JP3308230B2 - 主要光学システムの対象物と光学出力ステージとの間の目標分離距離を維持する維持装置、および維持方法 - Google Patents
主要光学システムの対象物と光学出力ステージとの間の目標分離距離を維持する維持装置、および維持方法Info
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
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- G11B7/0917—Focus-error methods other than those covered by G11B7/0909 - G11B7/0916
- G11B2007/0924—Skewed beams methods (using an angled beam, i.e. a beam which is reflected from the disc at an angle different from 90°)
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- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】ここに開示される本発明は、
試料表面で効果的に読み取りおよび書込みするために主
要光学システムを自動焦点合わせする改良技術に関する
ものである。具体的には、本発明は、光学的に別個であ
るが主要光学装置の光学素子と機械的に結合された光学
素子を使用するゼロ制御用の距離センサを伴う自動焦点
合わせシステムに関する。
試料表面で効果的に読み取りおよび書込みするために主
要光学システムを自動焦点合わせする改良技術に関する
ものである。具体的には、本発明は、光学的に別個であ
るが主要光学装置の光学素子と機械的に結合された光学
素子を使用するゼロ制御用の距離センサを伴う自動焦点
合わせシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動焦点合わせ作用の先行技術は主に二
つの技術に依存している。これら二つの技術と、関連す
る欠点とが以下に説明される。光学システムを自動焦点
合わせする最も一般的な先行技術の方法では、結像シス
テムと自動焦点合わせシステムとの両方に対して同じ光
学素子が用いられる。このタイプの自動焦点合わせシス
テムはコンパクトディスクの技術分野で典型的に使用さ
れ、図１に示される。
つの技術に依存している。これら二つの技術と、関連す
る欠点とが以下に説明される。光学システムを自動焦点
合わせする最も一般的な先行技術の方法では、結像シス
テムと自動焦点合わせシステムとの両方に対して同じ光
学素子が用いられる。このタイプの自動焦点合わせシス
テムはコンパクトディスクの技術分野で典型的に使用さ
れ、図１に示される。
【０００３】形状が最も単純である結像システムは、レ
ンズ１によって試料３上に結像されるレーザダイオード
４である。典型的には磁場内を移動するコイルである焦
点アクチュエータ６によって、レンズ１を移動させるこ
とができる。典型的には回折格子もしくは部分的なミラ
ーである光学素子２によって、試料３から戻って反射さ
れる光のいくらかは焦点検出器５に向かって偏向され
る。レンズ１と試料３との間の距離が変化すると、対応
する変化が焦点検出器５によって検出され、誤差をゼロ
にするために増幅器７を介して焦点アクチュエータ６が
駆動される。これは周知の焦点サーボのゼロを検出する
タイプである。このシステムの主な欠点は、特にレーザ
４が書込みに使用されるとき、光学的結像システムが主
要ビームと焦点ビームとによって共有され、妥協点を必
要とすることである。このタイプの自動焦点合わせシス
テムは、レーザ４の光の出力がデータ依存性であって、
焦点誤差の正確な決定を困難にする。このデータ依存性
は通常は、別個でかつ低い出力の焦点合わせ用レーザダ
イオードを必要とする。書込みレーザの高出力は焦点検
出器をブラインド状態にしうる。この焦点検出器は反射
される低出力のビームを測定しようと試みる。
ンズ１によって試料３上に結像されるレーザダイオード
４である。典型的には磁場内を移動するコイルである焦
点アクチュエータ６によって、レンズ１を移動させるこ
とができる。典型的には回折格子もしくは部分的なミラ
ーである光学素子２によって、試料３から戻って反射さ
れる光のいくらかは焦点検出器５に向かって偏向され
る。レンズ１と試料３との間の距離が変化すると、対応
する変化が焦点検出器５によって検出され、誤差をゼロ
にするために増幅器７を介して焦点アクチュエータ６が
駆動される。これは周知の焦点サーボのゼロを検出する
タイプである。このシステムの主な欠点は、特にレーザ
４が書込みに使用されるとき、光学的結像システムが主
要ビームと焦点ビームとによって共有され、妥協点を必
要とすることである。このタイプの自動焦点合わせシス
テムは、レーザ４の光の出力がデータ依存性であって、
焦点誤差の正確な決定を困難にする。このデータ依存性
は通常は、別個でかつ低い出力の焦点合わせ用レーザダ
イオードを必要とする。書込みレーザの高出力は焦点検
出器をブラインド状態にしうる。この焦点検出器は反射
される低出力のビームを測定しようと試みる。
【０００４】先行技術の第二の自動焦点合わせ方法は図
２に示されている。この方法では、分離された距離を検
出する分離距離検出器８が、レンズ１と試料３との間の
距離を一定に保つためにアクチュエータ６を制御するよ
う使用される。このシステムの主な欠点は制御作用が本
質的に開ループであるということである。レンズ１の位
置についてのあらゆる誤差もしくは変化は分離距離検出
器８によっては検出されない。さらに、検出器８と試料
３との間のクリアランスが大きい場合には、必要とされ
る解像度と安定性とを達成するのは困難である。図２の
システムは焦点誤差をゼロにはせず、焦点が合っている
か否かに関するあらゆる情報なしに計算された位置へシ
ステムがレンズ１を単に移動させる。
２に示されている。この方法では、分離された距離を検
出する分離距離検出器８が、レンズ１と試料３との間の
