光記録媒体用の対物レンズの検査方法
【課題】光記録媒体用の対物レンズの検査方法において、設計温度と検査温度が異なる場合に、対物レンズの良否をより正当に判別する。
【解決手段】第１の温度を設計温度として設計されたプラスチック製の光記録媒体用の対物レンズを検査する検査方法であって、第１の温度と異なる第２の温度での対物レンズの形状および屈折率を求める第１工程と、第２の温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、検査用平行平板と同材質で第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差が最小となるように、計算用平行平板の厚みを決定する第２工程と、第２工程で決定された計算用平行平板の厚みと同じ厚みの検査用平行平板を用いて、設計に基づき作製された対物レンズを第２の温度で検査する第３工程とを含む。
【解決手段】第１の温度を設計温度として設計されたプラスチック製の光記録媒体用の対物レンズを検査する検査方法であって、第１の温度と異なる第２の温度での対物レンズの形状および屈折率を求める第１工程と、第２の温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、検査用平行平板と同材質で第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差が最小となるように、計算用平行平板の厚みを決定する第２工程と、第２工程で決定された計算用平行平板の厚みと同じ厚みの検査用平行平板を用いて、設計に基づき作製された対物レンズを第２の温度で検査する第３工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体用の対物レンズの検査方法に関し、より詳しくは、光源から出射された光を光記録媒体に収束させて情報の記録および再生の少なくとも一方を行う光ピックアップ装置に使用される光記録媒体用の対物レンズの検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、音声情報や映像情報、あるいはコンピュータ用のデータ情報等を記録するために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）等の光記録媒体が利用されている。この光記録媒体へのデータの記録・再生は、光ピックアップ装置に搭載された対物レンズにより光源からの光を光記録媒体へ集光することにより行われる。近年ではＢＤ（ブルーレイディスク）に見られるように光記録媒体の高密度化が進んでいることから、サブミクロンレベルの精度で光記録媒体に光を集光させることが要求される。そのため、光ピックアップ装置、および光ピックアップ装置に用いられる対物レンズには高度な性能が要求される。
【０００３】
特許文献１には、光ピックアップ用光集積装置の検査方法に関する技術が記載されている。特許文献１に記載のものは、高温測定する環境と等価な状態を作り、半導体レーザが高温環境で動作した場合と同じ信号レベルの変動を、室温環境下で検出できるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５４０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ピックアップ装置においては、光源となる半導体レーザだけでなく、光源からの光を光記録媒体へ集光させる対物レンズについても、温度による影響を考慮する必要がある。温度変化に伴い、レンズ形状の変化だけでなく屈折率の変化が起こり、レンズの焦点距離や収差が変化してしまう。このような温度変化による影響は、ガラスレンズよりもプラスチックレンズの方が大きく発現する。軽量化や低コスト化の点では、ガラスレンズよりもプラスチックレンズの方が好ましいが、光ピックアップ用の対物レンズのような高性能が要求されるレンズにプラスチックレンズを用いる場合は注意が必要である。
【０００６】
屈折率は温度により変化するため、通常、レンズ設計の際には、レンズが使用されるときの一般的なレンズの周囲の温度に基づいた温度を設計温度として設定し、レンズの形状等を最適化する。しかしながら、作製されたレンズを検査するときの検査温度は、必ずしも設計温度と一致するとは限らず、例えば、設計温度３５℃で設計されたレンズを検査温度２５℃で検査することもある。
【０００７】
したがって、設計温度と異なる検査温度でレンズを検査した場合、製造誤差がほぼゼロと言えるレベルに作製できていた良品のレンズであっても、設計温度と検査温度の差による影響のために、製造誤差が大きい不良品のレンズと区別できなくなり、作製されたレンズの良否判定が困難になるという問題があった。
【０００８】
上記特許文献１に記載の技術は、温度変化による影響の問題を解決しようとしたものであるが、その対象はレーザ光源であり、レンズではないため、上述した問題を解決するものではない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、設計温度と検査温度が異なる場合に、作製された対物レンズの良否をより正当に判別することが可能な光記録媒体用の対物レンズの検査方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の光記録媒体用の対物レンズの検査方法は、光源から出射された光を光記録媒体の透光性の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光させるように第１の温度を設計温度として設計されたプラスチック製の光記録媒体用の対物レンズを検査するにあたり、該対物レンズにより集光された光の光路に保護層の代わりとなる検査用平行平板を挿入して検査する光記録媒体用の対物レンズの検査方法であって、第１の温度と異なる第２の温度での対物レンズの形状および屈折率を求める第１工程と、第２の温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、検査用平行平板と同材質で第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差が最小となるように、計算用平行平板の厚みを決定する第２工程と、第２工程で決定された計算用平行平板の厚みと同じ厚みの検査用平行平板を用いて、設計に基づき作製された対物レンズを第２の温度で検査する第３工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２の光記録媒体用の対物レンズの検査方法は、光源から出射された光を光記録媒体の透光性の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光させるように第１の温度を設計温度として設計されたプラスチック製の光記録媒体用の対物レンズを検査するにあたり、該対物レンズにより集光された光の光路に保護層の代わりとなる検査用平行平板を挿入して検査する光記録媒体用の対物レンズの検査方法であって、対物レンズと、検査用平行平板と同材質で保護層と屈折率が異なる計算用平行平板とからなる光学系の第１の温度における収差が最小となるときの計算用平行平板の厚みを求める第１工程と、第１の温度と異なる第２の温度での対物レンズの形状および屈折率と、第２の温度での計算用平行平板の屈折率を求める第２工程と、第２の温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、第２の温度での屈折率と第１工程で求めた厚みを有する計算用平行平板とからなる光学系の収差を算出する第３工程と、第２の温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差が、第３工程で算出された収差よりも小さくなるように、計算用平行平板の厚みを決定する第４工程と、第４工程で決定された計算用平行平板の厚みと同じ厚みの検査用平行平板を用いて、設計に基づき作製された対物レンズを第２の温度で検査する第５工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
なお、本発明のレンズの「設計温度」とは、設計時に想定した温度という意味であり、具体的には、ある温度での屈折率の値を用いてレンズの設計を行ったときに、その温度のことを設計温度という。本発明の「設計温度」は、一般的な動作保証温度範囲とは意味が異なるものである。本発明の「設計温度」は、光ピックアップ装置において対物レンズが使用されるときの一般的な対物レンズの周囲での温度に基づいて決めることが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の対物レンズの検査方法の第４工程において、「第２の温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差」と「第３工程で算出された収差」とは同種の収差を用いるものとする。本発明の「収差」としては、軸上収差を用いることが好ましく、例えば軸上波面収差のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）や、球面収差を用いることが好ましいが、対物レンズの仕様に応じて適宜好適な収差を選択してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の光記録媒体用の対物レンズの検査方法においては、第１の温度を設計温度、第２の温度を検査温度として考えれば、検査温度での対物レンズの形状および屈折率を予め求め、検査温度での形状および屈折率を有する対物レンズと検査用平行平板と同材質で第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差を算出し、この収差が最小となるように計算用平行平板の厚みを決め、この厚みを検査用平行平板の厚みとしている。すなわち、設計温度と検査温度との差による検査結果への影響を低減するように厚みが最適化された検査用平行平板を用いて検査するため、作製された対物レンズの良否判別を正当に行うことができる。
【００１５】
本発明の第２の光記録媒体用の対物レンズの検査方法においては、第１の温度を設計温度、第２の温度を検査温度として考えれば、対物レンズと、検査用平行平板と同材質の計算用平行平板とからなる光学系の設計温度における収差が最小となるときの計算用平行平板の厚みを求め、検査温度での対物レンズの形状および屈折率と検査温度での計算用平行平板の屈折率を予め求め、検査温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、検査温度での屈折率と上記で求めた厚みの計算用平行平板とからなる光学系の収差を算出している。そして、検査温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、検査温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差が、前工程で算出された収差よりも小さくなるように、計算用平行平板の厚みを決め、この厚みを検査用平行平板の厚みとしている。すなわち、設計温度と検査温度との差による検査結果への影響を低減するように厚みが調整された検査用平行平板を用いて検査するため、厚みが調整されていない検査用平行平板を用いて検査する場合よりも、作製された対物レンズの良否判別を正当に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる検査方法の手順を示すフローチャート
【図２】本発明の実施形態にかかる検査装置の概略構成図
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる検査方法の手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する実施形態は、光記録媒体に光を収束させて情報の記録および再生の少なくとも一方を行う光ピックアップ装置に使用される光記録媒体用の対物レンズを検査する検査方法に関するものである。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる対物レンズの検査方法の手順を説明するためのフローチャートであり、図２は、本発明の実施形態にかかる対物レンズの検査装置の概略構成図である。
【００１８】
まず、図２を参照しながら、検査装置について説明する。図２に示す検査装置１００は、フィゾー型の干渉計を用いて被検体であるレンズ１を検査するものである。なお、図２では各部材を保持する保持具の図示は省略している。
【００１９】
図２に示すように、検査装置１００においては、レンズ１と、検査用平行平板２と、反射ミラー３とが順に配置されており、また、レンズ１の検査用平行平板２と反対側の光路にはレンズ１に近い方から順に、参照面を有する基準板４と、ビームスプリッタ５と、コリメータレンズ６と、検査用光源７とが配置されている。ビームスプリッタ５により形成される折れ曲がり光路には撮像素子９が配置されており、撮像素子９は演算部１０に接続され、演算部１０は表示部１１に接続されている。
【００２０】
