JPH0487033A - 原盤露光装置のフォーカスサーボ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原盤露光装置のフォーカスサーボ装置に関す
る。

〔発明の概要〕

本発明は、記録用光をダイクロイックミラーを通じて、
対物レンズに入射させて集束せしめ、その集束光を原盤
上の感光層上に照射して情報の記録を行うと共に、記録
光とは異なる波長を有し、感光層に何等の影響も及ぼさ
ない位置検出用光を、偏光ビームスプリッタ、１／４波
長板及びダイクロイツクミラーを経て、記録用光に対し
離軸した状態で対物レンズに入射させて集束せしめ、そ
の集束光を感光層に入射せしめ、その反射光を対物レン
ズ、グイクオロイ・７クミラー、１／４波長板及び偏光
ビームスプリッタを経て光検出器に入射せしめ、光検出
器からの検出出力に基づいて、対物レンズのフォーカス
エラー信号を検出し、フォーカスエラー信号に基づいて
、対物レンズの駆動手段制御信号を供給するようにした
原盤露光装置のフォーカスサーボ装置において、記録用
光を発生する記録用光源及びダイクロイックミラー間の
記録用光の光路上に、凸レンズを挿入して、対物レンズ
から出射する集束記録用光の集束点が、凸レンズがない
場合に比べて、対物レンズ側により接近するようにした
ことにより、記録用光の波長が短く成っても、対物レン
ズのフォーカスサーボ精度を高くすることのできるもの
を得ることができるようにしたものである。

〔従来の技術〕

先ず、従来の離軸法と称される原盤露光装置のフォーカ
スサーボ装置の原理を、第３図を参照して説明する。記
録光の光軸から離軸して、光軸に対し垂直な光検出面上
の点ａから出射した発散する位置検出光が、対物レンズ
で集束され、細線で示した光軸に対し垂直な反射面で反
射され、その反射光が対物レンズを通過して、光検出面
上の元の点ａに戻るとき（この場合に、図示を省略した
記録光が対物レンズに入射して集束せしめられ、集束光
が細線で示す反射面上に焦点を結ぶ如く、入射している
ものとする）、光軸に対し垂直に、反射面の位置が細線
で示す位置から太線で示す位置にＣだけ光検出面から遠
ざかる方向に偏移すると、光検出面上の点ａから出射し
た発散する位置検出光は、対物レンズで集束され、太線
で示した反射面で反射され、その反射光が対物レンズを
通過して、光検出面上の点ａからｄだけ離れた他の点す
に戻る。かくして、反射面の光軸に対し垂直な偏位Ｃが
、光軸に対し垂直な検出面内の偏位ｄとして検出される
。このときは、対物レンズを出射した集束記録光は、太
線で示す反射面に焦点を結んでいない。そこで、このｄ
がＯに成るように、対物レンズを光軸方向、この場合は
、光検出面に近づく方向に移動させれば、対物レンズを
出射した集束記録光は、再び反射面上に焦点を結ぶこと
に成る。

次にかかる離軸法と称される原盤露光装置のフォーカス
サーボ装置の実際的な従来例を、第４図を参照して説明
する。光軸Ｏ上の、情報によって変調された発散記録用
レーザー光（１）が、ダイクロイックミラー（２）を通
過して対物レンズ（３）に入射して集束せしめられ、そ
の集束光がガラス原盤（４）上に塗布されているフォト
レジスト層（５）に焦点を結ぶ如く入射して、そのフォ
トレジスト層（５）を情報に応じて露光して、情報の記
録を行う。

尚、フォトレジスト層（５）の露光された部分は、アル
カリ可溶性と成り、後にこのガラス原盤（４）をアルカ
リ液に浸すと、フォトレジスト層（５）の露光した部分
がアルカリ液に溶出する。

レーザー光源（６）からの位置検出用レーザー光（７）
が、偏光ビームスプリンタ（８）の反射面で反射されて
その光路が９０°変更せしめられた後、１／４波長板（
９）を通過し、その後ダイクロイックミラー（２）の反
射面で反射されて、その光路が更に９０°変更せしめら
れた後、光軸０と離軸して対物レンズ（３）に入射して
集束せしめられ、その集束光がガラス原盤（４）のフォ
トレジスト層（５）で反射された後、再び対物レンズ（
３）を通過し、ダイクロイックミラー（２）の反射面で
反射され、１／４波長板（９）及び偏光ビームスプリッ
タ（８）を通過して、光検出器（１０）に入射する。