距離を一定に保つためにアクチュエータ６を制御するよ
う使用される。このシステムの主な欠点は制御作用が本
質的に開ループであるということである。レンズ１の位
置についてのあらゆる誤差もしくは変化は分離距離検出
器８によっては検出されない。さらに、検出器８と試料
３との間のクリアランスが大きい場合には、必要とされ
る解像度と安定性とを達成するのは困難である。図２の
システムは焦点誤差をゼロにはせず、焦点が合っている
か否かに関するあらゆる情報なしに計算された位置へシ
ステムがレンズ１を単に移動させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
はゼロを検出する自動焦点合わせシステム用の方法と装
置とを提供することで先行技術の欠点を克服することで
ある。本発明の他の目的は光学システムの自動焦点合わ
せシステムを使用することである。低出力を必要とする
焦点ビームと焦点検出器をブラインド状態にしうる高出
力を必要とする書込みビームとの間のトレードオフを克
服するために、自動焦点合わせ作用に使用される光学素
子は主要光学システムの光学素子とは別個である。
はゼロを検出する自動焦点合わせシステム用の方法と装
置とを提供することで先行技術の欠点を克服することで
ある。本発明の他の目的は光学システムの自動焦点合わ
せシステムを使用することである。低出力を必要とする
焦点ビームと焦点検出器をブラインド状態にしうる高出
力を必要とする書込みビームとの間のトレードオフを克
服するために、自動焦点合わせ作用に使用される光学素
子は主要光学システムの光学素子とは別個である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ここに開示される本発明
は、主要光学システムの対象物と光学出力ステージとの
間の目標分離距離を維持する維持装置に関する。光学出
力ステージは単一のレンズか、もしくは多くの要素を包
含する複雑な光学システムでありうる。維持装置は、入
射レーザビームを発生するレーザ源と、光学出力ステー
ジの両側に剛固に取り付けられる一対の光学素子とを具
備しており、一対の光学素子のうちの第一の光学素子が
入射レーザビームを対象物に向かって偏向させる。入射
ビームを反射する対象物が、光学出力ステージへ向かっ
て後方に戻る反射ビームを形成する。一対の光学素子の
うちの第二の光学素子が反射ビームを偏向させている。
は、主要光学システムの対象物と光学出力ステージとの
間の目標分離距離を維持する維持装置に関する。光学出
力ステージは単一のレンズか、もしくは多くの要素を包
含する複雑な光学システムでありうる。維持装置は、入
射レーザビームを発生するレーザ源と、光学出力ステー
ジの両側に剛固に取り付けられる一対の光学素子とを具
備しており、一対の光学素子のうちの第一の光学素子が
入射レーザビームを対象物に向かって偏向させる。入射
ビームを反射する対象物が、光学出力ステージへ向かっ
て後方に戻る反射ビームを形成する。一対の光学素子の
うちの第二の光学素子が反射ビームを偏向させている。
【０００７】維持装置がさらに、反射ビームを入力表面
で受け取って入力表面で反射ビームの位置の出力信号代
表物を提供する高感度位置検出器（ＰＳＤ）を具備し、
入力表面での反射ビームの位置が、主要光学システムの
対象物と光学出力ステージとの間の実際の分離距離の代
表物であり、維持装置がさらに、高感度位置検出器によ
り生じせしめられる出力信号を解釈して対応する制御信
号を出力する制御用ループを具備する。制御信号は、対
象物と光学出力ステージとの間の目標分離距離と、高感
度位置検出器で測定されるような実際の分離距離との差
をゼロにするような方法で計算され、最終的には、維持
装置が、制御用ループからの制御信号を受け取って対象
物と光学出力ステージとの間の目標分離距離を維持する
ように光学出力ステージを制御信号に比例して移動させ
る出力ステージ位置決め装置を具備する。
で受け取って入力表面で反射ビームの位置の出力信号代
表物を提供する高感度位置検出器（ＰＳＤ）を具備し、
入力表面での反射ビームの位置が、主要光学システムの
対象物と光学出力ステージとの間の実際の分離距離の代
表物であり、維持装置がさらに、高感度位置検出器によ
り生じせしめられる出力信号を解釈して対応する制御信
号を出力する制御用ループを具備する。制御信号は、対
象物と光学出力ステージとの間の目標分離距離と、高感
度位置検出器で測定されるような実際の分離距離との差
をゼロにするような方法で計算され、最終的には、維持
装置が、制御用ループからの制御信号を受け取って対象
物と光学出力ステージとの間の目標分離距離を維持する
ように光学出力ステージを制御信号に比例して移動させ
る出力ステージ位置決め装置を具備する。
【０００８】有利なことに、維持装置は付加的な光学素
子を有し、この付加的な光学素子が反射ビームを高感度
位置検出器上で焦点合わせするのに使用されうる。その
ため、検出器の解像度は増大する。付加的な光学素子
は、反射要素、回折要素、もしくは屈折要素でありう
る。光学出力ステージに結合される一対の光学素子は、
反射要素、回折要素、屈折要素でありうる。一対の光学
素子は一対のミラーであるのが好ましい。
子を有し、この付加的な光学素子が反射ビームを高感度
位置検出器上で焦点合わせするのに使用されうる。その
ため、検出器の解像度は増大する。付加的な光学素子
は、反射要素、回折要素、もしくは屈折要素でありう
る。光学出力ステージに結合される一対の光学素子は、
反射要素、回折要素、屈折要素でありうる。一対の光学
素子は一対のミラーであるのが好ましい。
【０００９】維持装置は、レーザ源と一対の光学素子の
うちの第一の光学素子との間にある入射ビームの経路に
配置されるコリメーティングレンズを有しうる。有利な
ことに、維持装置は反射ビームの経路に配置される光学
フィルタを具備しうる。光学フィルタが、反射ビームの
波長以外の波長である光を減衰させうる。光学フィルタ
が、主要光学システムから生じたあらゆる光を特に拒絶
する。
うちの第一の光学素子との間にある入射ビームの経路に
配置されるコリメーティングレンズを有しうる。有利な
ことに、維持装置は反射ビームの経路に配置される光学