例えば、光記録媒体としてブルーレイディスクを用いる場合は、検査用光源７は、波長４０５ｎｍの光を出射する半導体レーザを用いることができる。検査用光源７を出射した光は、コリメータレンズ６により平行光に変換される。この平行光のうち、ビームスプリッタ５を透過し、基準板４を透過した光は、レンズ１に入射して集光される。
【００２１】
レンズ１は、光ピックアップ装置に搭載される光記録媒体用の対物レンズであり、所定の温度を設計温度として設計されたプラスチック製のレンズである。近年の光記録媒体用の対物レンズは、非球面レンズが主流であり、光ピックアップ装置においてフォーカシングのために駆動されることから軽量化が望まれており、また低コスト化の要望も強く、これらの点では、ガラスレンズよりもプラスチックレンズの方が好適である。
【００２２】
レンズ１は、光ピックアップ装置において、光源から出射された光を光記録媒体の情報が記録される記録層に集光するように作用する。光記録媒体の記録層は所定の厚みを有する透光性の保護層により被覆されているため、レンズ１は、光源から出射された光を保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光させるように所定の設計温度で設計されている。したがって、検査の際も保護層を考慮する必要があり、対物レンズにより集光された光の光路に保護層の代わりとなる検査用平行平板２を挿入して検査を行う。
【００２３】
検査用平行平板２の材質は、ガラス、プラスチックのいずれを用いることもできるが、材質選択の自由度や信頼性の点ではガラスの方が有利であり、割れにくさや扱いやすさの点ではプラスチックの方が有利である。
【００２４】
検査用平行平板２をプラスチック製とする場合は、検査の信頼性を確保するために、複屈折が小さい材質、吸水率が低い材質を用いることが好ましい。より詳しくは、検査用平行平板２の複屈折は、厚み１ｍｍにおいて４０ｎｍ以下であることが好ましく、さらに厚み１ｍｍにおいて２５ｎｍ以下であることがより好ましい。また、検査用平行平板２の吸水率は０．１％以下であることが好ましく、さらに０．０１％未満であることがより好ましい。検査用平行平板２のプラスチック材質の具体例としては、現時点では、ゼオネックス（登録商標、日本ゼオン株式会社製）、アペル（登録商標、三井化学株式会社社製）等を挙げることができる。
【００２５】
反射ミラー３は、凹面ミラーであり、レンズ１および検査用平行平板２を透過した光を反射して同じ光路を逆向きに進行させるためのものである。よって、基準板４を透過してレンズ１で集光されて検査用平行平板２を透過した光は、最もビーム径が小さくなる集光点を形成した後、発散光となって反射ミラー３に入射するが、反射ミラー３により反射されて逆向きに進行し、同じ集光点を通った後、検査用平行平板２を透過し、レンズ１を出射して平行光となる。レンズ１を出射した平行光は基準板４を透過し、ビームスプリッタ５に入射し、ビームスプリッタ５で反射された光は撮像素子９に入射する。
【００２６】
一方、検査用光源７から出射し、コリメータレンズ６とビームスプリッタ５を経由して基準板４に入射した光の一部は、基準板４の参照面で反射されて、レンズ１を経由することなくビームスプリッタ５に再入射し、ビームスプリッタ５で反射された光は撮像素子９に入射する。
【００２７】
レンズ１を経由した光と、基準板４の参照面で反射された光とは干渉して干渉縞を形成し、形成された干渉縞は撮像素子９により観測することができる。撮像素子９は例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等からなり、干渉縞を電気信号に変換して演算部１０に出力する。演算部１０では、干渉縞の解析を行い、解析結果を表示部１１に出力する。演算部１０では、レンズ１と検査用平行平板２からなる光学系の収差、例えば軸上波面収差のＲＭＳ等を算出する。表示部１１は例えばモニタ等からなり、干渉縞の画像や、演算部１０で算出された収差の値等を表示する。
【００２８】
なお、図２に示す検査装置１００では、集光点とレンズ１の間に検査用平行平板２を配置するようにしているが、この代わりに、レンズ１により集光された光が集光点を通った後の光路、例えば、集光点と反射ミラー３の間に検査用平行平板２を配置するようにしてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、フィゾー型の干渉計を用いた検査装置を例にとり説明したが、本発明の検査においては、別のタイプの干渉計を用いてもよく、あるいは、干渉計以外の手段を用いて検査してもよい。
【００３０】
次に、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態にかかる光記録媒体用の対物レンズの検査方法について説明する。まず始めに、上記レンズ１のレンズデータを準備する。つまり、光ピックアップ装置の光源から出射された光を光記録媒体の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光するように、所定の温度を設計温度として設計された光記録媒体用の対物レンズのレンズデータを準備する（ステップＳＴ１）。なお、以下の説明では、この対物レンズを単にレンズともいう。
【００３１】
ここで、「レンズデータを準備する」とは、レンズ設計を行ってレンズデータを取得すること、あるいはすでに設計済みのレンズのレンズデータを入手することのいずれでもよい。「レンズデータ」とは、レンズの形状、屈折率等に関するデータであり、例えば汎用レンズ設計ソフトを用いてレンズ設計をしたときに得られるレンズ面の曲率半径、中心肉厚、屈折率、非球面係数等のデータである。なお、本実施形態では後の工程でレンズの検査温度での形状や屈折率を求めるため、これらの算出に必要な情報、例えば、レンズの材質名、またはレンズの材質の線膨張係数や屈折率の温度係数も準備する。
【００３２】
ステップＳＴ１において準備されるレンズデータは、設計温度の屈折率を用いて設計されたものである。この設計では通常、レンズと、光記録媒体の保護層とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、設計温度で所望の性能が得られるようにレンズを最適化設計する。
【００３３】
ここで、「設計温度」とは、光ピックアップ装置が使用されるときに光ピックアップ装置に搭載された対物レンズの周囲での一般的な温度を想定したものである。設計温度は、例えば３５℃とすることができる。
【００３４】
ところで、実際の検査では、図２の検査装置に示すように、光記録媒体の保護層の代わりに検査用平行平板を光路に挿入して検査するが、検査用平行平板として、必ずしも光記録媒体の保護層と同材質のものを用いるとは限らない。検査用平行平板と光記録媒体の保護層とで材質が異なり、屈折率が異なる場合もある。検査用平行平板と光記録媒体の保護層とで屈折率が異なる場合は、単純に光記録媒体の保護層と同じ厚みの検査用平行平板を光記録媒体の保護層の代わりに用いたのでは、両者の屈折率差により収差が発生する。
【００３５】
そこで、検査用平行平板と光記録媒体の保護層とで屈折率が異なる場合は、両者の屈折率差による影響を最小にするように補正する。具体的には、設計されたレンズと、検査用平行平板と同材質の模擬計算用平行平板（以下、単に計算用平行平板という）とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、設計温度での屈折率を用いて、この光学系の設計温度における収差が最小となるように計算用平行平板の厚みを最適化し、このときの計算用平行平板の厚みｔＳを求める（ステップＳＴ２）。なお、この計算用平行平板の材質には、実際の検査で用いられる検査用平行平板と同じものを選択するため、計算用平行平板と検査用平行平板とでは、その屈折率、屈折率の温度係数が同一となる。
【００３６】
ステップＳＴ２においては、レンズの屈折率や形状は変化させず、計算用平行平板の厚みのみを変数として、設計温度で収差が最小となるときの計算用平行平板の厚みｔＳを決める。このときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の収差をＡＢＳとし、このとき用いた設計温度での計算用平行平板の屈折率をＮＳとする。このような計算は公知の光学シミュレーションソフトを用いることにより可能である。収差としては例えば軸上波面収差のＲＭＳを用いることができる。
【００３７】
ステップＳＴ２で用いた屈折率およびステップＳＴ２で求めた厚みの計算用平行平板と同じ屈折率、厚みを有する検査用平行平板を用いて、設計温度と同じ温度で検査をすることが理想的である。しかし、課題の項において述べたように、検査温度と設計温度は必ずしも一致するとは限らず、検査温度と設計温度が異なる場合には、作製されたレンズの良否判定が困難になる。
【００３８】
そのため次のステップとして、ステップＳＴ１で準備したレンズデータに基づき、検査温度でのレンズの形状および屈折率を求め、検査温度での計算用平行平板の屈折率ＮＫを求める（ステップＳＴ３）。検査温度は例えば２５℃とすることができる。温度変化したときのレンズの形状は、例えば公知のシミュレーション手法により求めることができる。また、異なる温度での屈折率も、各材質の屈折率の温度係数を用いて容易に求めることができる。
【００３９】
次に、ステップＳＴ３で求めたデータを用いて、検査温度での形状および屈折率を有するレンズと、検査温度での屈折率を有しステップＳＴ２で決めた厚みｔＳを有する計算用平行平板とからなる光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、検査温度でのこの光学系の収差ＡＢＰを算出する（ステップＳＴ４）。収差としては例えば軸上波面収差のＲＭＳを用いることができる。
【００４０】
すなわち、ステップＳＴ４では、ステップＳＴ２において設計温度で最適化された光学系を、検査温度にした場合の収差を算出していることになる。本発明と異なり、設計温度と検査温度の差による影響を考慮しない検査方法では、ステップＳＴ２において設計温度で最適化された計算用平行平板と同じものを作製し、これを検査用平行平板として用いて設計温度と異なる検査温度で検査するものであり、ステップＳＴ４は、このような検査方法による検査結果をシミュレーションしていることになる。設計温度と検査温度の差による影響が大きい光学系では、ステップＳＴ２における収差ＡＢＳが小さくても、ステップＳＴ４で算出される収差ＡＢＰは大きいものとなる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、次のステップとして、設計温度と検査温度の差による影響を軽減するように、計算用平行平板の厚みを調整する。つまり、検査温度での形状および屈折率を有するレンズと、検査温度での屈折率を有する計算用平行平板とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、この光学系の収差が、ステップＳＴ４で算出された収差ＡＢＰよりも小さくなるように計算用平行平板の厚みを決定する（ステップＳＴ５）。ステップＳＴ５で決定される計算用平行平板の厚みをｔＣとする。ステップＳＴ５で計算用平行平板の厚みｔＣが決定したときの光学系の検査温度での収差をＡＢＣとすると、ＡＢＣ＜ＡＢＰとなる。
【００４２】
具体的には例えば、ステップＳＴ５においては、レンズの屈折率や形状は変化させず、計算用平行平板の厚みのみを変数として、ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるように計算用平行平板の厚みを決める。このような計算は公知の光学シミュレーションソフトを用いることにより可能である。収差としては例えば軸上波面収差のＲＭＳを用いることができる。
【００４３】
最後に、ステップＳＴ５で決定された計算用平行平板の厚みと同じ厚みの検査用平行平板を用いて、図２に示す検査装置１００において、ステップＳＴ１の説明で言及した設計に基づいて作製されたレンズを、検査温度で検査する（ステップＳＴ６）。なお、ステップＳＴ１の説明で言及した設計とは、光ピックアップ装置の光源から出射された光を光記録媒体の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光するように、設計温度の屈折率を用いてレンズと光記録媒体の保護層とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、設計温度で所望の性能が得られるようにレンズを最適化した設計である。
【００４４】
以上説明した第１の実施形態の検査方法では、予め検査温度におけるレンズ形状を求め、ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるように計算用平行平板の厚みを決定し、この厚みを有する検査用平行平板を用いて検査している。よって、第１の実施形態の検査方法によれば、設計温度と検査温度が異なる場合、前述したような設計温度と検査温度の差による影響を考慮しない検査方法よりも、設計温度と検査温度の差による検査結果への影響を軽減することができ、作製されたレンズの良否をより正当に判別することができる。
【００４５】
