JP4325012B2 - フォーカス制御装置及び光ディスク原盤露光装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は記録媒体と対物レンズの間のフォーカス状態を制御するためのフォーカス制御装置及びそのようなフォーカス制御装置を使用して光ディスクに情報を記録するための光ディスク原盤露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4を参照して従来の光ディスク原盤露光装置のフォーカス制御装置の例を説明する。このフォーカス制御装置は、記録用光源11と光変調器12と対物レンズ14と含む記録用光学系を有する。記録媒体10の上方に配置された対物レンズ14は、直動モータ16によって光軸方向に沿って移動することができるように構成されている。
【0003】
このフォーカス制御装置は更に、フォーカス用光源21とダイクロイックミラー22とフォーカス検出器25と制御演算器27とを含むフォーカス用光学系を有する。
【0004】
フォーカス用光源21からの光D1は、ダイクロイックミラー22によって偏向され対物レンズ14によって集光され記録媒体10に照射される。記録媒体10を反射した光D2はダイクロイックミラー22によって偏向されフォーカス検出器25によって検出される。
【0005】
フォーカス検出器25は対物レンズ14と記録媒体10の間のフォーカス状態又は焦点誤差を検出し、その出力をフィードバック量として制御演算器27に供給する。フォーカス検出器25の出力は、例えば、加算器26にて、目標フォーカス位置と比較されその偏差が制御演算器27に出力される。
【0006】
制御演算器27は焦点誤差又は焦点のずれに対応した信号を直動モータ16に供給する。直動モータ16によって対物レンズ14は光軸方向に沿って移動し、フォーカス状態が調整される。
【0007】
記録媒体10に対する対物レンズ14のフォーカス状態が合焦状態となると、記録媒体10に情報が記録される。記録用光源11からの光R1は、光変調器12によって変調されダイクロイックミラー22を通過し、対物レンズ14によって集光され記録媒体10に照射される。それによって記録媒体10に情報が記録される。
【0008】
図5を参照して従来の光ディスク原盤露光装置のフォーカス制御装置の他の例を説明する。この例は、特開平5−54407号及び特開平8−77617号に記載されたものである。このフォーカス制御装置は、記録用光源11と光変調器12と四分の一波長板13と対物レンズ14と含む記録用光学系を有する。記録媒体10の上方に配置されている対物レンズ14は、直動モータ16によって光軸方向に沿って移動するように構成されている。
【0009】
このフォーカス制御装置は更に、フォーカス用光源21とダイクロイックミラー22と第1のフォーカス検出器25と第1の制御演算器27とを含む第1のフォーカス用光学系と、ビームスプリッタ32と集光レンズ33と第2のフォーカス検出器35と第2の制御演算器37とを含む第2のフォーカス用光学系を有する。
【0010】
第1のフォーカス用光学系はフォーカス用光源21からの光ビームによってフォーカス制御を行い、記録媒体10に情報を記録しない非記録時に使用される。第2のフォーカス用光学系は記録用光源11からの光ビームによってフォーカス制御を行い、記録媒体10に情報を記録する記録時に使用される。
【0011】
第1のフォーカス用光学系の動作は図4を参照して説明したフォーカス用光学系の動作と同様であり、その説明は省略する。ここでは第2のフォーカス用光学系の動作を説明する。
【0012】
記録用光源11からの光R1は、光変調器12、ビームスプリッタ32、四分の一波長板13、ダイクロイックミラー22及び対物レンズ14を経由して記録媒体10に照射される。それによって記録媒体10に情報が記録される。記録媒体10からの光R2は対物レンズ14、ダイクロイックミラー22及び四分の一波長板13を経由してビームスプリッタ32によって偏向される。ビームスプリッタ32からの光R2はフォーカス検出器25によって検出される。
【0013】
フォーカス検出器35は対物レンズ14と記録媒体10の間のフォーカス状態又は焦点誤差を検出し、その出力をフィードバック量として制御演算器37に供給する。フォーカス検出器35の出力は、例えば、加算器36にて、目標フォーカス位置と比較されその偏差が制御演算器37に出力される。
【0014】
このフォーカス制御装置は更に、切替器17を有する。切替器17は、記録媒体10に情報を記録しない非記録時には第1のフォーカス用光学系の制御演算器27の出力を直動モータ16に供給し、記録媒体10に情報を記録する記録時には第2のフォーカス用光学系の制御演算器37の出力を直動モータ16に供給する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