フィルタを具備しうる。光学フィルタが、反射ビームの
波長以外の波長である光を減衰させうる。光学フィルタ
が、主要光学システムから生じたあらゆる光を特に拒絶
する。
【００１０】制御用ループがデジタルシグナルプロセッ
サ（ＤＳＰ）用のマイクロ制御装置を有しうる。出力ス
テージ位置決め装置は、移動コイルアクチュエータ、移
動鉄製アクチュエータ、移動磁石アクチュエータ、圧電
性アクチュエータと、磁歪アクチュエータでありうる。
サ（ＤＳＰ）用のマイクロ制御装置を有しうる。出力ス
テージ位置決め装置は、移動コイルアクチュエータ、移
動鉄製アクチュエータ、移動磁石アクチュエータ、圧電
性アクチュエータと、磁歪アクチュエータでありうる。
【００１１】本発明の第二の態様は、主要光学システム
の対象物と光学出力ステージとの間の目標分離距離を維
持する維持方法を含む。この維持方法は、（ａ）レーザ
源から入射レーザビームを発生させる発生工程と、
（ｂ）光学出力ステージに剛固に取り付けられた第一の
光学素子で入射ビームを偏向させる第一の偏向工程とを
有しており、入射ビームが対象物に当たるよう進み、対
象物から反射して反射ビームとなり、自動焦点合わせ方
法を確保する工程が、（ｃ）光学出力ステージに剛固に
取り付けられた第二の光学素子で反射ビームを偏向させ
る第二の偏向工程と、（ｄ）反射ビームが高感度位置検
出器の入力表面に当たるときに反射ビームの位置を測定
する測定工程とを有しており、第一の光学素子および第
二の光学素子の構成のため、入力表面での反射ビームの
位置が、主要光学システムの対象物と光学出力ステージ
との間の実際の分離距離の代表物であり、自動焦点合わ
せシステムの後続の工程が、（ｅ）主要光学システムの
対象物と光学出力ステージとの間の目標分離距離と、測
定工程で決定されるような実際の分離距離とに基づくフ
ィードバック信号を計算する計算工程を有し、対象物お
よび光学出力ステージの間の目標分離距離と、測定工程
で決定されるような分離距離との差をゼロにするように
フィードバック信号は計算される。最終的には、自動焦
点合わせ方法は、（ｆ）出力ステージ位置決め装置を制
御するためにフィードバック信号を使用する使用工程を
有し、出力ステージ位置決め装置は、対象物と光学出力
ステージとの間の目標分離距離を維持するように、光学
出力ステージをフィードバック信号に比例して移動させ
る。
の対象物と光学出力ステージとの間の目標分離距離を維
持する維持方法を含む。この維持方法は、（ａ）レーザ
源から入射レーザビームを発生させる発生工程と、
（ｂ）光学出力ステージに剛固に取り付けられた第一の
光学素子で入射ビームを偏向させる第一の偏向工程とを
有しており、入射ビームが対象物に当たるよう進み、対
象物から反射して反射ビームとなり、自動焦点合わせ方
法を確保する工程が、（ｃ）光学出力ステージに剛固に
取り付けられた第二の光学素子で反射ビームを偏向させ
る第二の偏向工程と、（ｄ）反射ビームが高感度位置検
出器の入力表面に当たるときに反射ビームの位置を測定
する測定工程とを有しており、第一の光学素子および第
二の光学素子の構成のため、入力表面での反射ビームの
位置が、主要光学システムの対象物と光学出力ステージ
との間の実際の分離距離の代表物であり、自動焦点合わ
せシステムの後続の工程が、（ｅ）主要光学システムの
対象物と光学出力ステージとの間の目標分離距離と、測
定工程で決定されるような実際の分離距離とに基づくフ
ィードバック信号を計算する計算工程を有し、対象物お
よび光学出力ステージの間の目標分離距離と、測定工程
で決定されるような分離距離との差をゼロにするように
フィードバック信号は計算される。最終的には、自動焦
点合わせ方法は、（ｆ）出力ステージ位置決め装置を制
御するためにフィードバック信号を使用する使用工程を
有し、出力ステージ位置決め装置は、対象物と光学出力
ステージとの間の目標分離距離を維持するように、光学
出力ステージをフィードバック信号に比例して移動させ
る。
【００１２】有利なことに、第一のおよび第二の偏向工
程は、反射要素、回折要素、もしくは屈折要素である光
学素子により達成されうる。第一のおよび第二の偏向工
程はミラーにより達成されるのが好ましい。高感度位置
検出器の入力表面上で反射ビームを焦点合わせする焦点
合わせ工程をさらに有する。焦点合わせ工程が、第二の
偏向工程（ｃ）と測定工程（ｄ）との間で行われる。測
定工程の精度を高めるために、高感度位置検出器の入力
表面で、焦点合わせ工程が反射ビームのスポットサイズ
を小さくしている。焦点合わせ工程は、反射要素、回折
要素、もしくは屈折要素である付加的な光学素子で達成
されるのが好ましい。
程は、反射要素、回折要素、もしくは屈折要素である光
学素子により達成されうる。第一のおよび第二の偏向工
程はミラーにより達成されるのが好ましい。高感度位置
検出器の入力表面上で反射ビームを焦点合わせする焦点
合わせ工程をさらに有する。焦点合わせ工程が、第二の
偏向工程（ｃ）と測定工程（ｄ）との間で行われる。測
定工程の精度を高めるために、高感度位置検出器の入力
表面で、焦点合わせ工程が反射ビームのスポットサイズ
を小さくしている。焦点合わせ工程は、反射要素、回折
要素、もしくは屈折要素である付加的な光学素子で達成
されるのが好ましい。
【００１３】焦点合わせ工程は、入射レーザビームが偏
向される前に、入射レーザビームをコリメートするコリ
メート工程をさらに有する。コリメート工程が発生工程
（ａ）と第一の偏向工程（ｂ）との間でおこなわれる。
自動焦点合わせ工程は、反射ビームをフィルタに通すフ
ィルタ工程をさらに有しうる。フィルタ工程が、反射ビ
ームの波長以外の波長である光を減衰させうる。フィル
タ工程が、主要光学システムから生じたあらゆる光を特
に拒絶しうる。
向される前に、入射レーザビームをコリメートするコリ
メート工程をさらに有する。コリメート工程が発生工程
（ａ）と第一の偏向工程（ｂ）との間でおこなわれる。
自動焦点合わせ工程は、反射ビームをフィルタに通すフ
ィルタ工程をさらに有しうる。フィルタ工程が、反射ビ
ームの波長以外の波長である光を減衰させうる。フィル
タ工程が、主要光学システムから生じたあらゆる光を特
