JPS6295742A - レ−ザ露光装置 - 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、例えば光デイスク原盤のカッティング等に用
いられるレーザ露光装置に係り、特に露光用レーザ光の
焦点を初期調整するための合焦検出装置に関する。

〔従来の技術〕

第８図に従来知られているこの種レーザ露光装置の概略
をしめす。

この図において、１は露光用レーザ、２は露光用レーザ
１から照射される露光用レーザ光、３は露光用レーザ光
２を所定の情報信号に従って変調するＥ、Ｏ変調器、４
は露光用レーザ光２を絞り込む対物レンズ、５は対物レ
ンズ４によって絞り込まれた露光用レーザ光２が照射さ
れる被加工物、６は上記露光用レーザ１から上記対物レ
ンズ４に露光用レーザ光２を導く光路、７，８．９は上
記光路６に配置されたビームスプリッタ、１０は反射鏡
、１１．１２は光路調整用のディテクタ、１３はホーカ
ス用レーザ、１４はホーカス用レーザ１３から照射され
るホーカス用レーザ光、１５は上記ホーカス用レーザ１
３から上記対物レンズ４にホーカス用レーザ光１４を導
く光路、１６は光路１５に配置されたビームスプリッタ
、１７はホーカス用光路１５を調整するためのディテク
タ、１８はスクリーン、１９は上記被加工物５からの反
射光を上記スクリーン１８に導く反射光路、２０，２１
゜２２．２３は上記反射光路１９に配置された反射鏡を
示している。

上記のように構成されたレーザ露光装置は、露光用レー
ザ１を作動すると、露光用レーザ光２がビームスプリッ
タ７、Ｅ、Ｏ変１１８３、ビームスプリッタ８，９、反
射鏡１０、対物レンズ４を介して被加工物５に照射され
る。また、ホーカス用レーザ１３を作動すると、ホーカ
ス用レーザ光１４がビームスプリッタ１６，９、反射鏡
１０、対物レンズ４を介して被加工物５に照射される。

被加工物５に照射されたホーカス用レーザ光１４は、被
加工物５の表面によって反射され、その反射光が対物レ
ンズ４、反射鏡１０、ビームスプリッタ９，１６を介し
てディテクタ１７に入射されると共に、対物レンズ４、
反射鏡１０、ビームスプリッタ９及び８、反射鏡２０．
２１．２２，２３゜を介してスクリーン１８上に投影さ
れる。

従来は、上記のようにしてスクリーン１８上に投影され
たホーカス用レーザ光１４の反射光を目視によって観察
し、該反射光の投影パターンガ円形（合焦時の反射光の
投影パターン）になるように上記対物レンズ４を上記被
加工物５に対して上下動し、露光用レーザ光２の焦点を
初期調整することが行われている。

尚、被加工物を回転駆動すると共に対物レンズ４及び反
射鏡１０を被加工物５の径方向に移送しての加工時にお
いては、被加工物５からの反射光を常にディテクタ１７
にて観察し、ディテクタ１７から出力されるホーカスエ
ラー電圧によって図示外のホーカス制御回路を駆動し、
上記ホーカスエラー電圧に応じて上記対物レンズ５を上
下動することによって、露光用レーザ光２の合焦が行わ
れる。

〔従来技術の問題点〕

上記したように、従来のレーザ露光装置は、被加工物５
からのホーカス用レーザ光１４の反射光−をスクリーン
１８に投影し、肉眼をもってその投影パターンを認識す
ることによって露光用レーザ光２の初期焦点調整を行う
ようになっているため、オペレータが眼を傷めるおそれ
がある。今のところ、この操作によってオペレータが眼
を傷めたという具体的な報告はなされていないが、新た
な労働災害を未然に防止する意味からも、エネルギー密
度の高いレーザ光を直接肉眼にて観察するような装置は
極力避けるべきである。