次に、図３を参照しながら、本発明の第２の実施形態にかかる光記録媒体用の対物レンズの検査方法について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態にかかる光記録媒体用の対物レンズの検査方法の手順を説明するためのフローチャートである。図３に示す第２の実施形態にかかる検査方法は、第１の実施形態と同様に、検査の際に、光記録媒体の保護層の代わりとなる検査用平行平板を挿入して検査する方法であり、検査温度と設計温度が異なり、検査用平行平板と光記録媒体の保護層とで屈折率が異なる場合の方法であるが、第２の実施形態は、計算用平行平板の厚みを最適化して、図１に示す検査方法より少ない手順で検査するものである。
【００４６】
まず始めに、光ピックアップ装置の光源から出射された光を光記録媒体の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光するように、所定の温度を設計温度として設計された光記録媒体用の対物レンズのレンズデータを準備する（ステップＳＴ１１）。このステップＳＴ１１は、第１の実施形態におけるステップＳＴ１と全く同様に考えることができる。
【００４７】
次に、ステップＳＴ１１で準備したレンズデータに基づき、検査温度でのレンズの形状および屈折率を求める（ステップＳＴ１２）。
【００４８】
第２の実施形態においても、レンズと、検査用平行平板と同材質の計算用平行平板とからなる光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成して最適化を図ることになる。そこで次のステップとして、検査温度での形状および屈折率を有するレンズと、検査温度での屈折率を有する計算用平行平板とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、この光学系の収差が、最小となるように計算用平行平板の厚みを決定する（ステップＳＴ１３）。
【００４９】
具体的には例えば、ステップＳＴ１３においては、レンズの屈折率や形状は変化させず、計算用平行平板の厚みのみを変数として、光学系の収差が最小となるように計算用平行平板の厚みを決める。このような計算は公知の光学シミュレーションソフトを用いることにより可能である。このときの計算用平行平板の厚みをｔＫとする。ステップＳＴ１３で計算用平行平板の厚みｔＫを決定したときの光学系の検査温度での収差をＡＢＫとすると、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなる。
【００５０】
最後に、ステップＳＴ１３で決定された計算用平行平板の厚みと同じ厚みの検査用平行平板を用いて、図２に示す検査装置１００において、ステップＳＴ１１の説明で言及した設計に基づいて作製されたレンズを、検査温度でレンズを検査する（ステップＳＴ１４）。なお、ステップＳＴ１１の説明で言及した設計とは、第１の実施形態と同様に、光ピックアップ装置の光源から出射された光を光記録媒体の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光するように、設計温度の屈折率を用いてレンズと光記録媒体の保護層とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、設計温度で所望の性能が得られるようにレンズを最適化した設計である。
【００５１】
以上説明した第２の実施形態の検査方法によれば、収差が最小となるように厚みが最適化された計算用平行平板を用いて検査するため、検査時に見られる設計温度と検査温度の差による検査結果への影響を軽減することができ、場合によっては設計温度と検査温度の差による検査結果への影響をほぼゼロにすることも可能になる。第２の実施形態の検査方法を用いて、レンズと検査用平行平板とからなる光学系の収差を検査時に観測すれば、良品レンズの場合には小さな収差が観測され、製造誤差が大きな不良品レンズの場合には大きな収差が観測されるため、レンズの良否を正当に判別することが可能になる。
【００５２】
以下に、本発明の光記録媒体用の対物レンズの検査方法を適用した具体的な数値実施例のデータを示す。以下の実施例１〜３にかかるレンズは全て、ブルーレイディスク用のレンズであり、これらの仕様は等しく、波長４０５ｎｍ、ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）０．８５である。また、以下の実施例１〜３では全て、設計温度を３５℃、検査温度を２５℃としている。
【００５３】
〔実施例１〕
表１に、上記のステップＳＴ１、ＳＴ１１で準備される設計温度３５℃で設計された実施例１のレンズのレンズデータを示す。なお、表１のレンズデータには、レンズだけでなく、光記録媒体の保護層に相当するもののデータも合わせて示している。表１の面番号は光源側の面を１として、光源側から光記録媒体側に向かうに従い順次増加するように付しており、表１の第１面および第２面がレンズに相当し、第３面および第４面が保護層に相当する。この実施例は、光記録媒体として記録層が２層ある２層式のブルーレイディスクを想定したものであるため、表１のレンズデータの保護層の厚みは、２層式のブルーレイディスクに対して好適な性能を発揮するために設定した厚みを用いている。表１の屈折率は使用光波長４０５ｎｍにおける値を記載している。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示すレンズの両面はともに非球面であり、表１の第１面および第２面の曲率半径の欄には非球面と記載している。表１の非球面係数という見出しの下に、各面の非球面係数Ｃ、Ｋ、Ａｉ（ｉ＝３〜２０）を示す。表１中のＣの符号は、レンズ面が光源側に凸形状の場合を正、光記録媒体側に凸形状の場合を負としている。表１の各非球面係数の数値において、「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０−ｎ」を意味し、「Ｅ＋００」は「×１００」を意味する。各非球面係数は下記の非球面式で定義されるものである。
Ｚｄ＝Ｃ・Ｈ２／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ２・Ｈ２）１/２｝＋ΣＡｉＨｉ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さＨの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
Ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：光軸近傍での曲率
Ｋ、Ａｉ（ｉ＝３〜２０）：非球面係数
【００５６】
表２に各種データとして、レンズの材質の線膨張係数、レンズの材質の屈折率の温度係数と、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５における焦点距離、バックフォーカス、第１面と第２面の有効径、有効半径を示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
表３に、上記のステップＳＴ３、ＳＴ１２で求められた検査温度２５℃でのレンズの屈折率および形状を表すレンズデータを示す。表３の第１面および第２面がレンズに相当する。表３では光記録媒体の保護層や計算用平行平板に相当するものは記載していないが、その他の記載方法や各項目の意味は、表１におけるものと基本的に同様である。
【００５９】
【表３】
【００６０】
表４の最も左の欄に、実施例１で使用される計算用平行平板の材質を示す。計算用平行平板の材質と検査用平行平板の材質は同じであるため、表４では「平行平板の材質」と表記している。実施例１では、計算用平行平板の材質として、Ｎ−ＢＫ７（ＳＣＨＯＴＴ社製）、Ｎ−ＳＫ１１（ＳＣＨＯＴＴ社製）、Ｎ−ＳＫ１４（ＳＣＨＯＴＴ社製）、Ｎ−ＬＡＫ７（ＳＣＨＯＴＴ社製）の４種類を用いており、これらはいずれもガラス材である。
【００６１】
【表４】
【００６２】
表４には、図３に示す第２の実施形態の検査方法を適用した場合の、検査温度２５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＫと、上記のステップＳＴ１３で決定された厚みｔＫと、厚みｔＫが決定されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の最小の収差ＡＢＫを材質ごとに示す。
【００６３】
表５には、第１の実施形態の検査方法の説明で述べた各値を示す。表５には、実施例１で使用される計算用平行平板の材質と、設計温度３５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＳと、上記のステップＳＴ２において求められた計算用平行平板の厚みｔＳと、上記のステップＳＴ２において設計温度３５℃で最適化されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の収差ＡＢＳと、上記のステップＳＴ４で算出される収差ＡＢＰを材質ごとに示す。表４および表５において、厚みの単位はｍｍであり、収差は全て軸上波面収差のＲＭＳであり、軸上波面収差の単位は波長（λ）である。
【００６４】
【表５】
【００６５】
第１の実施形態のステップＳＴ４の説明で言及したような設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法では、仮に設計通りに作製された製造誤差がゼロの良品レンズであっても、検査結果として得られる収差の値は、表５の収差ＡＢＰとなっていた。例えば、表５の計算用平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例を見ると、収差ＡＢＰは０．０４７λと大きく、これでは、製造誤差が大きいために大きな収差を発生する不良品レンズと判別することが困難であった。これに対して、上記した第２の実施形態の検査方法を適用すると、製造誤差がゼロの良品レンズであれば、検査結果として得られる収差の値は、表４の収差ＡＢＫとなる。例えば、計算用平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例では、表４を見ると、収差ＡＢＫは０．０１２λであり、収差ＡＢＰの約１／４の小さな値である。表４のＡＢＫと表５のＡＢＰを比較してわかるように、本発明の第２の実施形態の検査方法によれば、実施例１において設計温度と検査温度の差による検査結果への影響を大幅に低減することができ、良品レンズと不良品レンズを正当に判別することが容易になる。
【００６６】
また、実施例１において、図１に示す第１の実施形態の検査方法を適用する場合は、収差ＡＢＣが、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるように計算用平行平板の厚みを決めればよいため、このときの計算用平行平板の厚みｔＣは、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものとなる。例えば、計算用平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例では、表４および表５から、厚みｔＣは、０．０８６０５より大きく、０．０９０３０以下の値となる。厚みｔＣとしては、ｔＣ＝ｔＫとなるものを選択することが好ましいが、検査用平行平板の誤差を考慮すると、厳密にｔＣ＝ｔＫとなる検査用平行平板を入手することは容易ではないため、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものの中でｔＫに近いものを選択することが好ましい。このような厚みｔＣを有する検査用平行平板を用いて検査すれば、設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法で検査する場合よりも、作製された対物レンズの良否判別を正当に行うことができる。
【００６７】
次に、実施例２、３のデータについて説明する。実施例２、３では、計算用平行平板の材質として、実施例１で用いた４種のガラス材質に加え、ＺＥＯＮＥＸ３３０Ｒ（日本ゼオン株式会社製）、ＡＰＬ５５１４ＭＬ（三井化学株式会社社製）の２種のプラスチック材質を用いた点が実施例１と大きく異なる。その他、以下に示す実施例２、３における各表の意味や記載方法は、上記の実施例１のものと基本的に同様であるため、以下の説明では重複説明を一部省略する。
【００６８】
〔実施例２〕
表６に、上記のステップＳＴ１、ＳＴ１１で準備される設計温度３５℃で設計された実施例２のレンズのレンズデータを示す。なお、表６のレンズデータには、レンズだけでなく、光記録媒体の保護層に相当するもののデータも合わせて示しており、第１面および第２面がレンズに相当し、第３面および第４面が保護層に相当する。この実施例も２層式のブルーレイディスクを想定しており、レンズデータの保護層の厚みは２層式のブルーレイディスクに対して好適な性能を発揮するために設定された厚みである。表６の屈折率は使用光波長４０５ｎｍにおける値を記載している。
【００６９】
【表６】
【００７０】
表７に各種データとして、レンズの材質の線膨張係数、レンズの材質の屈折率の温度係数と、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５における焦点距離、バックフォーカス、第１面と第２面の有効径、有効半径を示す。
【００７１】