光検出器（１０）は、その検出面が２分割されており、
ガラス原盤（４）の光軸０と垂直な方向の移動に応じて
、光検出器（１０）の検出面に入射する入射光が、その
検出面の分割線と垂直な方向に移動するように、構成さ
れている。そして、この光検出器（１０）の２分割検出
面からの検出出力の差に応じて、対物レンズ（３）に設
けられたボイスコイル（図示せず）を駆動し、これによ
って、２分割検出面からの検出出力の差がＯに成るよう
に、対物レンズ（３）を光軸０方向に移動させる。

記録用レーザー光（１）としては、Ａｒレーザー光源か
らの波長が４５７９オングストロームのレーザー光、Ｈ
ｅ−Ｃｄレーザー光源からの波長が４４１６オングスト
ロームのレーザー光等が用いられる。又、位置検出用レ
ーザー光としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光源からの波長
が６３２８オングストロームのレーザー光等が用いられ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、光ディスクの高密度化に伴い、記録レーザー
光の短波長化が進むにつれて、記録レーザー光と位置検
出用レーザー光との対物レンズにおける色収差が増大し
、即ち、記録レーザー光と位置検出用レーザー光との対
物レンズよる集束光の焦点位置のずれが大きく成る。又
、記録用レーザー光の波長が紫外領域に達すると、対物
レンズの材質が、例えば石英ガラス等に限られてしまい
、原理的に対物レンズの色消しが不可能に成ってしまう
。

従って、記録レーザー光（１）の波長が左程短くない場
合は、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光源（６）からの波長が６３
２８オングストロームの位置検出用レーザー光（７）を
用いた場合、第５図に示すように、ガラス原盤（４）の
フォトレジスト層（５）からの反射光は光検出器（１０
）に戻るが、記録レーザー光（１）の波長が紫外領域に
達する程短く成ると、使用する対物レンズ（例えば、石
英ガラス）（３）では色消しが不可能に成り、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザー光源（６）からの波長が６３２８オングスト
ロームの位置検出用レーザー光（７）を用いた場合、極
端な場合は、第６図に示すように、記録用レーザー光（
１）と、位置検出用レーザー光（７）との集束点が大き
く異なり、記録用レーザー光（１）のガラス原盤（４）
のフォトレジスト層（５）からの反射光は光検出器（１
０）を大きく外れて、ガラス原盤（４）の位置検出はで
きず、従って、対物レンズ（３）のフォーカスサーボは
不可能に成ってしまう。又、位置検出用レーザー光（７
）の戻り光が光検出器（１０）に戻って来る場合であっ
ても、対物レンズ（３）に対するフォーカスサーボの精
度は著しく低下してしまう。

かかる点に鑑み、本発明は、記録光の波長が短く成って
も、対物レンズのフォーカスサーボ精度を高くすること
のできる原盤露光装置のフォーカスサーボ装置を提案し
ようとするものである。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は、記録用光（１）をダイクロイックミラー（２
）を通じて、対物レンズ（３）に入射させて集束せしめ
、その集束光を原盤（４）上の感光層（５）上に照射し
て情報の記録を行うと共に、記録光（１）とは異なる波
長を有し、感光層（５）に何等の影響も及ぼさない位置
検出用光（７）を、偏光ビームスプリンタ（８）　、１
　／、４波長板（９）及びダイクロイックミラー（２）
を経て、記録用光に対し離軸した状態で、対物レンズ（
３）に入射させて集束せしめ、その集束光を感光層（５
）に入射せしめ、その反射光を対物レンズ（３）、ダイ
クロイックミラー（２）、１／４波長板（９）及び偏光
ビームスプリンタ（８）を経て光検出器（１０）に入射
せしめ、光検出５（１０）からの検出出力に基づいて、
対物レンズ（３）ノフォーカスエラー信号を検出し、フ
ォーカスエラー信号に基づいて、対物レンズ（３）の駆
動手段（１３）に制御信号を供給するようにした原盤露
光装置のフォーカスサーボ装置において、記録用光（７
）を発生する記録用光源（６）及びダイクロイックミラ
ー（２）間の記録用光（７）の光路上に、凸レンズ（１
４）を挿入して、対物レンズから出射する集束記録用光
の集束点が、凸レンズがない場合に比べて、対物レンズ
側により接近するようにしたものである。