また、叙上の如〈従来のレーザ露光装置は、スクリーン
１８に投影された反射光のパターンが合焦時のパターン
になるように、当該反射光のパターンを目視しなから合
焦操作を行うようになっているので、オペレータのくせ
等の誤差が入り易く、短時間で正確な合焦操作を行うこ
とが難しいという問題がある。露光用レーザ光２の合焦
が正確に行われないと、被加工物５の加工精度が劣化す
るという不具合を生じる。例えば、上記レーザ露光装置
を光デイスク原盤のカッティング装置として適用する場
合においては、グループまたはビット等の凹凸の形状を
正確にカッティングすることができず、該光デイスク原
盤から複製される光ディスクのＳ／Ｎ比が劣化するとい
う問題を生ずる。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、スクリーンに投影されたホーカス用レーザ光
を肉眼で観察することによって露光用レーザ光の合焦を
行う従来技術の問題点、即ち、オペレータの眼の損傷及
び合焦の不正確さを解消するため、従来のスクリーンに
代えて、被加工物上よおけるホーカス用レーザ光の収束
収態を検出する円柱レンズと、該円柱レンズからの透過
光の強度分布を検知する４分割ホトダイオードと、該４
分割ホトダイオードを構成する各素子の出力差からホー
カスエラーの方向及び大きさを検出する検出器と、該検
出器の検出データを表示する表示器とから成る合焦検出
装置を備えたことを特徴とするものである。

〔実施例〕

第１図に本発明に係るレーザ露光装置の一実施例を示す
。

この図において、３１は円柱レンズ、３２は４分割ホト
ダイオード、３３は差動アンプ、３４は符号検出器、３
５は絶体値検出器、３６は表示装置を示し、その他第　
図に示したと同様の部材及び光路等については同一の符
号が表示されている。

上記円柱レンズ３１は、断面の形状が略かまぼこ形を為
す光学レンズであって、その曲面側に入射される入射光
の焦点位置によって、平面側に透過する透過光のパター
ンを変化する機能を有する。

この円柱レンズ３１は、対物レンズ５によるホーカス用
レーザ光１５の焦点が被加工物５の表面に合致している
とき、円柱レンズ３１からの透過光が４分割ホトダイオ
ード３２上に円形の像を結ぶような位置関係をもって、
４分割ホトダイオード３２の前方に配置される。

４分割ホトダイオード３２は、４つの光電素子３２ａ、
３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを同一平面上にサイクリックに
配置したものであって、各光電素子３２ａ、３２ｂ、３
２ｃ、３２ｄに照射されたレーザ光のエネルギーに応じ
た電圧が各光電素子から出力されるようになっている。

差動アンプ３３は、上記した４分割ホトダイオードを構
成する４つの光電素子３２ａ、３２ｂ。

３２ｃ、３２ｄのうち、１つ置いて斜め方向に配置され
る２つの光電素子３２ａと３２ｃ、及び３２ｂと３２ｄ
の合成電圧を２つの入力端子に入力し、各組の電圧の差
を出力端子から取り出すようになっている。

符号検出器３４は、上記差動アンプ３３の出力の符号を
検出する回路から構成されており、また、絶体値検出器
３５は、上記差動アンプ３３の出力値を検出する回路か
ら構成されている。

表示装置３６は、上記符号検出器３４及び絶体値検出器
３５によって検出された上記差動アンプ３３の出力の符
号及び絶体値を、電圧値としてデジタル表示するように
なっている。

以下、上記のように構成された合焦装置を備えたレーザ
露光装置の合焦操作について説明する。

従来技術の説明欄において詳細に説明したように、露光
用レーザ１を作動すると、露光用レーザ光２が所定の光
路６を通って被加工物５上に照射される。また、ホーカ
ス用レーザ１３を作動すると、ホーカス用レーザ光１４
が所定の光路１５を通って被加工物５上に照射される。

被加工物５にて反射されたホーカス用レーザ光１４は所
定の光路１９に導かれて、円柱レンズ３１に入射される
。

ホーカス用レーザ光１５が被加工物５の表面に合焦され
ている場合には、第２図に示すように、被加工物５から
の反射光１９が円柱レンズ３１の曲面３１ａに合焦し、
第３図に示すように、４分割ホトダイオード３２に円形
の透過光の像を結像する。この場合には、４分割ホトダ
イオード３２を構成する４つの光電素子のうち、２つの
光電素子３２ａと３２ｃの合成電圧と、他の２つの光電
素子３２ｂと３２ｄの合成出力電圧との差はＯになり、
その旨が表示装置３６に表示される。従って、オペレー
タは、対物レンズ４を上下動する必要がないことを知る
ことができる。

被加工物５が遠すぎる場合には、第４図に示すように、
被加工物５からの反射光１９が円柱レンズ３１の曲面３
１ａよりも外側に合焦し、第５図に示すように、光電素
子３２ｂ、３２ｄ側に長く、光電素子３２ａ、３２ｃ側
に短かい偏平の像を４分割ホトダイオード３２上に結像
する。この場合には、光電素子３２ａと３２ｃの合成出
力電圧よりも光電素子３２ｂと３２ｄの合成出力電圧の
方が大きくなり、差動アンプ３３からは一■の電圧が出
力される。これに従い、表示装置３６には、その出力の
符号と電圧値とが表示される。