【表７】
【００７２】
表８に、上記のステップＳＴ３、ＳＴ１２で求められた検査温度２５℃でのレンズの屈折率および形状を表すレンズデータを示す。表８の第１面および第２面がレンズに相当する。表８では光記録媒体の保護層や計算用平行平板に相当するものは記載していない。
【００７３】
【表８】
【００７４】
表９の最も左の欄に、実施例２で使用される計算用平行平板の材質を示す。計算用平行平板の材質と検査用平行平板の材質は同じであるため、表９では「平行平板の材質」と表記している。表９には、図３に示す第２の実施形態の検査方法を適用した場合の、検査温度２５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＫと、上記のステップＳＴ１３で決定された厚みｔＫと、厚みｔＫが決定されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の最小の収差ＡＢＫを材質ごとに示す。
【００７５】
【表９】
【００７６】
表１０には、第１の実施形態の検査方法の説明で述べた各値を示す。表１０には、実施例２で使用される計算用平行平板の材質と、設計温度３５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＳと、上記のステップＳＴ２において求められた計算用平行平板の厚みｔＳと、上記のステップＳＴ２において設計温度３５℃で最適化されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の収差ＡＢＳと、上記のステップＳＴ４で算出される収差ＡＢＰを材質ごとに示す。
【００７７】
【表１０】
【００７８】
実施例１の説明で述べたように、仮に設計通りに作製された製造誤差がゼロの良品レンズを検査した場合、第１の実施形態のステップＳＴ４の説明で言及したような設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法では、検査結果として得られる収差の値は収差ＡＢＰとなるのに対し、本発明の第２の実施形態の検査方法では、検査結果として得られる収差の値は収差ＡＢＫとなる。例えば実施例２における平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例を見ると、表１０の収差ＡＢＰは０．０３５λと大きいが、表９の収差ＡＢＫは０．０１０λであり、収差ＡＢＰに比べ非常に小さな値となっている。表９のＡＢＫと表１０のＡＢＰを比較してわかるように、本発明の第２の実施形態の検査方法によれば、実施例２においても設計温度と検査温度の差による検査結果への影響を大幅に低減することができ、良品レンズと不良品レンズを正当に判別することが容易になる。
【００７９】
また、実施例１と同様に、実施例２において、図１に示す第１の実施形態の検査方法を適用する場合は、収差ＡＢＣが、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるように計算用平行平板の厚みを決めればよいため、このときの計算用平行平板の厚みｔＣは、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものとなる。例えば、計算用平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例では、表９および表１０から、厚みｔＣは、０．０８６２９より大きく、０．０８９４０以下の値となる。厚みｔＣとしては、ｔＣ＝ｔＫとなるものを選択することが好ましいが、検査用平行平板の誤差を考慮すると、厳密にｔＣ＝ｔＫとなる検査用平行平板を入手することは容易ではないため、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものの中でｔＫに近いものを選択することが好ましい。このような厚みｔＣを有する検査用平行平板を用いて検査すれば、設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法で検査する場合よりも、作製された対物レンズの良否判別を正当に行うことができる。
【００８０】
〔実施例３〕
表１１に、上記のステップＳＴ１、ＳＴ１１で準備される設計温度３５℃で設計された実施例３のレンズのレンズデータを示す。なお、表１１のレンズデータには、レンズだけでなく、光記録媒体の保護層に相当するもののデータも合わせて示しており、第１面および第２面がレンズに相当し、第３面および第４面が保護層に相当する。この実施例も２層式のブルーレイディスクを想定しており、レンズデータの保護層の厚みは２層式のブルーレイディスクに対して好適な性能を発揮するために設定された厚みである。表１１の屈折率は使用光波長４０５ｎｍにおける値を記載している。
【００８１】
【表１１】
【００８２】
表１２に各種データとして、レンズの材質の線膨張係数、レンズの材質の屈折率の温度係数と、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５における焦点距離、バックフォーカス、第１面と第２面の有効径、有効半径を示す。
【００８３】
【表１２】
【００８４】
表１３に、上記のステップＳＴ３、ＳＴ１２で求められた検査温度２５℃でのレンズの屈折率および形状を表すレンズデータを示す。表１３の第１面および第２面がレンズに相当する。表１３では光記録媒体の保護層や計算用平行平板に相当するものは記載していない。
【００８５】
【表１３】
【００８６】
表１４の最も左の欄に、実施例３で使用される計算用平行平板の材質を示す。計算用平行平板の材質と検査用平行平板の材質は同じであるため、表１４では「平行平板の材質」と表記している。表１４には、図３に示す第２の実施形態の検査方法を適用した場合の、検査温度２５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＫと、上記のステップＳＴ１３で決定された厚みｔＫと、厚みｔＫが決定されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の最小の収差ＡＢＫを材質ごとに示す。
【００８７】
【表１４】
【００８８】
表１５には、第１の実施形態の検査方法の説明で述べた各値を示す。表１５には、実施例３で使用される計算用平行平板の材質と、設計温度３５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＳと、上記のステップＳＴ２において求められた計算用平行平板の厚みｔＳと、上記のステップＳＴ２において設計温度３５℃で最適化されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の収差ＡＢＳと、上記のステップＳＴ４で算出される収差ＡＢＰを材質ごとに示す。
【００８９】
【表１５】
【００９０】
実施例１の説明で述べたように、仮に設計通りに作製された製造誤差がゼロの良品レンズを検査した場合、第１の実施形態のステップＳＴ４の説明で言及したような設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法では、検査結果として得られる収差の値は収差ＡＢＰとなるのに対し、本発明の第２の実施形態の検査方法では、検査結果として得られる収差の値は収差ＡＢＫとなる。例えば実施例３における平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例を見ると、表１５の収差ＡＢＰは０．０４４λと大きいが、表１４の収差ＡＢＫは０．００９λであり、収差ＡＢＰの約１／５の小さな値である。さらに実施例３においては、表１４と表１５を見ると、材質がＮ−ＢＫ７とＡＰＬ５５１４ＭＬの例では、収差ＡＢＫと収差ＡＢＳが同じ値である。すなわち、これらの例では、軸上波面収差のＲＭＳについては、設計温度と検査温度の差による検査結果への影響がほぼ無いと言える。表１４と表１５を比較してわかるように、本発明の第２の実施形態の検査方法によれば、実施例３においても設計温度と検査温度の差による検査結果への影響を大幅に低減するか、ほぼゼロにすることができ、良品レンズと不良品レンズを正当に判別することが容易になる。
【００９１】
また、実施例１と同様に、実施例３において、図１に示す第１の実施形態の検査方法を適用する場合は、収差ＡＢＣが、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるように計算用平行平板の厚みを決めればよいため、このときの計算用平行平板の厚みｔＣは、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものとなる。例えば、計算用平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例では、表１４および表１５から、厚みｔＣは、０．０８６３５より大きく、０．０９０７０以下の値となる。厚みｔＣとしては、ｔＣ＝ｔＫとなるものを選択することが好ましいが、検査用平行平板の誤差を考慮すると、厳密にｔＣ＝ｔＫとなる検査用平行平板を入手することは容易ではないため、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものの中でｔＫに近いものを選択することが好ましい。このような厚みｔＣを有する検査用平行平板を用いて検査すれば、設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法で検査する場合よりも、作製された対物レンズの良否判別を正当に行うことができる。
【００９２】
なお、上記実施例１〜３の条件下では、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるような計算用平行平板の厚みｔＣはｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものであるが、上記実施例とは設計温度、検査温度、平行平板の材質等が異なる条件下では、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるような計算用平行平板の厚みｔＣはｔＳ＞ｔＣ≧ｔＫの範囲となることがある。この場合も厚みｔＣとしては、ｔＳ＞ｔＣ≧ｔＫの範囲内でｔＫに近いものを選択することが好ましい。
【００９３】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例は、光記録媒体としてブルーレイディスクを想定したものであるが、光記録媒体として、ＣＤ、ＤＶＤ、ＬＤや他の短波長光用光記録媒体、例えば、いわゆるＡＯＤ（ＨＤ−ＤＶＤ）ディスク等を用いる場合も本発明を適用することが可能である。
【００９４】
また、上記説明では、設計温度を３５℃とし、検査温度を２５℃としたが、必ずしもこれらの温度に限定されるものではなく、設計温度と検査温度が異なれば、本発明の検査方法を適用することは可能である。
【００９５】
また、上記検査装置では、光源の波長の例として４０５ｎｍを挙げたが、必ずしもこの波長に限定されない。設計仕様波長と異なる波長の光源を用いて検査を行う場合も、本発明の検査方法の思想と同様に、厚みを調整した検査用平行平板を用いることで波長差による検査結果への影響を軽減することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１ レンズ
２ 検査用平行平板
３ 反射ミラー
４ 基準板
５ ビームスプリッタ
６ コリメータレンズ
７ 検査用光源
９ 撮像素子
１０ 演算部
１１ 表示部
１００ 検査装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体用の対物レンズの検査方法に関し、より詳しくは、光源から出射された光を光記録媒体に収束させて情報の記録および再生の少なくとも一方を行う光ピックアップ装置に使用される光記録媒体用の対物レンズの検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、音声情報や映像情報、あるいはコンピュータ用のデータ情報等を記録するために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）等の光記録媒体が利用されている。この光記録媒体へのデータの記録・再生は、光ピックアップ装置に搭載された対物レンズにより光源からの光を光記録媒体へ集光することにより行われる。近年ではＢＤ（ブルーレイディスク）に見られるように光記録媒体の高密度化が進んでいることから、サブミクロンレベルの精度で光記録媒体に光を集光させることが要求される。そのため、光ピックアップ装置、および光ピックアップ装置に用いられる対物レンズには高度な性能が要求される。
【０００３】