図4を参照して説明した従来の例では、記録用光源とは別個のフォーカス用光源を有するフォーカス用光学系を使用してフォーカス制御を行う。記録用光源は記録媒体に情報を記録するために必要な短波長の光ビームを生成する。しかしながら、フォーカス用光源は記録媒体に情報を記録するのではなくフォーカス状態を検出するため使用するため、長波長の光ビームを生成する。
【0016】
従って、長波長の光ビームを使用するフォーカス用光学系によってフォーカス制御を行っても、短波長の記録用光源の光ビームに対しては合焦状態とはならない場合がある。
【0017】
図5を参照して説明した従来の例では、非記録時には長波長のフォーカス用光源からの光ビームを使用してフォーカス制御を行い、記録時には短波長の記録用光源からの光ビームを使用してフォーカス制御を行う。
【0018】
しかしながら、記録時でも安定したフォーカス制御ができない場合がある。記録用光源からの光は、記録内容に応じて光変調器によって変調されるため、光量が変動する。例えば、ID・バーコードの書き込み等の場合、記録用光源からの光ビームの光量が大きく変動する。このような場合、記録時でもフォーカス状態又は焦点誤差を正確に検出することができないことがある。
【0019】
従って、本発明は、記録時であって安定したフォーカス制御ができない場合でも、正確にフォーカス制御を行うことができるフォーカス制御装置又は光ディスク原盤露光装置を提供することを目的とする。
【0020】
本発明は、非記録時及び記録時のいずれであっても、正確にフォーカス制御を行うことができるフォーカス制御装置又は光ディスク原盤露光装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、フォーカス制御装置は、記録用光源と対物レンズとを含む記録用光学系と、上記対物レンズを光軸方向に沿って移動させるための駆動機構と、フォーカス用光源からの光ビームを使用して上記対物レンズのフォーカス状態を検出し、該フォーカス状態に対応する信号を出力する第1のフォーカス用光学系と、上記記録用光源からの光ビームを使用して上記対物レンズのフォーカス状態を検出し、該フォーカス状態に対応する目標フォーカス位置信号を出力する第2のフォーカス用光学系と、上記第1及び第2のフォーカス用光学系の両方の出力信号に基づいて、上記駆動機構を制御する制御演算器とを有し、上記第2のフォーカス用光学系は、上記記録用光源からの光ビームによってフォーカス状態を検出することができる時には、そのフォーカス状態に応じたフォーカス補正量を目標フォーカス位置信号として出力し、上記記録用光源からの光ビームによってフォーカス状態を検出することができない時には、目標フォーカス位置信号としてゼロを出力するように構成されている。
【0022】
従って、ID・バーコードの書き込み等の場合、記録用光源からの光ビームの光量が大きく変動する場合のように、記録用光源からの光ビームによってフォーカス状態又は焦点誤差を検出することができないときでも、適正なフォーカス制御を行うことができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1を参照して本発明の光ディスク原盤露光装置のフォーカス制御装置の例を説明する。本例のフォーカス制御装置は、図5を参照して説明した従来のフォーカス制御装置の例と同様に、記録用光学系と第1及び第2のフォーカス用光学系とを有する。記録用光学系は記録用光源11と光変調器12と四分の一波長板13と対物レンズ14と含み、対物レンズ14は、直動モータ16によって駆動されるように構成されている。
【0024】
第1のフォーカス用光学系はフォーカス用光源21とダイクロイックミラー22と第1のフォーカス検出器25と制御演算器27とを含む。フォーカス用光源21は記録用光源11に比べて波長が長い光ビームを発生する。第1のフォーカス検出器25は、例えば、2分割型受光素子を使用するように構成されたものであってよい。
【0025】
第2のフォーカス用光学系はビームスプリッタ32と集光レンズ33と第2のフォーカス検出器35とフォーカス補正量演算器39とを含み、光源として短波長である記録用光源11を使用する。第2のフォーカス検出器35は、例えば、非点収差法によってフォーカス状態又は焦点誤差を検出するように構成されてよい。
【0026】
図2を参照して非点収差法を使用するフォーカス検出器35の例を説明する。フォーカス検出器35は、図示のように、検出レンズ35A、円筒レンズ35B及び4分割型受光素子35Cを有する。図2にて、Fは4分割型受光素子35Cの位置を表す。