また、被加工物５が近すぎる場合には、第６図に示すよ
うに、被加工物５からの反射光１９が円柱レンズ３１の
曲面３１ａよりも内側に合焦し、第７図に示すように、
光電素子３２ａ、３２ｃ側に長く、光電素子３２ｂ、３
２ｄ側に短かい偏平の像を４分割ホトダイオード３２上
に結像する。

この場合には、光電素子３２ａと３２ｃの合成出力電圧
の方が光電素子３２ｂと３２ｄの合成出力電圧よりも大
きくなるので、差動アンプ３３からは＋■の電圧が出力
される。これに従い、表示装置３３には、その出力の符
号と電圧値とが表示される。オペレータは、当該表示装
置３６の表示が０になるように対物レンズ４を被加工物
５に対して上下動することによって、露光用レーザ光２
の焦点を初期調整することができる。

以上の如く、上記実施例のレーザ露光装置は、表示装置
３６の表示を観察しながら露光用レーザ光２の焦点を調
整するようにしたので、オペレータの眼を傷めるおそれ
が全くない。また、いわゆる零位法によって焦点を調整
するようにしたので、計測理論上、より正確な焦点調整
が可能になり、かかるレーザ露光装置を光デイスク原盤
のカッティング装置に適用した場合には、Ｓ／Ｎ比の高
い光ディスクを作製することができる。

尚、上記実施例においては、表示装置３６として、差動
アンプ３３の出力電圧値をそのまま表示する表示装置を
用いた場合について説明したが、本発明の要旨はこれに
限定されるものではなく、差動アンプ３３の出力電圧値
を、例えば対物レンズ４の操作量など、適宜の物理量に
変換して表示する表示装置を用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ボーカス用レー
ザ光を肉眼で観察することなく露光用レーザ光の焦点調
整を行うことができるので、従来のように、オペレータ
が眼を傷めるおそれが全くない。また、いわゆる零位法
によって露光用レーザ光の焦点調整を行うようにしたの
で、計測理論上、より正確な焦点調整を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ露光装置の一例を示す光回
路図、第２図乃至第７図は本発明による焦点調整方法の
原理を示す説明図、第８図は従来のレーザ露光装置の一
例を示す光回路図である。 １・・・・・・露光用レーザ、３Ｅ、０・・・・・・変
調器、４・・・・・・対物レンズ、５・・・・・・被加
工物、１３・・・・・・ホーカス用レーザ、１８・・・
・・・スクリーン、３１・・・・・・円柱レンズ、３２
・・・・・・４分割ホトダイオード、３３・・・・・・
差動アンプ、３４・・・・・・符号検出器、３５・・・
・・・箱体値検出器、３６・・・・・・表示装置。 第１図 １：　露光用レー＋ｒ　　　　　３Ｉ：　円柱レンス１
３：　　ＥＯ’＆言４器　　　　　　　　３２：４＋富
ζ」本トダイオー片４：　対物レンズ　　　　　３３：
差重力アンプ５：　被加工物　　　　　３４：符号検出
器１３：　　ホーカス用し一ザ　　　３５：　　箱体値
検出器Ｉ７．　　ディテクタ　　　　　　　　３６：　
　灸示茨置第２図 第４図 第３図 第５図 Ｖ 第６図 第７図 ＋Ｖ 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 露光用レーザから対物レンズを介して被加工物上に露光
   用レーザ光を照射する光路と、ホーカス用レーザから上
   記対物レンズを介して被加工物上にホーカス用レーザ光
   を照射する光路と、上記被加工物によつて反射されたホ
   ーカス用レーザ光の反射光からホーカスエラーを検出す
   るための検出装置を備えたレーザ露光装置において、上
   記検出装置として、上記被加工物上におけるホーカス用
   レーザ光の収束状態を検出する円柱レンズと、該円柱レ
   ンズからの透過光の強度分布を検知する４分割ホトダイ
   オードと、該４分割ホトダイオードを構成する各光電素
   子の出力差からホーカスエラーの方向及び大きさを検出
   する検出器と、該検出器の検出データを表示する表示装
   置とから成る検出装置を備えたことを特徴とするレーザ
   露光装置。