特許文献１には、光ピックアップ用光集積装置の検査方法に関する技術が記載されている。特許文献１に記載のものは、高温測定する環境と等価な状態を作り、半導体レーザが高温環境で動作した場合と同じ信号レベルの変動を、室温環境下で検出できるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５４０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ピックアップ装置においては、光源となる半導体レーザだけでなく、光源からの光を光記録媒体へ集光させる対物レンズについても、温度による影響を考慮する必要がある。温度変化に伴い、レンズ形状の変化だけでなく屈折率の変化が起こり、レンズの焦点距離や収差が変化してしまう。このような温度変化による影響は、ガラスレンズよりもプラスチックレンズの方が大きく発現する。軽量化や低コスト化の点では、ガラスレンズよりもプラスチックレンズの方が好ましいが、光ピックアップ用の対物レンズのような高性能が要求されるレンズにプラスチックレンズを用いる場合は注意が必要である。
【０００６】
屈折率は温度により変化するため、通常、レンズ設計の際には、レンズが使用されるときの一般的なレンズの周囲の温度に基づいた温度を設計温度として設定し、レンズの形状等を最適化する。しかしながら、作製されたレンズを検査するときの検査温度は、必ずしも設計温度と一致するとは限らず、例えば、設計温度３５℃で設計されたレンズを検査温度２５℃で検査することもある。
【０００７】
したがって、設計温度と異なる検査温度でレンズを検査した場合、製造誤差がほぼゼロと言えるレベルに作製できていた良品のレンズであっても、設計温度と検査温度の差による影響のために、製造誤差が大きい不良品のレンズと区別できなくなり、作製されたレンズの良否判定が困難になるという問題があった。
【０００８】
上記特許文献１に記載の技術は、温度変化による影響の問題を解決しようとしたものであるが、その対象はレーザ光源であり、レンズではないため、上述した問題を解決するものではない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、設計温度と検査温度が異なる場合に、作製された対物レンズの良否をより正当に判別することが可能な光記録媒体用の対物レンズの検査方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の光記録媒体用の対物レンズの検査方法は、光源から出射された光を光記録媒体の透光性の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光させるように第１の温度を設計温度として設計されたプラスチック製の光記録媒体用の対物レンズを検査するにあたり、該対物レンズにより集光された光の光路に保護層の代わりとなる検査用平行平板を挿入して検査する光記録媒体用の対物レンズの検査方法であって、第１の温度と異なる第２の温度での対物レンズの形状および屈折率を求める第１工程と、第２の温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、検査用平行平板と同材質で第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差が最小となるように、計算用平行平板の厚みを決定する第２工程と、第２工程で決定された計算用平行平板の厚みと同じ厚みの検査用平行平板を用いて、設計に基づき作製された対物レンズを第２の温度で検査する第３工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２の光記録媒体用の対物レンズの検査方法は、光源から出射された光を光記録媒体の透光性の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光させるように第１の温度を設計温度として設計されたプラスチック製の光記録媒体用の対物レンズを検査するにあたり、該対物レンズにより集光された光の光路に保護層の代わりとなる検査用平行平板を挿入して検査する光記録媒体用の対物レンズの検査方法であって、対物レンズと、検査用平行平板と同材質で保護層と屈折率が異なる計算用平行平板とからなる光学系の第１の温度における収差が最小となるときの計算用平行平板の厚みを求める第１工程と、第１の温度と異なる第２の温度での対物レンズの形状および屈折率と、第２の温度での計算用平行平板の屈折率を求める第２工程と、第２の温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、第２の温度での屈折率と第１工程で求めた厚みを有する計算用平行平板とからなる光学系の収差を算出する第３工程と、第２の温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差が、第３工程で算出された収差よりも小さくなるように、計算用平行平板の厚みを決定する第４工程と、第４工程で決定された計算用平行平板の厚みと同じ厚みの検査用平行平板を用いて、設計に基づき作製された対物レンズを第２の温度で検査する第５工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
なお、本発明のレンズの「設計温度」とは、設計時に想定した温度という意味であり、具体的には、ある温度での屈折率の値を用いてレンズの設計を行ったときに、その温度のことを設計温度という。本発明の「設計温度」は、一般的な動作保証温度範囲とは意味が異なるものである。本発明の「設計温度」は、光ピックアップ装置において対物レンズが使用されるときの一般的な対物レンズの周囲での温度に基づいて決めることが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の対物レンズの検査方法の第４工程において、「第２の温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差」と「第３工程で算出された収差」とは同種の収差を用いるものとする。本発明の「収差」としては、軸上収差を用いることが好ましく、例えば軸上波面収差のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）や、球面収差を用いることが好ましいが、対物レンズの仕様に応じて適宜好適な収差を選択してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の光記録媒体用の対物レンズの検査方法においては、第１の温度を設計温度、第２の温度を検査温度として考えれば、検査温度での対物レンズの形状および屈折率を予め求め、検査温度での形状および屈折率を有する対物レンズと検査用平行平板と同材質で第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差を算出し、この収差が最小となるように計算用平行平板の厚みを決め、この厚みを検査用平行平板の厚みとしている。すなわち、設計温度と検査温度との差による検査結果への影響を低減するように厚みが最適化された検査用平行平板を用いて検査するため、作製された対物レンズの良否判別を正当に行うことができる。
【００１５】
本発明の第２の光記録媒体用の対物レンズの検査方法においては、第１の温度を設計温度、第２の温度を検査温度として考えれば、対物レンズと、検査用平行平板と同材質の計算用平行平板とからなる光学系の設計温度における収差が最小となるときの計算用平行平板の厚みを求め、検査温度での対物レンズの形状および屈折率と検査温度での計算用平行平板の屈折率を予め求め、検査温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、検査温度での屈折率と上記で求めた厚みの計算用平行平板とからなる光学系の収差を算出している。そして、検査温度での形状および屈折率を有する対物レンズと、検査温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差が、前工程で算出された収差よりも小さくなるように、計算用平行平板の厚みを決め、この厚みを検査用平行平板の厚みとしている。すなわち、設計温度と検査温度との差による検査結果への影響を低減するように厚みが調整された検査用平行平板を用いて検査するため、厚みが調整されていない検査用平行平板を用いて検査する場合よりも、作製された対物レンズの良否判別を正当に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる検査方法の手順を示すフローチャート
【図２】本発明の実施形態にかかる検査装置の概略構成図
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる検査方法の手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する実施形態は、光記録媒体に光を収束させて情報の記録および再生の少なくとも一方を行う光ピックアップ装置に使用される光記録媒体用の対物レンズを検査する検査方法に関するものである。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる対物レンズの検査方法の手順を説明するためのフローチャートであり、図２は、本発明の実施形態にかかる対物レンズの検査装置の概略構成図である。
【００１８】
まず、図２を参照しながら、検査装置について説明する。図２に示す検査装置１００は、フィゾー型の干渉計を用いて被検体であるレンズ１を検査するものである。なお、図２では各部材を保持する保持具の図示は省略している。
【００１９】
図２に示すように、検査装置１００においては、レンズ１と、検査用平行平板２と、反射ミラー３とが順に配置されており、また、レンズ１の検査用平行平板２と反対側の光路にはレンズ１に近い方から順に、参照面を有する基準板４と、ビームスプリッタ５と、コリメータレンズ６と、検査用光源７とが配置されている。ビームスプリッタ５により形成される折れ曲がり光路には撮像素子９が配置されており、撮像素子９は演算部１０に接続され、演算部１０は表示部１１に接続されている。
【００２０】
例えば、光記録媒体としてブルーレイディスクを用いる場合は、検査用光源７は、波長４０５ｎｍの光を出射する半導体レーザを用いることができる。検査用光源７を出射した光は、コリメータレンズ６により平行光に変換される。この平行光のうち、ビームスプリッタ５を透過し、基準板４を透過した光は、レンズ１に入射して集光される。
【００２１】
レンズ１は、光ピックアップ装置に搭載される光記録媒体用の対物レンズであり、所定の温度を設計温度として設計されたプラスチック製のレンズである。近年の光記録媒体用の対物レンズは、非球面レンズが主流であり、光ピックアップ装置においてフォーカシングのために駆動されることから軽量化が望まれており、また低コスト化の要望も強く、これらの点では、ガラスレンズよりもプラスチックレンズの方が好適である。
【００２２】
レンズ１は、光ピックアップ装置において、光源から出射された光を光記録媒体の情報が記録される記録層に集光するように作用する。光記録媒体の記録層は所定の厚みを有する透光性の保護層により被覆されているため、レンズ１は、光源から出射された光を保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光させるように所定の設計温度で設計されている。したがって、検査の際も保護層を考慮する必要があり、対物レンズにより集光された光の光路に保護層の代わりとなる検査用平行平板２を挿入して検査を行う。
【００２３】
検査用平行平板２の材質は、ガラス、プラスチックのいずれを用いることもできるが、材質選択の自由度や信頼性の点ではガラスの方が有利であり、割れにくさや扱いやすさの点ではプラスチックの方が有利である。
【００２４】
検査用平行平板２をプラスチック製とする場合は、検査の信頼性を確保するために、複屈折が小さい材質、吸水率が低い材質を用いることが好ましい。より詳しくは、検査用平行平板２の複屈折は、厚み１ｍｍにおいて４０ｎｍ以下であることが好ましく、さらに厚み１ｍｍにおいて２５ｎｍ以下であることがより好ましい。また、検査用平行平板２の吸水率は０．１％以下であることが好ましく、さらに０．０１％未満であることがより好ましい。検査用平行平板２のプラスチック材質の具体例としては、現時点では、ゼオネックス（登録商標、日本ゼオン株式会社製）、アペル（登録商標、三井化学株式会社社製）等を挙げることができる。
【００２５】
反射ミラー３は、凹面ミラーであり、レンズ１および検査用平行平板２を透過した光を反射して同じ光路を逆向きに進行させるためのものである。よって、基準板４を透過してレンズ１で集光されて検査用平行平板２を透過した光は、最もビーム径が小さくなる集光点を形成した後、発散光となって反射ミラー３に入射するが、反射ミラー３により反射されて逆向きに進行し、同じ集光点を通った後、検査用平行平板２を透過し、レンズ１を出射して平行光となる。レンズ１を出射した平行光は基準板４を透過し、ビームスプリッタ５に入射し、ビームスプリッタ５で反射された光は撮像素子９に入射する。
【００２６】
一方、検査用光源７から出射し、コリメータレンズ６とビームスプリッタ５を経由して基準板４に入射した光の一部は、基準板４の参照面で反射されて、レンズ１を経由することなくビームスプリッタ５に再入射し、ビームスプリッタ５で反射された光は撮像素子９に入射する。
【００２７】