【0027】
4分割型受光素子35Cの各セグメントの出力をA、B、C、Dとする。フォーカス検出器35は次の式によって表される演算結果を出力する。
【0028】
【数1】
ε=(A+B)−(C+D)
【0029】
4分割型受光素子35Cは、図2Bに示すように、記録媒体10が対物レンズ14の焦平面上にあるとき非点収差光学系のビーム断面が円形となる位置に設置される。図2Bに示すように、記録媒体10が対物レンズ14の焦平面上にあるとき、ε=0となる。図2A及び図2Cに示すように、記録媒体10が対物レンズ14の焦平面より近い位置にあるとき又は遠い位置にあるとき、ビーム断面は楕円形となり、ε> 0又はε< 0となる。
【0030】
尚、フォーカス検出器35として非点収差法を使用する例を説明したが、記録用光源11からの光R2の光量がゼロの時に、フォーカス検出器35の出力εもゼロとなるように構成されているならば、非点収差法以外の方法を使用するものであってよい。
【0031】
このようなフォーカス検出器35を用いると、ID・バーコードの書き込み等のように、記録用光源11からの光R2の光量がゼロの時には、フォーカス検出器35の出力εもゼロとなる。フォーカス検出器35の出力はフォーカス補正量演算器39に供給される。
【0032】
本例のフォーカス補正量演算器39の機能について説明する。フォーカス補正量演算器39は、記録用光源11からの光R2によってフォーカス状態又は焦点誤差を検出することができる時には、そのフォーカス状態に応じてフォーカス補正量を出力するが、記録用光源11からの光R2によってフォーカス状態又は焦点誤差を検出することができない時には、ゼロを出力する。
【0033】
図3を参照してフォーカス補正量演算器39の動作の例を説明する。フォーカス補正量演算器39は、時定数Tのローパスフィルタ35Aとゲイン−Kを乗ずるゲイン乗算部35Bとを有するように構成されてよい。尚、図3の符号sはラプラス演算子を表す。記録用光源11からの光R2の光量がゼロのときには、フォーカス検出器35の出力εもゼロとなるため、フォーカス補正量演算器39は時定数Tに対応した時間の経過後にゼロを出力する。ローパスフィルタ35Aはフォーカス補正量演算器39の出力信号を滑らかにし、低周波成分のみを抽出する機能を有するが、必要に応じて省略されてよい。
【0034】
本例のフォーカス制御装置の動作を説明する。記録媒体10に情報を記録する記録時であって、しかも、記録用光源11からの光R2の光量がゼロでなく、それによってフォーカス状態又は焦点誤差を検出することができる時には、フォーカス補正量演算器39はフォーカス補正量を生成する。
【0035】
フォーカス補正量は目標フォーカス位置信号として制御演算器27に供給される。制御演算器27はフォーカス補正量に基づいて直動モータ16に駆動信号を出力する。
【0036】
記録媒体10に情報を記録する記録時であって、しかも、記録用光源11からの光R2の光量がゼロの時、又は記録媒体10に情報を記録しない非記録時には、フォーカス検出器35の出力はゼロとなる。フォーカス補正量演算器39の出力も、上述のように、内部時定数Tに対応した時間の経過後にゼロとなり、フォーカス補正量、即ち、目標フォーカス位置信号はゼロとなる。
【0037】
即ち、第1のフォーカス演算器25の出力信号だけが制御演算器27に供給される。制御演算器27は、第1のフォーカス演算器25の出力信号のみに基づいて、目標フォーカス位置がゼロとなるように、直動モータ16に駆動信号を供給する。
【0038】
このように本例によると、記録用光源11からの光ビームの光量がゼロになった時には、第2のフォーカス検出器35の出力はゼロとなり、フォーカス補正量演算器39の出力もゼロとなるため、記録用光源11からの光ビームを使用しない第1のフォーカス用光学系のみによってフォーカス制御が行われる。これらは自動的に行われるので、図5に示した従来の例のように切替器を設けて制御演算器の切替を行う必要がない。
【0039】
記録媒体に情報を記録する記録時の場合、記録用光源からの光ビームを使用する第2のフォーカス用光学系によってフォーカス制御が可能な時には、補正した目標値を基本制御系に供給する。それによって、記録用光学系とフォーカス用光学系の光軸の違いに起因した空気の揺らぎ等の影響を除去し高精度のフォーカス制御を行うことができる。
【0040】
記録媒体に情報を記録する記録時の場合、記録用光源からの光ビームを使用する第2のフォーカス用光学系によってフォーカス制御が可能でない時には、基本制御系の目標値が変わるだけであり、安定したフォーカス制御が得られる。