に拒絶しうる。
【００１４】有利なことに、出力ステージ位置決め装置
は、計算工程がデジタルシグナルプロセッサ式（ＤＳ
Ｐ）のマイクロコントローラで行われる。好ましくは、
出力ステージ位置決め装置は、移動コイルアクチュエー
タ、移動鉄製アクチュエータ、移動磁石アクチュエー
タ、圧電アクチュエータ、もしくは磁歪アクチュエータ
でありうる。
は、計算工程がデジタルシグナルプロセッサ式（ＤＳ
Ｐ）のマイクロコントローラで行われる。好ましくは、
出力ステージ位置決め装置は、移動コイルアクチュエー
タ、移動鉄製アクチュエータ、移動磁石アクチュエー
タ、圧電アクチュエータ、もしくは磁歪アクチュエータ
でありうる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図３および図４を参照すること
で、本発明の原理および概念を具体化する自動焦点合わ
せシステムが後に開示される。図３を参照することで、
本発明に基づく自動焦点合わせシステムが示される。主
要光学システムは、一次レーザ４と、光学出力ステージ
（レンズ１で表される）と、試料３とを有する。自動焦
点合わせシステムは、二つのミラー１１、１２を有して
おり、これら二つのミラー１１、１２は光ビームが通過
するのを許容する開口２１を有する硬質部材１９によっ
てレンズ１に固定される。自動焦点合わせシステムは、
二次レーザ源１３と、コリメーティングレンズ１４と、
出力ステージ位置決め装置６と、増幅させかつフィード
バックするループ７と、二次焦点合わせレンズ１５と、
光学フィルタ１７と、高感度位置検出器１６とをさらに
有する。しばしばアクチュエータとして参照される位置
決め装置６は、硬質部材１９を用いることでレンズ１
と、ミラー１１、１２とに結合される。光学素子もしく
は要素１、６、１１、および１２は単一の光学的組立体
として一体的に移動する。
で、本発明の原理および概念を具体化する自動焦点合わ
せシステムが後に開示される。図３を参照することで、
本発明に基づく自動焦点合わせシステムが示される。主
要光学システムは、一次レーザ４と、光学出力ステージ
（レンズ１で表される）と、試料３とを有する。自動焦
点合わせシステムは、二つのミラー１１、１２を有して
おり、これら二つのミラー１１、１２は光ビームが通過
するのを許容する開口２１を有する硬質部材１９によっ
てレンズ１に固定される。自動焦点合わせシステムは、
二次レーザ源１３と、コリメーティングレンズ１４と、
出力ステージ位置決め装置６と、増幅させかつフィード
バックするループ７と、二次焦点合わせレンズ１５と、
光学フィルタ１７と、高感度位置検出器１６とをさらに
有する。しばしばアクチュエータとして参照される位置
決め装置６は、硬質部材１９を用いることでレンズ１
と、ミラー１１、１２とに結合される。光学素子もしく
は要素１、６、１１、および１２は単一の光学的組立体
として一体的に移動する。
【００１６】図４を参照することで、本発明による自動
焦点合わせシステムの作用が開示される。光学システム
が元々に焦点合わせされているとすると、レンズ１の位
置は１ａで示される。レーザ４は光学システムを介して
照射し、光学システムは試料表面３ａのポイント１８ａ
においてビームを焦点合わせする。二次レーザ源１３は
コリメーティングレンズ１４を介して照射し、第一のミ
ラー１１で反射し、ポイント１８ａの読取り／書込み表
面３ａで反射し、次いで、第二のミラー１２で反射す
る。光は第二のミラー１２においては二次焦点合わせレ
ンズ１５を介して、光学フィルタ１７を介して方向付け
られ、高感度位置検出器１６の位置２０ａに達する。光
学フィルタ１７は、レーザ４などの他のあらゆる源から
の光が拒絶されるのを確保する。高感度位置検出器１６
の位置２０ａにビームが到達すると、フィードバック制
御用ループ７が、主要光学システムが焦点合わせされた
ことを認識し、出力ステージ位置決め装置６に対して現
在の位置に留まるよう命令する。
焦点合わせシステムの作用が開示される。光学システム
が元々に焦点合わせされているとすると、レンズ１の位
置は１ａで示される。レーザ４は光学システムを介して
照射し、光学システムは試料表面３ａのポイント１８ａ
においてビームを焦点合わせする。二次レーザ源１３は
コリメーティングレンズ１４を介して照射し、第一のミ
ラー１１で反射し、ポイント１８ａの読取り／書込み表
面３ａで反射し、次いで、第二のミラー１２で反射す
る。光は第二のミラー１２においては二次焦点合わせレ
ンズ１５を介して、光学フィルタ１７を介して方向付け
られ、高感度位置検出器１６の位置２０ａに達する。光
学フィルタ１７は、レーザ４などの他のあらゆる源から
の光が拒絶されるのを確保する。高感度位置検出器１６
の位置２０ａにビームが到達すると、フィードバック制
御用ループ７が、主要光学システムが焦点合わせされた
ことを認識し、出力ステージ位置決め装置６に対して現
在の位置に留まるよう命令する。
【００１７】ここで、試料３が位置３ｂに移動される場
合を想定する。読み取り／書込み用レーザ４が光学シス
テムと、光学出力ステージ１ａとを介して照射するが、
それが新しい読み取り／書込み表面３ｂに到達するとき
には、もはや焦点合わせされた状態ではない。二次レー
ザ源１３はコリメーティングレンズ１４を介して照射
し、第一のミラー１１で反射し、ポイント１８ｂにある
読み取り／書込み表面３ｂで反射し、次いで、第二のミ
ラー１２で反射する。第二のミラー１２では、二次焦点
合わせレンズ１５を介して、光学フィルタ１７を介して
方向付けられ、位置２０ｂにある高感度位置検出器１６
に達する。焦点合わせされたときの反射された反射ビー
ムの位置２０ａと、位置２０ｂで焦点ずれしたときとの
反射ビームの位置の違いが、高感度位置検出器１６によ
って検出され、フィードバック用ループ７によって読み
込まれる。フィードバック用ループ７は対応する制御信
号を出力ステージ位置決め装置６に送る。制御用ループ
７によって送られた信号は、組立体１９に取り付けられ
た光学素子を位置１９ａから位置１９ｂまで移動させ
る。光学的出力組立体が位置１９ｂに到達すると、主要
光学システムが再び位置あわせされ、高感度位置検出器