レンズ１を経由した光と、基準板４の参照面で反射された光とは干渉して干渉縞を形成し、形成された干渉縞は撮像素子９により観測することができる。撮像素子９は例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等からなり、干渉縞を電気信号に変換して演算部１０に出力する。演算部１０では、干渉縞の解析を行い、解析結果を表示部１１に出力する。演算部１０では、レンズ１と検査用平行平板２からなる光学系の収差、例えば軸上波面収差のＲＭＳ等を算出する。表示部１１は例えばモニタ等からなり、干渉縞の画像や、演算部１０で算出された収差の値等を表示する。
【００２８】
なお、図２に示す検査装置１００では、集光点とレンズ１の間に検査用平行平板２を配置するようにしているが、この代わりに、レンズ１により集光された光が集光点を通った後の光路、例えば、集光点と反射ミラー３の間に検査用平行平板２を配置するようにしてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、フィゾー型の干渉計を用いた検査装置を例にとり説明したが、本発明の検査においては、別のタイプの干渉計を用いてもよく、あるいは、干渉計以外の手段を用いて検査してもよい。
【００３０】
次に、図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態にかかる光記録媒体用の対物レンズの検査方法について説明する。まず始めに、上記レンズ１のレンズデータを準備する。つまり、光ピックアップ装置の光源から出射された光を光記録媒体の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光するように、所定の温度を設計温度として設計された光記録媒体用の対物レンズのレンズデータを準備する（ステップＳＴ１）。なお、以下の説明では、この対物レンズを単にレンズともいう。
【００３１】
ここで、「レンズデータを準備する」とは、レンズ設計を行ってレンズデータを取得すること、あるいはすでに設計済みのレンズのレンズデータを入手することのいずれでもよい。「レンズデータ」とは、レンズの形状、屈折率等に関するデータであり、例えば汎用レンズ設計ソフトを用いてレンズ設計をしたときに得られるレンズ面の曲率半径、中心肉厚、屈折率、非球面係数等のデータである。なお、本実施形態では後の工程でレンズの検査温度での形状や屈折率を求めるため、これらの算出に必要な情報、例えば、レンズの材質名、またはレンズの材質の線膨張係数や屈折率の温度係数も準備する。
【００３２】
ステップＳＴ１において準備されるレンズデータは、設計温度の屈折率を用いて設計されたものである。この設計では通常、レンズと、光記録媒体の保護層とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、設計温度で所望の性能が得られるようにレンズを最適化設計する。
【００３３】
ここで、「設計温度」とは、光ピックアップ装置が使用されるときに光ピックアップ装置に搭載された対物レンズの周囲での一般的な温度を想定したものである。設計温度は、例えば３５℃とすることができる。
【００３４】
ところで、実際の検査では、図２の検査装置に示すように、光記録媒体の保護層の代わりに検査用平行平板を光路に挿入して検査するが、検査用平行平板として、必ずしも光記録媒体の保護層と同材質のものを用いるとは限らない。検査用平行平板と光記録媒体の保護層とで材質が異なり、屈折率が異なる場合もある。検査用平行平板と光記録媒体の保護層とで屈折率が異なる場合は、単純に光記録媒体の保護層と同じ厚みの検査用平行平板を光記録媒体の保護層の代わりに用いたのでは、両者の屈折率差により収差が発生する。
【００３５】
そこで、検査用平行平板と光記録媒体の保護層とで屈折率が異なる場合は、両者の屈折率差による影響を最小にするように補正する。具体的には、設計されたレンズと、検査用平行平板と同材質の模擬計算用平行平板（以下、単に計算用平行平板という）とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、設計温度での屈折率を用いて、この光学系の設計温度における収差が最小となるように計算用平行平板の厚みを最適化し、このときの計算用平行平板の厚みｔＳを求める（ステップＳＴ２）。なお、この計算用平行平板の材質には、実際の検査で用いられる検査用平行平板と同じものを選択するため、計算用平行平板と検査用平行平板とでは、その屈折率、屈折率の温度係数が同一となる。
【００３６】
ステップＳＴ２においては、レンズの屈折率や形状は変化させず、計算用平行平板の厚みのみを変数として、設計温度で収差が最小となるときの計算用平行平板の厚みｔＳを決める。このときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の収差をＡＢＳとし、このとき用いた設計温度での計算用平行平板の屈折率をＮＳとする。このような計算は公知の光学シミュレーションソフトを用いることにより可能である。収差としては例えば軸上波面収差のＲＭＳを用いることができる。
【００３７】
ステップＳＴ２で用いた屈折率およびステップＳＴ２で求めた厚みの計算用平行平板と同じ屈折率、厚みを有する検査用平行平板を用いて、設計温度と同じ温度で検査をすることが理想的である。しかし、課題の項において述べたように、検査温度と設計温度は必ずしも一致するとは限らず、検査温度と設計温度が異なる場合には、作製されたレンズの良否判定が困難になる。
【００３８】
そのため次のステップとして、ステップＳＴ１で準備したレンズデータに基づき、検査温度でのレンズの形状および屈折率を求め、検査温度での計算用平行平板の屈折率ＮＫを求める（ステップＳＴ３）。検査温度は例えば２５℃とすることができる。温度変化したときのレンズの形状は、例えば公知のシミュレーション手法により求めることができる。また、異なる温度での屈折率も、各材質の屈折率の温度係数を用いて容易に求めることができる。
【００３９】
次に、ステップＳＴ３で求めたデータを用いて、検査温度での形状および屈折率を有するレンズと、検査温度での屈折率を有しステップＳＴ２で決めた厚みｔＳを有する計算用平行平板とからなる光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、検査温度でのこの光学系の収差ＡＢＰを算出する（ステップＳＴ４）。収差としては例えば軸上波面収差のＲＭＳを用いることができる。
【００４０】
すなわち、ステップＳＴ４では、ステップＳＴ２において設計温度で最適化された光学系を、検査温度にした場合の収差を算出していることになる。本発明と異なり、設計温度と検査温度の差による影響を考慮しない検査方法では、ステップＳＴ２において設計温度で最適化された計算用平行平板と同じものを作製し、これを検査用平行平板として用いて設計温度と異なる検査温度で検査するものであり、ステップＳＴ４は、このような検査方法による検査結果をシミュレーションしていることになる。設計温度と検査温度の差による影響が大きい光学系では、ステップＳＴ２における収差ＡＢＳが小さくても、ステップＳＴ４で算出される収差ＡＢＰは大きいものとなる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、次のステップとして、設計温度と検査温度の差による影響を軽減するように、計算用平行平板の厚みを調整する。つまり、検査温度での形状および屈折率を有するレンズと、検査温度での屈折率を有する計算用平行平板とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、この光学系の収差が、ステップＳＴ４で算出された収差ＡＢＰよりも小さくなるように計算用平行平板の厚みを決定する（ステップＳＴ５）。ステップＳＴ５で決定される計算用平行平板の厚みをｔＣとする。ステップＳＴ５で計算用平行平板の厚みｔＣが決定したときの光学系の検査温度での収差をＡＢＣとすると、ＡＢＣ＜ＡＢＰとなる。
【００４２】
具体的には例えば、ステップＳＴ５においては、レンズの屈折率や形状は変化させず、計算用平行平板の厚みのみを変数として、ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるように計算用平行平板の厚みを決める。このような計算は公知の光学シミュレーションソフトを用いることにより可能である。収差としては例えば軸上波面収差のＲＭＳを用いることができる。
【００４３】
最後に、ステップＳＴ５で決定された計算用平行平板の厚みと同じ厚みの検査用平行平板を用いて、図２に示す検査装置１００において、ステップＳＴ１の説明で言及した設計に基づいて作製されたレンズを、検査温度で検査する（ステップＳＴ６）。なお、ステップＳＴ１の説明で言及した設計とは、光ピックアップ装置の光源から出射された光を光記録媒体の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光するように、設計温度の屈折率を用いてレンズと光記録媒体の保護層とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、設計温度で所望の性能が得られるようにレンズを最適化した設計である。
【００４４】
以上説明した第１の実施形態の検査方法では、予め検査温度におけるレンズ形状を求め、ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるように計算用平行平板の厚みを決定し、この厚みを有する検査用平行平板を用いて検査している。よって、第１の実施形態の検査方法によれば、設計温度と検査温度が異なる場合、前述したような設計温度と検査温度の差による影響を考慮しない検査方法よりも、設計温度と検査温度の差による検査結果への影響を軽減することができ、作製されたレンズの良否をより正当に判別することができる。
【００４５】
次に、図３を参照しながら、本発明の第２の実施形態にかかる光記録媒体用の対物レンズの検査方法について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態にかかる光記録媒体用の対物レンズの検査方法の手順を説明するためのフローチャートである。図３に示す第２の実施形態にかかる検査方法は、第１の実施形態と同様に、検査の際に、光記録媒体の保護層の代わりとなる検査用平行平板を挿入して検査する方法であり、検査温度と設計温度が異なり、検査用平行平板と光記録媒体の保護層とで屈折率が異なる場合の方法であるが、第２の実施形態は、計算用平行平板の厚みを最適化して、図１に示す検査方法より少ない手順で検査するものである。
【００４６】
まず始めに、光ピックアップ装置の光源から出射された光を光記録媒体の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光するように、所定の温度を設計温度として設計された光記録媒体用の対物レンズのレンズデータを準備する（ステップＳＴ１１）。このステップＳＴ１１は、第１の実施形態におけるステップＳＴ１と全く同様に考えることができる。
【００４７】
次に、ステップＳＴ１１で準備したレンズデータに基づき、検査温度でのレンズの形状および屈折率を求める（ステップＳＴ１２）。
【００４８】
第２の実施形態においても、レンズと、検査用平行平板と同材質の計算用平行平板とからなる光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成して最適化を図ることになる。そこで次のステップとして、検査温度での形状および屈折率を有するレンズと、検査温度での屈折率を有する計算用平行平板とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、この光学系の収差が、最小となるように計算用平行平板の厚みを決定する（ステップＳＴ１３）。
【００４９】
具体的には例えば、ステップＳＴ１３においては、レンズの屈折率や形状は変化させず、計算用平行平板の厚みのみを変数として、光学系の収差が最小となるように計算用平行平板の厚みを決める。このような計算は公知の光学シミュレーションソフトを用いることにより可能である。このときの計算用平行平板の厚みをｔＫとする。ステップＳＴ１３で計算用平行平板の厚みｔＫを決定したときの光学系の検査温度での収差をＡＢＫとすると、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなる。
【００５０】
最後に、ステップＳＴ１３で決定された計算用平行平板の厚みと同じ厚みの検査用平行平板を用いて、図２に示す検査装置１００において、ステップＳＴ１１の説明で言及した設計に基づいて作製されたレンズを、検査温度でレンズを検査する（ステップＳＴ１４）。なお、ステップＳＴ１１の説明で言及した設計とは、第１の実施形態と同様に、光ピックアップ装置の光源から出射された光を光記録媒体の保護層を介して光記録媒体の所定の位置に集光するように、設計温度の屈折率を用いてレンズと光記録媒体の保護層とを組み合わせた光学系を光学シミュレーションソフトを用いて構成し、設計温度で所望の性能が得られるようにレンズを最適化した設計である。
【００５１】
以上説明した第２の実施形態の検査方法によれば、収差が最小となるように厚みが最適化された計算用平行平板を用いて検査するため、検査時に見られる設計温度と検査温度の差による検査結果への影響を軽減することができ、場合によっては設計温度と検査温度の差による検査結果への影響をほぼゼロにすることも可能になる。第２の実施形態の検査方法を用いて、レンズと検査用平行平板とからなる光学系の収差を検査時に観測すれば、良品レンズの場合には小さな収差が観測され、製造誤差が大きな不良品レンズの場合には大きな収差が観測されるため、レンズの良否を正当に判別することが可能になる。
