装置 3 1内のコリメータ（図 1 9には示さず）の位置は、機械的ツール 3 1 aによって（例えば、手動によって回転させる調整用ノブからの駆動力、又は、モータ等の図示しない駆動装置からの駆動力によつて）非常に正確に軸方向に調整されるので、 — に相当する位相差は、ある程度の誤差を持つが、ほぼゼロにすることができる。なお、パーソナルコンピュータ 59 aからの指令に従って、光検出器アレイの検出信号に基づいて、自動的にコリメータ位置を調節する構成を備えることによって、調整作業の能率を向上させることもできる。

図 19に示される実用システムを用いて、 13 Omm 2. 6/5. 2ギガバイト (Gbyte)光磁気ディスク用の大量生産された光学へッドのビーム整形光学系を調整した。その結果、集光スポットの非点収差距離は、 0. 5^m以内にできた。非点収差距離は、フォーマット前（接線方法）信号最大点とトラッキングエラー信号（径方向信号）最大点との間の距離として定義された。その結果、実施の形態 3の実用システムを用いれば、集光スポットの非点収差距離を 0. 5 zm以内にするという基準を満たす光へッドを、最初の生産段階において 99%を超える高い歩留まりで、且つ、調整のために許容される適切な期間内に調整できた。

Claims

請求の範囲

1 . Λ!ίされた光束を第 1光束と第 2光束に分離する分離素子と、

上記第 1光束中に配置され、上記第 1光束から干渉縞を形成して表示する第 1の干渉縞表示部と、

上記第 1の干渉縞表示部と同じ鍵を持ち、上記第 2光束中に配置され、上記第 2光束から干渉縞を形成して表示する第 2の干渉縞表示部と、

上記分離素子と上記第 1の干渉縞表示部との間又は上記分離素子と上記第 2の干澳縞表示部との間の少なくとも一方に配置され、上記第 1光束の波面又は上記第 2 光束の波面のうちの少なくとも一方を、その光軸を中心に回転させる波面回転素子と

を有することを赚とする光波面測定装置。

2. 上記波面回転素子が、上記分離素子と上記第 1の干渉縞表示部との間又は上記分離素子と上記第 2の干渉縞表示部との間の一方に配置され、 A I"る光束の波面をその光軸を中心に 9 0° 回転させることを,とする請求項 1に記載の光波面

3. 上記波面回転素子が、ドーブプリズムであることをとする請求項 1に記

4. 上記第 1の干渉縞表示部が、

上記第 1光束中に配置された第 1の回折格子と、

上記第 1の回折格子を翻した光束中に配置された第 2の回折格子と、上記第 2の回折格子を ¾ϋした光束により形成される干渉縞を表示する第 1の表示部とを有し、

上記第 2の干渉縞表示部が、 '

上記第 1の回折格子と同じ構造を持ち、上記第 2光束中に配置された第 3の回折格子と、

上記第 2の回折格子と同じ構造を持ち、上記第 3の回折格子を翻した光束中に配置された第 4の回折格子と、

上記第 4の回折格子を¾§した光束により形成される干渉縞を表示する第 2の表示音 15とを有する

ことをとする請求項 1に記載の光波面測置。

5. 上記第 1の表示部と上記第 2の表示部と力同じ方向を向き、並べて配置されてレ、ることを特徵とする請求項 4に記載の光波面測定装置。

6. 上記第 1の干渉縞表示部が、上記第 1光束中に配置された第 1の回折格子と、上記第 1の回折格子を誦した光束中に配置された第 2の回折格子とを有し、上記第 2の干渉縞表示部が、上記第 1の回折格子と同じ構造を持ち、上記第 2光束中に配置された第 3の回折格子と、上記第 2の回折格子と同じ構造を持ち、上記第 3の回折格子を羅した光束中に配置された第 4の回折格子とを有し、

上記第 2の回折格子を ¾ した光束により干渉縞が形成される位置に配置され、互レヽに第 1の間隔をあけた第 1及び第 2の光検出器と、

上記第 4の回折格子を纏、した光束により干渉縞が形成される位置に配置され、互レヽに第 1の間隔に等しレヽ第 2の間隔をあけた第 3及び第 4の光検出器と、

上記第 1の回折格子と上記第 3の回折格子の格子べクトルの方向を一致させたまま、上言 S ^子べクトルの方向に沿って上記第 1の回折格子と上記第 3の回折格子とを一体的に移動させる移動機構と

を有することを赚とする請求項 1に記載の光波面測錢置。

7. 上記第 1の光検出器の出力信号の位相と上記第 2の光検出器の出力信号の位 ' 相との差である第 1の位相差と、上記第 3の光検出器の出力信号の位相と上記第 4 の光検出器の出力信号の位相との差である第 2の位相差とを表示する位相情報表示装置を有することを特徴とする請求項 6に記載の光波面測錢置。