〔作用〕

かかる本発明によれば、位置検出用光（７）を、偏光ビ
ームスプリンタ（８）、１／４波長板（９）及びダイク
ロイックミラー（２）並びに凸レンズ（１４）を経て、
記録用光に対し離軸した状態で、対物レンズ（３）を通
じて感光層（５）に入射せしめ、その反射光を対物レン
ズ（３）、ダイクオロインクミラ−（２）　、１／４波
長板（９）及び偏光ビームスプリッタ（８）並びに凸レ
ンズ（１４）を経て光検出器（１０）に入射せしめる。

そして、光検出器（１０）からの検出出力に基づいて、
対物レンズ（３）のフォーカスエラー信号を検出し、フ
ォーカスエラー信号に基づいて、対物レンズ（３）の駆
動手段（１３）に制御信号を供給する。

〔実施例〕

以下に、第１図を参照して、本発明の詳細な説明するも
、第１図において、第４図と対応する部分には、同一符
号を付して、重複説明を省略する。この実施例において
、記録用光（７）を発生する記録用光源（６）及びダイ
クロイックミラー（２）間の記録用光（７）の光路上、
この例では、偏光ビームスプリンタ（８）及び１／４波
長板（９）間に凸レンズ（１４）を挿入する。尚、この
凸レンズ（１４）は、ダイクロイックミラー（２）及び
１／４波長板（９）間、又は、レーザー光源（６）及び
偏光ビームスプリッタ（８）間に挿入するようにしても
良い。

レーザー光源（６）からの位置検出用レーザー光（平行
光）（７）が、偏光ビームスプリッタ（８）の反射面で
反射されてその光路が９０°変更せしめられた後、凸レ
ンズ（１４）に入射して集束せしめられ、その集束光が
１／４波長板（９）を通過し、その後、ダイクロイック
ミラー（２）の反射面で反射されて更にその光路が９０
’変更せしめられた後、光軸０と離軸して対物レンズ（
３）に入射して更に集束せしめられ、その集束光がガラ
ス原盤（４）のフォトレジスト層（５）で反射された後
、再び対物レンズ（３）を通過し、ダイクロイックミラ
ー（２）の反射面で反射され、１／４波長板（９）及び
凸レンズ（１４）を通過し、更に、偏光ビームスプリ・
ツタ（８）を通過して、光検出器（１０）に入射する。

光検出器（１０）は、その検出面が２分割されており、
ガラス原盤（４）の光軸Ｏと垂直な方向の移動に応じて
、光検出器（１０）の検出面に入射する入射光が、その
検出面の分割線と垂直な方向に移動するように、構成さ
れている。そして、この光検出器（１０）の２分割検出
面（１０４）　、（ＩＯＢ）からの検出出力が減算器（
１１）に供給されて減算され、その差の出力が増幅器（
１２）を通じて、対物レンズ（３）を光軸０方向に移動
させるボイスコイル（１３）に供給される。これによっ
て、２分割検出面（ＩＯＡ）、（１０Ｂ）からの検出出
力の差がＯに成るように、対物レンズ（３）を光軸Ｏ方
向に移動させる。

次に、第２図を参照して、凸レンズ（１４）を設けた意
義について説明する。対物レンズ（３）の焦点距離をＦ
、凸レンズ（１４）の焦点距離をｆとする。

従って、対物レンズ（３）に破線で示す平行光を入射さ
せれば、その出射光は対物レンズ（３）からＦだけ離れ
た位置で焦点を結ぶことは明白である。

次に、対物レンズ（３）及び凸レンズ（１４）間の距離
をＬとし、凸レンズ（１４）に実線で示す平行光を入射
させると、その出射光は凸レンズ（１４）からｆだけ離
れた位置で焦点を結び、その後発散して対物レンズ（３
）に入射し、その出射光は集束光で、対物レンズ（３）
からａだけ離れた位置で焦点を結ぶ。

この場合に、凸レンズ（１４）及び対物レンズ（３）か
ら成る光学系に、レンズの公式を通用すると次式が成立
する。

１／ａ＋１／　（Ｌ−ｆ）　−１／Ｆ　　−（１）ここ
で、ａ＜Ｆと成るためには、 １　／　ａ　＞　１　／　Ｆ　　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（２）が必要で、これを変形
すると、 １　／　ａ〜１／Ｆ＞０　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（３）に成る。この（３）式を（１）式に
代入すると、−１／　（Ｌ−ｆ）＞０　　・・・・・・
・・・・・・・・・・（４）と成り、これを変形すると
、 ｆ＞Ｌ　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（５）と成る。