１６によって測定された反射ビームは位置２０ａに戻
る。ビームを定常状態の位置２０ａに戻すために、光学
的組立体１９は、試料３が移動したのと正確に同じ量を
移動する。
合を想定する。読み取り／書込み用レーザ４が光学シス
テムと、光学出力ステージ１ａとを介して照射するが、
それが新しい読み取り／書込み表面３ｂに到達するとき
には、もはや焦点合わせされた状態ではない。二次レー
ザ源１３はコリメーティングレンズ１４を介して照射
し、第一のミラー１１で反射し、ポイント１８ｂにある
読み取り／書込み表面３ｂで反射し、次いで、第二のミ
ラー１２で反射する。第二のミラー１２では、二次焦点
合わせレンズ１５を介して、光学フィルタ１７を介して
方向付けられ、位置２０ｂにある高感度位置検出器１６
に達する。焦点合わせされたときの反射された反射ビー
ムの位置２０ａと、位置２０ｂで焦点ずれしたときとの
反射ビームの位置の違いが、高感度位置検出器１６によ
って検出され、フィードバック用ループ７によって読み
込まれる。フィードバック用ループ７は対応する制御信
号を出力ステージ位置決め装置６に送る。制御用ループ
７によって送られた信号は、組立体１９に取り付けられ
た光学素子を位置１９ａから位置１９ｂまで移動させ
る。光学的出力組立体が位置１９ｂに到達すると、主要
光学システムが再び位置あわせされ、高感度位置検出器
１６によって測定された反射ビームは位置２０ａに戻
る。ビームを定常状態の位置２０ａに戻すために、光学
的組立体１９は、試料３が移動したのと正確に同じ量を
移動する。
【００１８】二次レーザ１３は読み取りにも書込みにも
使用されない。従って、二次レーザ１３は主要光学シス
テムを焦点合わせするのに絶えず使用可能な状態にあり
うる。さらに、自動焦点合わせシステムを主要光学シス
テムから分離することが、光学フィルタ１７によって提
供され、光学フィルタ１７は主要レーザ４を遮断する。
自動焦点合わせシステム全体が光学的に独立しており、
かつ主要システムの光学素子から光学的に分離されるの
で、この自動焦点合わせシステムは試料３をマーキング
するのに使用される高出力のビームによってブラインド
状態とはならない。
使用されない。従って、二次レーザ１３は主要光学シス
テムを焦点合わせするのに絶えず使用可能な状態にあり
うる。さらに、自動焦点合わせシステムを主要光学シス
テムから分離することが、光学フィルタ１７によって提
供され、光学フィルタ１７は主要レーザ４を遮断する。
自動焦点合わせシステム全体が光学的に独立しており、
かつ主要システムの光学素子から光学的に分離されるの
で、この自動焦点合わせシステムは試料３をマーキング
するのに使用される高出力のビームによってブラインド
状態とはならない。
【００１９】ミラー１１、１２はレンズ１と同じ組立体
１９に取り付けられるので、自動焦点合わせシステムは
主要光学システムと物理的にリンクしている。物理的に
近くにあることによって、高感度位置検出器１６によっ
て測定される距離が、レンズ１として略して図示される
主要光学システムの焦点の実際の代表物であり、それに
より先行技術である外側距離センサを用いる自動焦点合
わせシステムに固有の定常状態誤差の可能性が取り除か
れることが確保される。
１９に取り付けられるので、自動焦点合わせシステムは
主要光学システムと物理的にリンクしている。物理的に
近くにあることによって、高感度位置検出器１６によっ
て測定される距離が、レンズ１として略して図示される
主要光学システムの焦点の実際の代表物であり、それに
より先行技術である外側距離センサを用いる自動焦点合
わせシステムに固有の定常状態誤差の可能性が取り除か
れることが確保される。
【００２０】上述の説明において示される光学素子の代
わりに多数の代用品が使用されうるのは当業者にとって
明らかである。ミラー１１、１２およびレンズ１５を、
回折、反射もしくは屈折が可能なあらゆる光学素子に置
き換えることができる。出力ステージ位置決め装置６
は、移動コイルアクチュエータ、移動鉄製アクチュエー
タ、移動磁石アクチュエータ、もしくは圧電性アクチュ
エータまたは磁歪アクチュエータである場合がある。制
御用ループ７はアナログ式の制御装置であってもよく、
ＤＳＰマイクロ制御装置でもよい。主要光学システム
は、レンズ１によって図示されるように屈折し、反射
し、回折し、もしくはこれらのあらゆる結合であっても
よい。
わりに多数の代用品が使用されうるのは当業者にとって
明らかである。ミラー１１、１２およびレンズ１５を、
回折、反射もしくは屈折が可能なあらゆる光学素子に置
き換えることができる。出力ステージ位置決め装置６
は、移動コイルアクチュエータ、移動鉄製アクチュエー
タ、移動磁石アクチュエータ、もしくは圧電性アクチュ
エータまたは磁歪アクチュエータである場合がある。制
御用ループ７はアナログ式の制御装置であってもよく、
ＤＳＰマイクロ制御装置でもよい。主要光学システム
は、レンズ１によって図示されるように屈折し、反射
し、回折し、もしくはこれらのあらゆる結合であっても
よい。
【００２１】
【実施例】自動焦点合わせシステムの試作品は、１０ｍ
Ｗで６７０ｎｍの東芝（日本）製可視光レーザダイオー
ドを二次レーザ源１３として使用して準備された。レン
ズ位置決め装置６は拡声器ボイスコイル型のアクチュエ
ータであった。高感度位置検出器１６はユナイティッド
ディテクタテクノロジ社（Ｕｎｉｔｅｄ Ｄｅｔｅｃｔ
ｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（米国）からのものであ
った。良好に実施される装置および試験ユニットは、レ
ンズ１と試料３との間の分離距離を、１ｍｍまでの範囲
にわたって１マイクロメートル以内に維持することがで
きた。
Ｗで６７０ｎｍの東芝（日本）製可視光レーザダイオー
ドを二次レーザ源１３として使用して準備された。レン
ズ位置決め装置６は拡声器ボイスコイル型のアクチュエ
ータであった。高感度位置検出器１６はユナイティッド
ディテクタテクノロジ社（Ｕｎｉｔｅｄ Ｄｅｔｅｃｔ
ｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（米国）からのものであ