8. A tされた光束を第 1光束と第 2光束に分离るステップと、

上記第 1光束の波面又は上記第 2光束の波面のうちの少なくとも一方を、その光軸を中心に回転させるステップと、

上記波面を回転させるステップの後に、上記第 1光束の干渉縞を表示すると共に、上記第 2光束の干渉縞を表示するステップと

を有することを tとする光波面測定方法。

9. 上記波面を回転させるステップにおいて、上記第 1光束の波面又は上記第 2 光束の波面のうちの一方を光軸を中心に 9 0° 回転させることをとする請求項 8に記載の光波面測定去。

1 0. 上記第 1光束の干渉縞の表示は第 1の干渉縞表示部により行われ、上記第 2光束の干渉縞の表示は第 2の干渉縞表示部により行われ、

上記第 1の干渉縞表示部が、第 1の回折格子と、第 2の回折格子とを有し、上記第 2の干渉縞表示部力上記第 1の回折格子と同じ構造を持つ第 3の回折格子と、上記第 2の回折格子と同じ構造を持つ第 4の回折格子とを有するに、

上記第 1の回折格子と上記第 3の回折格子の格子べクトルの方向を一致させたまま、上記格子べクトルの方向に沿って上記第 1の回折格子と上記第 3の回折格子とを一体的に移動させながら、上記第 2の回折格子を ¾ した光束により干渉縞が形成される位置に配置され、互いに第 1の間隔をあけた第 1及び第 2の位置の光量の変化と、上記第 4の回折！^を ¾ した光束により干渉縞が形成される位置に配置され、互いに第 1の間隱こ等しい第 2の間隔をあけた第 3及び第 4の位置の光量の変化を検出するステップと、

上記第 1の位置の光量の変化を示す波形の位相と上記第 2の位置の光量の変化を示す波形の位相との差である第 1の位相差と、上記第 3の位置の光量の変化を示す波形の位相と上記第 4の位置の光量の変化を示す波形の位相との差である第 2の位相差とを測定するステップと

を有することを «とする請求項 8に記載の光波面測定方法。

1 1 . 光源置から射出された光束を第 1光束と第 2光束に分 111 "るステップと、上記第 1光束の波面文は上記第 2光束の波面のうちの少なくとも一方を、その光軸を中心に回転させるステップと、

上記波面を回転させるステップの後に、上記第 1光束の干渉縞を表示すると共に、上記第 2光束の干渉縞を表示するステップと、

上記第 1光束の干渉縞と上記第 2光束の干渉縞とを等しくするように上記光源置の光学部品の位置を調整するステップと

を有することを mとする光 ¾i¾置の調整方法。

1 2. 上記波面を回転させるステップにおいて、上記第 1光束の波面又は上記第 2光束の波面のうちの一方を光軸を中心に 9 0° 回転させることを ¾とする請求項 1 1に記載の光源置の調整方法。

1 3. 上記第 1光束の干渉縞の表示は第 1の干渉縞表示部により行われ、上記第 2光束の干渉縞の表示は第 2の干渉縞表示部により行われ、

上記第 1の干渉縞表示部が、第 1の回折格子と、第 2の回折格子とを有し、上記第 2の干渉縞表示部が、上記第 1の回折格子と同じ構造を持つ第 3の回折格子と、上記第 2の回折格子と同じ構造を持つ第 4の回折格子とを有する齢に、

上記第 1の回折格子と上記第 3の回折格子の格子べクトルの方向を一致させたまま、上記格子べクトルの方向に沿って上記第 1の回折格子と上記第 3の回折^とを一体的に移動させながら、上記第 2の回折格子を聽した光束により干渉縞が形成される位置に配置され、互いに第 1の間隔をあけた第 1及び第 2の位置の光量の変化と、上記第 4の回折格子を 5S§した光束により干渉縞が形成される位置に配置され、互いに第 1の間隔に等しレ、第 2の間隔をあけた第 3及び第 4の位置の光量の変化を検出するステップと、

上記第 1の位置の光量の変化を示す波形の位相と上記第 2の位置の光量の変化を示 t波形の位相との差である第 1の位相差と、上記第 3の位置の光量の変化を示す波形の位相と上記第 4の位置の光量の変化を示す波形の位相との差である第 2の位相差とを測定するステップとを有し、

上記光源装置の光学部品の位置を調整するステップにおいて、上記第 1の位相差と上記 2の位相差とを等しくするように上記光源置の光学部品の位置を調整することを特徴とする請求項 1 1に記載の光源置の調整方法。