【００５２】
以下に、本発明の光記録媒体用の対物レンズの検査方法を適用した具体的な数値実施例のデータを示す。以下の実施例１〜３にかかるレンズは全て、ブルーレイディスク用のレンズであり、これらの仕様は等しく、波長４０５ｎｍ、ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）０．８５である。また、以下の実施例１〜３では全て、設計温度を３５℃、検査温度を２５℃としている。
【００５３】
〔実施例１〕
表１に、上記のステップＳＴ１、ＳＴ１１で準備される設計温度３５℃で設計された実施例１のレンズのレンズデータを示す。なお、表１のレンズデータには、レンズだけでなく、光記録媒体の保護層に相当するもののデータも合わせて示している。表１の面番号は光源側の面を１として、光源側から光記録媒体側に向かうに従い順次増加するように付しており、表１の第１面および第２面がレンズに相当し、第３面および第４面が保護層に相当する。この実施例は、光記録媒体として記録層が２層ある２層式のブルーレイディスクを想定したものであるため、表１のレンズデータの保護層の厚みは、２層式のブルーレイディスクに対して好適な性能を発揮するために設定した厚みを用いている。表１の屈折率は使用光波長４０５ｎｍにおける値を記載している。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示すレンズの両面はともに非球面であり、表１の第１面および第２面の曲率半径の欄には非球面と記載している。表１の非球面係数という見出しの下に、各面の非球面係数Ｃ、Ｋ、Ａｉ（ｉ＝３〜２０）を示す。表１中のＣの符号は、レンズ面が光源側に凸形状の場合を正、光記録媒体側に凸形状の場合を負としている。表１の各非球面係数の数値において、「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０−ｎ」を意味し、「Ｅ＋００」は「×１００」を意味する。各非球面係数は下記の非球面式で定義されるものである。
Ｚｄ＝Ｃ・Ｈ２／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ２・Ｈ２）１/２｝＋ΣＡｉＨｉ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さＨの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
Ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：光軸近傍での曲率
Ｋ、Ａｉ（ｉ＝３〜２０）：非球面係数
【００５６】
表２に各種データとして、レンズの材質の線膨張係数、レンズの材質の屈折率の温度係数と、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５における焦点距離、バックフォーカス、第１面と第２面の有効径、有効半径を示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
表３に、上記のステップＳＴ３、ＳＴ１２で求められた検査温度２５℃でのレンズの屈折率および形状を表すレンズデータを示す。表３の第１面および第２面がレンズに相当する。表３では光記録媒体の保護層や計算用平行平板に相当するものは記載していないが、その他の記載方法や各項目の意味は、表１におけるものと基本的に同様である。
【００５９】
【表３】
【００６０】
表４の最も左の欄に、実施例１で使用される計算用平行平板の材質を示す。計算用平行平板の材質と検査用平行平板の材質は同じであるため、表４では「平行平板の材質」と表記している。実施例１では、計算用平行平板の材質として、Ｎ−ＢＫ７（ＳＣＨＯＴＴ社製）、Ｎ−ＳＫ１１（ＳＣＨＯＴＴ社製）、Ｎ−ＳＫ１４（ＳＣＨＯＴＴ社製）、Ｎ−ＬＡＫ７（ＳＣＨＯＴＴ社製）の４種類を用いており、これらはいずれもガラス材である。
【００６１】
【表４】
【００６２】
表４には、図３に示す第２の実施形態の検査方法を適用した場合の、検査温度２５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＫと、上記のステップＳＴ１３で決定された厚みｔＫと、厚みｔＫが決定されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の最小の収差ＡＢＫを材質ごとに示す。
【００６３】
表５には、第１の実施形態の検査方法の説明で述べた各値を示す。表５には、実施例１で使用される計算用平行平板の材質と、設計温度３５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＳと、上記のステップＳＴ２において求められた計算用平行平板の厚みｔＳと、上記のステップＳＴ２において設計温度３５℃で最適化されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の収差ＡＢＳと、上記のステップＳＴ４で算出される収差ＡＢＰを材質ごとに示す。表４および表５において、厚みの単位はｍｍであり、収差は全て軸上波面収差のＲＭＳであり、軸上波面収差の単位は波長（λ）である。
【００６４】
【表５】
【００６５】
第１の実施形態のステップＳＴ４の説明で言及したような設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法では、仮に設計通りに作製された製造誤差がゼロの良品レンズであっても、検査結果として得られる収差の値は、表５の収差ＡＢＰとなっていた。例えば、表５の計算用平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例を見ると、収差ＡＢＰは０．０４７λと大きく、これでは、製造誤差が大きいために大きな収差を発生する不良品レンズと判別することが困難であった。これに対して、上記した第２の実施形態の検査方法を適用すると、製造誤差がゼロの良品レンズであれば、検査結果として得られる収差の値は、表４の収差ＡＢＫとなる。例えば、計算用平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例では、表４を見ると、収差ＡＢＫは０．０１２λであり、収差ＡＢＰの約１／４の小さな値である。表４のＡＢＫと表５のＡＢＰを比較してわかるように、本発明の第２の実施形態の検査方法によれば、実施例１において設計温度と検査温度の差による検査結果への影響を大幅に低減することができ、良品レンズと不良品レンズを正当に判別することが容易になる。
【００６６】
また、実施例１において、図１に示す第１の実施形態の検査方法を適用する場合は、収差ＡＢＣが、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるように計算用平行平板の厚みを決めればよいため、このときの計算用平行平板の厚みｔＣは、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものとなる。例えば、計算用平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例では、表４および表５から、厚みｔＣは、０．０８６０５より大きく、０．０９０３０以下の値となる。厚みｔＣとしては、ｔＣ＝ｔＫとなるものを選択することが好ましいが、検査用平行平板の誤差を考慮すると、厳密にｔＣ＝ｔＫとなる検査用平行平板を入手することは容易ではないため、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものの中でｔＫに近いものを選択することが好ましい。このような厚みｔＣを有する検査用平行平板を用いて検査すれば、設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法で検査する場合よりも、作製された対物レンズの良否判別を正当に行うことができる。
【００６７】
次に、実施例２、３のデータについて説明する。実施例２、３では、計算用平行平板の材質として、実施例１で用いた４種のガラス材質に加え、ＺＥＯＮＥＸ３３０Ｒ（日本ゼオン株式会社製）、ＡＰＬ５５１４ＭＬ（三井化学株式会社社製）の２種のプラスチック材質を用いた点が実施例１と大きく異なる。その他、以下に示す実施例２、３における各表の意味や記載方法は、上記の実施例１のものと基本的に同様であるため、以下の説明では重複説明を一部省略する。
【００６８】
〔実施例２〕
表６に、上記のステップＳＴ１、ＳＴ１１で準備される設計温度３５℃で設計された実施例２のレンズのレンズデータを示す。なお、表６のレンズデータには、レンズだけでなく、光記録媒体の保護層に相当するもののデータも合わせて示しており、第１面および第２面がレンズに相当し、第３面および第４面が保護層に相当する。この実施例も２層式のブルーレイディスクを想定しており、レンズデータの保護層の厚みは２層式のブルーレイディスクに対して好適な性能を発揮するために設定された厚みである。表６の屈折率は使用光波長４０５ｎｍにおける値を記載している。
【００６９】
【表６】
【００７０】
表７に各種データとして、レンズの材質の線膨張係数、レンズの材質の屈折率の温度係数と、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５における焦点距離、バックフォーカス、第１面と第２面の有効径、有効半径を示す。
【００７１】
【表７】
【００７２】
表８に、上記のステップＳＴ３、ＳＴ１２で求められた検査温度２５℃でのレンズの屈折率および形状を表すレンズデータを示す。表８の第１面および第２面がレンズに相当する。表８では光記録媒体の保護層や計算用平行平板に相当するものは記載していない。
【００７３】
【表８】
【００７４】
表９の最も左の欄に、実施例２で使用される計算用平行平板の材質を示す。計算用平行平板の材質と検査用平行平板の材質は同じであるため、表９では「平行平板の材質」と表記している。表９には、図３に示す第２の実施形態の検査方法を適用した場合の、検査温度２５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＫと、上記のステップＳＴ１３で決定された厚みｔＫと、厚みｔＫが決定されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の最小の収差ＡＢＫを材質ごとに示す。
【００７５】
【表９】
【００７６】
表１０には、第１の実施形態の検査方法の説明で述べた各値を示す。表１０には、実施例２で使用される計算用平行平板の材質と、設計温度３５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＳと、上記のステップＳＴ２において求められた計算用平行平板の厚みｔＳと、上記のステップＳＴ２において設計温度３５℃で最適化されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の収差ＡＢＳと、上記のステップＳＴ４で算出される収差ＡＢＰを材質ごとに示す。
【００７７】
【表１０】
【００７８】
実施例１の説明で述べたように、仮に設計通りに作製された製造誤差がゼロの良品レンズを検査した場合、第１の実施形態のステップＳＴ４の説明で言及したような設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法では、検査結果として得られる収差の値は収差ＡＢＰとなるのに対し、本発明の第２の実施形態の検査方法では、検査結果として得られる収差の値は収差ＡＢＫとなる。例えば実施例２における平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例を見ると、表１０の収差ＡＢＰは０．０３５λと大きいが、表９の収差ＡＢＫは０．０１０λであり、収差ＡＢＰに比べ非常に小さな値となっている。表９のＡＢＫと表１０のＡＢＰを比較してわかるように、本発明の第２の実施形態の検査方法によれば、実施例２においても設計温度と検査温度の差による検査結果への影響を大幅に低減することができ、良品レンズと不良品レンズを正当に判別することが容易になる。
【００７９】
また、実施例１と同様に、実施例２において、図１に示す第１の実施形態の検査方法を適用する場合は、収差ＡＢＣが、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるように計算用平行平板の厚みを決めればよいため、このときの計算用平行平板の厚みｔＣは、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものとなる。例えば、計算用平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例では、表９および表１０から、厚みｔＣは、０．０８６２９より大きく、０．０８９４０以下の値となる。厚みｔＣとしては、ｔＣ＝ｔＫとなるものを選択することが好ましいが、検査用平行平板の誤差を考慮すると、厳密にｔＣ＝ｔＫとなる検査用平行平板を入手することは容易ではないため、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものの中でｔＫに近いものを選択することが好ましい。このような厚みｔＣを有する検査用平行平板を用いて検査すれば、設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法で検査する場合よりも、作製された対物レンズの良否判別を正当に行うことができる。