【0041】
例えば、ID・バーコードの書き込み等のように、記録用光源からの光ビームの光量が大きく変動する場合がある。このような場合、記録用光源からの光ビームを使用する第2のフォーカス用光学系によってフォーカス情報が得られない場合には、第1のフォーカス用光学系のみによってフォーカス制御が行われるが、第2のフォーカス用光学系によってフォーカス情報が得られる場合には、より高精度のフォーカス制御を実現することができる。
【0042】
以上本発明の実施例について詳細に説明してきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得ることは当業者にとって容易に理解されよう。
【0043】
【発明の効果】
本発明によると、記録媒体に情報を記録する記録時であっても、フォーカス状態を検出することができない時には、フォーカス用光源からの光ビームを使用してフォーカス状態を検出する第1のフォーカス用光学系によってフォーカス制御を行うから、常に正確なフォーカス制御がなされる利点がある。
【0044】
本発明によると、簡単な構成によって、記録媒体に情報を記録する記録時であっても、常に正確なフォーカス制御がなされる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ディスク原盤露光装置のフォーカス制御装置の例を示す説明図である。
【図2】本発明のフォーカス検出器の例の動作を説明するための説明図である。である。
【図3】本発明のフォーカス補正量演算器の例を説明するための説明図である。
【図4】従来の光ディスク原盤露光装置のフォーカス制御装置の例を示す図である。
【図5】従来の光ディスク原盤露光装置のフォーカス制御装置の例を示す図である。
【符号の説明】
10…記録媒体、 11…記録用光源、 12…光変調器、 13…四分の一波長板、 14…対物レンズ、 16…直動モータ、 17…切替器、 21…フォーカス用光源、 22…ダイクロイックミラー、 25…フォーカス検出器、26…加算器、 27…制御演算器、 32…ビームスプリッタ、 33…レンズ、 35…フォーカス検出器、 36…加算器、 37…制御演算器、 39…フォーカス補正量演算器
Claims (3)
- 記録用光源と対物レンズとを含む記録用光学系と、上記対物レンズを光軸方向に沿って移動させるための駆動機構と、フォーカス用光源からの光ビームを使用して上記対物レンズのフォーカス状態を検出し、該フォーカス状態に対応する信号を出力する第1のフォーカス用光学系と、上記記録用光源からの光ビームを使用して上記対物レンズのフォーカス状態を検出し、該フォーカス状態に対応する目標フォーカス位置信号を出力する第2のフォーカス用光学系と、上記第1及び第2のフォーカス用光学系の両方の出力信号に基づいて、上記駆動機構を制御する制御演算器とを有し、
上記第2のフォーカス用光学系は、上記記録用光源からの光ビームによってフォーカス状態を検出することができる時には、そのフォーカス状態に応じたフォーカス補正量を目標フォーカス位置信号として出力し、上記記録用光源からの光ビームによってフォーカス状態を検出することができない時には、目標フォーカス位置信号としてゼロを出力するように構成されているフォーカス制御装置。 - 請求項1記載のフォーカス制御装置において、
上記第2のフォーカス用光学系はフォーカス状態を検出するためのフォーカス検出器と該フォーカス検出器からの出力を入力してフォーカス補正量を出力するフォーカス補正量演算器とを有するフォーカス制御装置。 - 記録用光源と対物レンズとを含む記録用光学系と、上記対物レンズを光軸方向に沿って移動させるための駆動機構と、フォーカス用光源からの光ビームを使用して上記対物レンズのフォーカス状態を検出し、該フォーカス状態に対応する信号を出力する第1のフォーカス用光学系と、上記記録用光源からの光ビームを使用して、上記対物レンズのフォーカス状態を検出し、該フォーカス状態に対応する目標フォーカス位置信号を出力する第2のフォーカス用光学系と、上記第1及び第2のフォーカス用光学系の両方の出力信号に基づいて、上記駆動機構を制御する制御演算器とを有し、
上記第2のフォーカス用光学系は、上記記録用光源からの光ビームによってフォーカス状態を検出することができる時には、そのフォーカス状態に応じたフォーカス補正量を目標フォーカス位置信号として出力し、上記記録用光源からの光ビームによってフォーカス状態を検出することができない時には、目標フォーカス位置信号としてゼロを出力するように構成されている光ディスク原盤露光装置。
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