った。良好に実施される装置および試験ユニットは、レ
ンズ１と試料３との間の分離距離を、１ｍｍまでの範囲
にわたって１マイクロメートル以内に維持することがで
きた。
【図１】先行技術の自動焦点合わせシステムの第一のタ
イプを示す図であり、焦点ビームが主要光学システムと
同様の光学素子を使用している。
イプを示す図であり、焦点ビームが主要光学システムと
同様の光学素子を使用している。
【図２】先行技術の自動焦点合わせシステムの第二のタ
イプを示す図であり、外部距離センサが距離の測定値を
レンズ位置決め装置にフィードバックするために用いら
れる。
イプを示す図であり、外部距離センサが距離の測定値を
レンズ位置決め装置にフィードバックするために用いら
れる。
【図３】主要光学システムの出力ステージに剛固に取り
付けられた一対の光学素子を使用するすることにより、
主要光学システムを自動焦点合わせするのに使用される
本発明を示す図である。
付けられた一対の光学素子を使用するすることにより、
主要光学システムを自動焦点合わせするのに使用される
本発明を示す図である。
【図４】本発明の機能性と、走査された試料の位置の変
化を克服するのにどのように使用されうるかとを示す図
である。
化を克服するのにどのように使用されうるかとを示す図
である。
１…レンズ ３…試料 ４…一次レーザ ６…出力ステージ位置決め装置 ７…ループ １１…第一のミラー １２…第二のミラー １３…二次レーザ源 １４…コリメーティングレンズ １６…高感度位置検出器 １７…光学フィルタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−186312（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−68866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−106424（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−214546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−285728（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−174708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−63906（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−261808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−162844（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 3/00 - 3/32 G02B 7/28
Claims (18)
- 【請求項１】 主要光学システムの対象物と光学出力ス
テージとの間の目標分離距離を維持する維持装置であっ
て、 （ａ）前記光学出力ステージの軸線に対して平行な入射
レーザビームを発生するレーザ源を具備し、該レーザ源
は前記維持装置に移動不能に取り付けられており、 維持装置がさらに、 （ｂ）前記光学出力ステージの両側に剛固に取り付けら
れる一対の光学素子とを具備し、 前記一対の光学素子のうちの第一の光学素子が、予め偏
向されていない前記入射レーザビームを前記対象物に向
かって偏向させ、 入射ビームを反射する前記対象物が、前記光学出力ステ
ージへ向かって後方に戻る反射ビームを形成し、 前記一対の光学素子のうちの第二の光学素子が前記反射
ビームを偏向させ、 維持装置がさらに、 （ｃ）前記反射ビームを入力表面で受け取り、該入力表
面で反射ビームの位置の出力信号代表物を提供する高感
度位置検出器を具備し、前記高感度位置検出器は前記維
持装置に移動不能に取り付けられており、 前記入力表面での反射ビームの前記位置が、前記主要光
学システムの前記対象物と光学出力ステージとの間の実
際の分離距離の代表物であり、 維持装置がさらに、 （ｄ）前記高感度位置検出器により生じせしめられる出
力信号を解釈し、対応する制御信号を出力する制御用ル
ープを具備し、 前記制御信号は、前記対象物と前記光学出力ステージと
の間の目標分離距離と高感度位置検出器で測定されるよ
うな実際の分離距離との差をゼロにするような方法で計
算され、 維持装置がさらに、 （ｅ）前記制御用ループからの制御信号を受け取り、前
記対象物と前記光学出力ステージとの間の目標分離距離
を維持するように前記光学出力ステージを前記制御信号
に比例して移動させる出力ステージ位置決め装置を具備
する維持装置。 - 【請求項２】 付加的な光学素子が前記反射ビームを前
記高感度位置検出器上で焦点合わせするのに使用される
請求項１に記載の維持装置。 - 【請求項３】 反射要素と、回折要素と、屈折要素とを
含むグループから前記付加的な光学素子が選択される請
求項２に記載の維持装置。 - 【請求項４】 反射要素と、回折要素と、屈折要素とを
含むグループから前記一対の光学素子が選択される請求
項１に記載の維持装置。 - 【請求項５】 前記一対の光学素子が一対のミラーであ
る請求項１に記載の維持装置。 - 【請求項６】 前記レーザ源と前記一対の光学素子のう
ちの第一の光学素子との間にある前記入射ビームの経路
にコリメーティングレンズが配置される請求項１に記載
の維持装置。 - 【請求項７】 前記反射ビームの経路に配置される光学
フィルタを具備し、 該光学フィルタが、前記反射ビームの波長以外の波長で
ある光を減衰させ、 該光学フィルタが、前記主要光学システムから生じたあ
らゆる光を特に拒絶する請求項１に記載の維持装置。 - 【請求項８】 前記制御用ループがデジタルシグナルプ
ロセッサ（ＤＳＰ）用のマイクロ制御装置を有する請求
項１に記載の維持装置。 - 【請求項９】 移動コイルアクチュエータと、移動鉄製
アクチュエータと、移動磁石アクチュエータと、圧電性
アクチュエータと、磁歪アクチュエータとを有するグル
ープから前記出力ステージ位置決め装置が選択される請