【００８０】
〔実施例３〕
表１１に、上記のステップＳＴ１、ＳＴ１１で準備される設計温度３５℃で設計された実施例３のレンズのレンズデータを示す。なお、表１１のレンズデータには、レンズだけでなく、光記録媒体の保護層に相当するもののデータも合わせて示しており、第１面および第２面がレンズに相当し、第３面および第４面が保護層に相当する。この実施例も２層式のブルーレイディスクを想定しており、レンズデータの保護層の厚みは２層式のブルーレイディスクに対して好適な性能を発揮するために設定された厚みである。表１１の屈折率は使用光波長４０５ｎｍにおける値を記載している。
【００８１】
【表１１】
【００８２】
表１２に各種データとして、レンズの材質の線膨張係数、レンズの材質の屈折率の温度係数と、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５における焦点距離、バックフォーカス、第１面と第２面の有効径、有効半径を示す。
【００８３】
【表１２】
【００８４】
表１３に、上記のステップＳＴ３、ＳＴ１２で求められた検査温度２５℃でのレンズの屈折率および形状を表すレンズデータを示す。表１３の第１面および第２面がレンズに相当する。表１３では光記録媒体の保護層や計算用平行平板に相当するものは記載していない。
【００８５】
【表１３】
【００８６】
表１４の最も左の欄に、実施例３で使用される計算用平行平板の材質を示す。計算用平行平板の材質と検査用平行平板の材質は同じであるため、表１４では「平行平板の材質」と表記している。表１４には、図３に示す第２の実施形態の検査方法を適用した場合の、検査温度２５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＫと、上記のステップＳＴ１３で決定された厚みｔＫと、厚みｔＫが決定されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の最小の収差ＡＢＫを材質ごとに示す。
【００８７】
【表１４】
【００８８】
表１５には、第１の実施形態の検査方法の説明で述べた各値を示す。表１５には、実施例３で使用される計算用平行平板の材質と、設計温度３５℃における計算用平行平板の屈折率ＮＳと、上記のステップＳＴ２において求められた計算用平行平板の厚みｔＳと、上記のステップＳＴ２において設計温度３５℃で最適化されたときのレンズと計算用平行平板とからなる光学系の収差ＡＢＳと、上記のステップＳＴ４で算出される収差ＡＢＰを材質ごとに示す。
【００８９】
【表１５】
【００９０】
実施例１の説明で述べたように、仮に設計通りに作製された製造誤差がゼロの良品レンズを検査した場合、第１の実施形態のステップＳＴ４の説明で言及したような設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法では、検査結果として得られる収差の値は収差ＡＢＰとなるのに対し、本発明の第２の実施形態の検査方法では、検査結果として得られる収差の値は収差ＡＢＫとなる。例えば実施例３における平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例を見ると、表１５の収差ＡＢＰは０．０４４λと大きいが、表１４の収差ＡＢＫは０．００９λであり、収差ＡＢＰの約１／５の小さな値である。さらに実施例３においては、表１４と表１５を見ると、材質がＮ−ＢＫ７とＡＰＬ５５１４ＭＬの例では、収差ＡＢＫと収差ＡＢＳが同じ値である。すなわち、これらの例では、軸上波面収差のＲＭＳについては、設計温度と検査温度の差による検査結果への影響がほぼ無いと言える。表１４と表１５を比較してわかるように、本発明の第２の実施形態の検査方法によれば、実施例３においても設計温度と検査温度の差による検査結果への影響を大幅に低減するか、ほぼゼロにすることができ、良品レンズと不良品レンズを正当に判別することが容易になる。
【００９１】
また、実施例１と同様に、実施例３において、図１に示す第１の実施形態の検査方法を適用する場合は、収差ＡＢＣが、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるように計算用平行平板の厚みを決めればよいため、このときの計算用平行平板の厚みｔＣは、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものとなる。例えば、計算用平行平板の材質がＮ−ＢＫ７の例では、表１４および表１５から、厚みｔＣは、０．０８６３５より大きく、０．０９０７０以下の値となる。厚みｔＣとしては、ｔＣ＝ｔＫとなるものを選択することが好ましいが、検査用平行平板の誤差を考慮すると、厳密にｔＣ＝ｔＫとなる検査用平行平板を入手することは容易ではないため、ｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものの中でｔＫに近いものを選択することが好ましい。このような厚みｔＣを有する検査用平行平板を用いて検査すれば、設計温度と検査温度の差を考慮しない検査方法で検査する場合よりも、作製された対物レンズの良否判別を正当に行うことができる。
【００９２】
なお、上記実施例１〜３の条件下では、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるような計算用平行平板の厚みｔＣはｔＳ＜ｔＣ≦ｔＫを満たすものであるが、上記実施例とは設計温度、検査温度、平行平板の材質等が異なる条件下では、ＡＢＫ≦ＡＢＣ＜ＡＢＰとなるような計算用平行平板の厚みｔＣはｔＳ＞ｔＣ≧ｔＫの範囲となることがある。この場合も厚みｔＣとしては、ｔＳ＞ｔＣ≧ｔＫの範囲内でｔＫに近いものを選択することが好ましい。
【００９３】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例は、光記録媒体としてブルーレイディスクを想定したものであるが、光記録媒体として、ＣＤ、ＤＶＤ、ＬＤや他の短波長光用光記録媒体、例えば、いわゆるＡＯＤ（ＨＤ−ＤＶＤ）ディスク等を用いる場合も本発明を適用することが可能である。
【００９４】
また、上記説明では、設計温度を３５℃とし、検査温度を２５℃としたが、必ずしもこれらの温度に限定されるものではなく、設計温度と検査温度が異なれば、本発明の検査方法を適用することは可能である。
【００９５】
また、上記検査装置では、光源の波長の例として４０５ｎｍを挙げたが、必ずしもこの波長に限定されない。設計仕様波長と異なる波長の光源を用いて検査を行う場合も、本発明の検査方法の思想と同様に、厚みを調整した検査用平行平板を用いることで波長差による検査結果への影響を軽減することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１ レンズ
２ 検査用平行平板
３ 反射ミラー
４ 基準板
５ ビームスプリッタ
６ コリメータレンズ
７ 検査用光源
９ 撮像素子
１０ 演算部
１１ 表示部
１００ 検査装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を光記録媒体の透光性の保護層を介して前記光記録媒体の所定の位置に集光させるように第１の温度を設計温度として設計されたプラスチック製の光記録媒体用の対物レンズを検査するにあたり、該対物レンズにより集光された光の光路に前記保護層の代わりとなる検査用平行平板を挿入して検査する光記録媒体用の対物レンズの検査方法であって、
前記第１の温度と異なる第２の温度での前記対物レンズの形状および屈折率を求める第１工程と、
前記第２の温度での形状および屈折率を有する前記対物レンズと、前記検査用平行平板と同材質で前記第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差が最小となるように、前記計算用平行平板の厚みを決定する第２工程と、
前記第２工程で決定された前記計算用平行平板の厚みと同じ厚みの前記検査用平行平板を用いて、前記設計に基づき作製された前記対物レンズを前記第２の温度で検査する第３工程とを含むことを特徴とする光記録媒体用の対物レンズの検査方法。
【請求項２】
光源から出射された光を光記録媒体の透光性の保護層を介して前記光記録媒体の所定の位置に集光させるように第１の温度を設計温度として設計されたプラスチック製の光記録媒体用の対物レンズを検査するにあたり、該対物レンズにより集光された光の光路に前記保護層の代わりとなる検査用平行平板を挿入して検査する光記録媒体用の対物レンズの検査方法であって、
前記対物レンズと、前記検査用平行平板と同材質で前記保護層と屈折率が異なる計算用平行平板とからなる光学系の前記第１の温度における収差が最小となるときの前記計算用平行平板の厚みを求める第１工程と、
前記第１の温度と異なる第２の温度での前記対物レンズの形状および屈折率と、前記第２の温度での前記計算用平行平板の屈折率を求める第２工程と、
前記第２の温度での形状および屈折率を有する前記対物レンズと、前記第２の温度での屈折率と前記第１工程で求めた厚みを有する前記計算用平行平板とからなる光学系の収差を算出する第３工程と、
前記第２の温度での形状および屈折率を有する前記対物レンズと、前記第２の温度での屈折率を有する前記計算用平行平板とからなる光学系の収差が、前記第３工程で算出された収差よりも小さくなるように、前記計算用平行平板の厚みを決定する第４工程と、
前記第４工程で決定された前記計算用平行平板の厚みと同じ厚みの前記検査用平行平板を用いて、前記設計に基づき作製された前記対物レンズを前記第２の温度で検査する第５工程とを含むことを特徴とする光記録媒体用の対物レンズの検査方法。
【請求項１】
光源から出射された光を光記録媒体の透光性の保護層を介して前記光記録媒体の所定の位置に集光させるように第１の温度を設計温度として設計されたプラスチック製の光記録媒体用の対物レンズを検査するにあたり、該対物レンズにより集光された光の光路に前記保護層の代わりとなる検査用平行平板を挿入して検査する光記録媒体用の対物レンズの検査方法であって、
前記第１の温度と異なる第２の温度での前記対物レンズの形状および屈折率を求める第１工程と、
前記第２の温度での形状および屈折率を有する前記対物レンズと、前記検査用平行平板と同材質で前記第２の温度での屈折率を有する計算用平行平板とからなる光学系の収差が最小となるように、前記計算用平行平板の厚みを決定する第２工程と、
前記第２工程で決定された前記計算用平行平板の厚みと同じ厚みの前記検査用平行平板を用いて、前記設計に基づき作製された前記対物レンズを前記第２の温度で検査する第３工程とを含むことを特徴とする光記録媒体用の対物レンズの検査方法。
【請求項２】
光源から出射された光を光記録媒体の透光性の保護層を介して前記光記録媒体の所定の位置に集光させるように第１の温度を設計温度として設計されたプラスチック製の光記録媒体用の対物レンズを検査するにあたり、該対物レンズにより集光された光の光路に前記保護層の代わりとなる検査用平行平板を挿入して検査する光記録媒体用の対物レンズの検査方法であって、
前記対物レンズと、前記検査用平行平板と同材質で前記保護層と屈折率が異なる計算用平行平板とからなる光学系の前記第１の温度における収差が最小となるときの前記計算用平行平板の厚みを求める第１工程と、
前記第１の温度と異なる第２の温度での前記対物レンズの形状および屈折率と、前記第２の温度での前記計算用平行平板の屈折率を求める第２工程と、
前記第２の温度での形状および屈折率を有する前記対物レンズと、前記第２の温度での屈折率と前記第１工程で求めた厚みを有する前記計算用平行平板とからなる光学系の収差を算出する第３工程と、
前記第２の温度での形状および屈折率を有する前記対物レンズと、前記第２の温度での屈折率を有する前記計算用平行平板とからなる光学系の収差が、前記第３工程で算出された収差よりも小さくなるように、前記計算用平行平板の厚みを決定する第４工程と、
前記第４工程で決定された前記計算用平行平板の厚みと同じ厚みの前記検査用平行平板を用いて、前記設計に基づき作製された前記対物レンズを前記第２の温度で検査する第５工程とを含むことを特徴とする光記録媒体用の対物レンズの検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２１８６２４（Ｐ２０１０−２１８６２４Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６３９３８（Ｐ２００９−６３９３８）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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