しかして、この（５）式の条件を満足させれば、平行光
の記録用レーザー光を凸レンズ（１４）に入射させたと
き、対物レンズ（３）からの集束光は、凸レンズ（１４
）がないときに比べて、対物レンズ（３）のより接近し
た位置で焦点を結ぶことが分かる。

次に、ａを、 ａ＝ｘＦ　（ｘ＜１）　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（６）と置き、これを式（１）に代入すると
、１／ｘＦ＋１／　　（Ｌ−ｆ）＝１／Ｆ　　−−−−
＜７）と成り、これを変形すると、 ｆ＝Ｌ−ｘＦ／（１−ｘ）　　　・・・・・・・・・−
（８）と成る。この（８）式を満足するように、凸レン
ズ（１４）の焦点距離ｆを設定すれば良い。

ここで、Ｌ＝２００ｍｍ、Ｆ＝２ｍｍ、ｘ＝１／２と置
くと、 ｆ＝２００　２＝１９８　　（ｍｍ） と成る。

〔発明の効果〕

上述せる本発明によれば、記録用光をダイクロイックミ
ラーを通じて、対物レンズに入射させて集束せしめ、そ
の集束光を原盤上の感光層上に照射して情報の記録を行
うと共に、記録光とは異なる波長を有し、感光層に何等
の影響も及ぼさない位置検出用光を、偏光ビームスプリ
ッタ、１／４波長板及びダイクロイックミラーを経て、
記録用光に対し離軸した状態で対物レンズに入射させて
集束せしめ、その集束光を感光層に入射せしめ、その反
射光を対物レンズ、ダイクオロイフクミラ１／４波長板
及び偏光ビームスプリンタを経て光検出器に入射せしめ
、光検出器からの検出出力に基づいて、対物レンズのフ
ォーカスエラー信号を検出し、フォーカスエラー信号に
基づいて、対物レンズの駆動手段に制御信号を供給する
ようにした原盤露光装置のフォーカスサーボ装置におい
て、記録用光を発生する記録用光源及びダイクロイック
ミラー間の記録用光の光路上に、凸レンズを挿入して、
対物レンズから出射する記録用光の集束点が、凸レンズ
がない場合に比べて、対物レンズ側により接近するよう
にしたことにより、記録用光の波長が短く成っても、対
物レンズのフォーカスサーボ精度を高くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す配置図、第２図は実施例
の説明図、第３図は離軸法の説明図、第４図は従来例を
示す配置図、第５図は及び第６図は従来例の説明図であ
る。 （１）は記録用レーザー光、（２）はダイクロイックミ
ラー、（３）は対物レンズ、（４）はガラス原盤、（５
）はフォトレジスト層、（６）はレーザー光源、（７）
は位置検出用レーザー光、（８）は偏光ビームスプリッ
タ、（９）は１／４波長板、（１０）は光検出器、（１
１）は減算器、（１２）は増幅器、（１３）はボイスコ
イル、（１４）は凸レンズである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 記録用光をダイクロイックミラーを通じて、対物レンズ
   に入射させて集束せしめ、その集束光を原盤上の感光層
   上に照射して情報の記録を行うと共に、上記記録光とは
   異なる波長を有し、上記感光層に何等の影響も及ぼさな
   い位置検出用光を、偏光ビームスプリッタ、１／４波長
   板及び上記ダイクロイックミラーを経て、上記記録用光
   に対し離軸した状態で上記対物レンズに入射させて集束
   せしめ、その集束光を上記感光層に入射せしめ、その反
   射光を上記対物レンズ、上記ダイクオロイックミラー、
   上記１／４波長板及び上記偏光ビームスプリッタを経て
   光検出器に入射せしめ、該光検出器からの検出出力に基
   づいて、上記対物レンズのフォーカスエラー信号を検出
   し、該フォーカスエラー信号に基づいて、上記対物レン
   ズの駆動手段に制御信号を供給するようにした原盤露光
   装置のフォーカスサーボ装置において、 上記記録用光を発生する記録用光源及び上記ダイクロイ
   ックミラー間の上記記録用光の光路上に凸レンズを挿入
   して、上記対物レンズから出射する集束記録用光の集束
   点が、上記凸レンズがない場合に比べて、上記対物レン
   ズ側により接近するようにしたことを特徴とする原盤露
   光装置のフォーカスサーボ装置。