求項１に記載の維持装置。 - 【請求項１０】 主要光学システムの対象物と光学出力
ステージとの間の目標分離距離を維持する維持方法が、 （ａ）レーザ源から入射レーザビームを発生させる発生
工程を有し、前記入射レーザビームは前記光学出力ステ
ージの軸線に対して平行であり、前記レーザ源は前記維
持装置に移動不能に取り付けられており、 維持方法がさらに、 （ｂ）前記光学出力ステージに剛固に取り付けられた第
一の光学素子で、予め 偏向されていない前記入射ビーム
を偏向させる第一の偏向工程とを有しており、 前記入射ビームが前記対象物に当たるよう進み、対象物
から反射して反射ビームとなり、 維持方法がさらに、 （ｃ）前記光学出力ステージに剛固に取り付けられた第
二の光学素子で前記反射ビームを偏向させる第二の偏向
工程と、 （ｄ）前記反射ビームが高感度位置検出器の入力表面に
当たるときに前記反射ビームの位置を測定する測定工程
とを有しており、前記高感度位置検出器は前記維持装置
に移動不能に取り付けられており、 前記入力表面での反射ビームの前記位置が、前記主要光
学システムの前記対象物と光学出力ステージとの間の実
際の分離距離の代表物であり、 維持方法がさらに、 （ｅ）（ｉ）前記主要光学システムの前記対象物と光学
出力ステージとの間の前記測定工程で決定されるような
実際の分離距離と、 （ｉｉ）前記主要光学システムの前記対象物と光学出力
ステージとの間の目標分離距離とに、 基づくフィードバック信号を計算する計算工程を有し、 前記対象物と前記光学出力ステージとの間の目標分離距
離と実際の分離距離との差をゼロにするように前記フィ
ードバック信号は計算され、 維持方法がさらに、 （ｆ）出力ステージ位置決め装置を制御するために前記
フィードバック信号を使用する使用工程を有し、 前記出力ステージ位置決め装置は、前記対象物と前記光
学出力ステージとの間の目標分離距離を維持するよう
に、前記光学出力ステージを前記フィードバック信号に
比例して移動させる維持方法。 - 【請求項１１】 前記偏向工程が、反射要素と、回折要
素と、屈折要素とを有するグループから選ばれる光学素
子で達成される請求項１０に記載の維持方法。 - 【請求項１２】 前記偏向工程がミラーで達成される請
求項１０に記載の維持方法。 - 【請求項１３】 前記高感度位置検出器の入力表面上で
前記反射ビームを焦点合わせする焦点合わせ工程をさら
に有し、 前記焦点合わせ工程が、前記第二の偏向工程（ｃ）と前
記測定工程（ｄ）との間で行われ、 前記測定工程の精度を高めるために、前記高感度位置検
出器の入力表面で、前記焦点合わせ工程が前記反射ビー
ムのスポットサイズを小さくしている請求項１０に記載
の維持方法。 - 【請求項１４】 前記焦点合わせ工程が、反射要素と、
回折要素と、屈折要素とを有するグループから選ばれる
付加的な光学素子で達成される請求項１３に記載の維持
方法。 - 【請求項１５】 前記入射レーザビームが偏向される前
に、前記入射レーザビームをコリメートするコリメート
工程をさらに有し、 前記コリメート工程が前記発生工程（ａ）と前記第一の
偏向工程（ｂ）との間でおこなわれる請求項１０に記載
の維持方法。 - 【請求項１６】 前記反射ビームをフィルタに通すフィ
ルタ工程をさらに有し、 前記フィルタ工程が、前記反射ビームの波長以外の波長
である光を減衰させ、 前記フィルタ工程が、前記主要光学システムから生じた
あらゆる光を特に拒絶する請求項１０に記載の維持方
法。 - 【請求項１７】 前記計算工程がデジタルシグナルプロ
セッサ用（ＤＳＰ）のマイクロコントローラでおこなわ
れる請求項１０に記載の維持方法。 - 【請求項１８】 移動コイルアクチュエータと、移動鉄
製アクチュエータと、移動磁石アクチュエータと、圧電
アクチュエータと、磁歪アクチュエータとを有するグル
ープから前記出力ステージ位置決め装置が選択される請
求項１０に記載の維持方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/158,800 US6137580A (en) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | Autofocus system |
| US09/158800 | 1998-09-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000097632A JP2000097632A (ja) | 2000-04-07 |
| JP3308230B2 true JP3308230B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=22569762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP2004515389A (ja) * | 2000-12-15 | 2004-05-27 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 画像形成レーザーの焦点調節のための受容体エレメント |
| US6958202B2 (en) * | 2000-12-15 | 2005-10-25 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Donor element for adjusting the focus of an imaging laser |
| DE60118960T2 (de) * | 2000-12-15 | 2007-01-04 | E.I. Dupont De Nemours And Co., Wilmington | Donorelement zur einstellung des brennpunktes eines bilderzeugungslasers |
| US6832552B2 (en) * | 2001-06-26 | 2004-12-21 | Creo Inc. | Method of automated setting of imaging and processing parameters |
| CA2357430A1 (en) * | 2001-09-18 | 2002-12-16 | Tangyu Wang | Media improvements to enhance optical auto-focus performance |
| US7813634B2 (en) | 2005-02-28 | 2010-10-12 | Tessera MEMS Technologies, Inc. | Autofocus camera |
| US6952256B2 (en) * | 2002-08-30 | 2005-10-04 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Optical compensation in high numerical aperture photomask inspection systems for inspecting photomasks through thick pellicles |
| US20050041093A1 (en) * | 2003-08-22 | 2005-02-24 | Zwadlo Gregory L. | Media construction for use in auto-focus laser |
| US7769284B2 (en) * | 2005-02-28 | 2010-08-03 | Silmpel Corporation | Lens barrel assembly for a camera |
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| US8446640B2 (en) | 2009-07-15 | 2013-05-21 | Eastman Kodak Company | Setting of imaging parameters using a scanner |
| US20110242342A1 (en) * | 2010-04-05 | 2011-10-06 | Qualcomm Incorporated | Combining data from multiple image sensors |
| US8154808B2 (en) * | 2010-05-11 | 2012-04-10 | Eastman Kodak Company | Autofocus imaging apparatus |
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| TWI504233B (zh) * | 2011-12-22 | 2015-10-11 | Teco Elec & Machinery Co Ltd | 深度估測方法及其裝置 |
| TWI510079B (zh) * | 2012-06-27 | 2015-11-21 | Vivotek Inc | 攝影裝置 |
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| US10034109B2 (en) * | 2015-04-09 | 2018-07-24 | Audera Acoustics Inc. | Acoustic transducer systems with position sensing |
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|---|---|---|---|---|
| NL186353C (nl) * | 1979-06-12 | 1990-11-01 | Philips Nv | Inrichting voor het afbeelden van een maskerpatroon op een substraat voorzien van een opto-elektronisch detektiestelsel voor het bepalen van een afwijking tussen het beeldvlak van een projektielenzenstelsel en het substraatvlak. |
| US4733065A (en) * | 1984-06-27 | 1988-03-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical head device with diffraction grating for separating a light beam incident on an optical recording medium from a light beam reflected therefrom |
| NL8600253A (nl) * | 1986-02-03 | 1987-09-01 | Philips Nv | Optisch afbeeldingssysteem voorzien van een opto-elektronisch fokusfoutdetektiestelsel. |
| FR2615280B1 (fr) * | 1987-05-11 | 1996-07-19 | Canon Kk | Dispositif de mesure de la distance en mouvement relatif de deux objets mobiles l'un par rapport a l'autre |
-
1998
- 1998-09-22 US US09/158,800 patent/US6137580A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
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- 1999-05-14 JP JP13476299A patent/JP3308230B2/ja not_active Expired - Fee Related
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