專利名稱：距離變化檢測(cè)方法及距離變化檢測(cè)裝置、聚焦控制方法及聚焦控制裝置、以及全反射光檢 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進(jìn)行例如光學(xué)系統(tǒng)·被照射體(例如光學(xué)記錄媒體等)之間的距離變化的檢測(cè)及該距離的控制的距離變化檢測(cè)方法、距離變化檢測(cè)裝置、聚焦控制方法、聚焦控制裝置、以及全反射光檢測(cè)方法，特別適合應(yīng)用于設(shè)置了使立體遮蔽透鏡、立體遮蔽反射鏡等之類的數(shù)值孔鏡變大的光學(xué)裝置的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通過(guò)使激光束縮小到直徑一定的微小光點(diǎn)后照射在光學(xué)記錄媒體的記錄面上，能進(jìn)行對(duì)光盤(pán)信息的記錄和再生。
為了在記錄面上照射這樣形成的光點(diǎn)直徑一定的激光束，必使用來(lái)激光束聚焦的物鏡和光盤(pán)間的距離位于能使物鏡的聚焦位置與記錄面的偏移收斂在物鏡的焦深的范圍內(nèi)。
因此，在進(jìn)行光盤(pán)再生(在改寫(xiě)型光盤(pán)的情況下記錄及再生)的光盤(pán)激勵(lì)裝置和光盤(pán)原盤(pán)的暴光裝置中，檢測(cè)物鏡·光盤(pán)間距離的變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果使物鏡沿著激光束的光軸方向移動(dòng)，進(jìn)行該距離的控制(聚焦控制)。
迄今，作為該聚焦控制方法，雖然采用了例如離軸法、非點(diǎn)象差法、刀刃法等，但這些方法都是利用來(lái)自光盤(pán)的信號(hào)記錄面的反射光檢測(cè)物鏡·光盤(pán)間距離變化的方法。
但是，近年來(lái)，為了適應(yīng)光盤(pán)的高密度化的需要而使光點(diǎn)直徑更加微小，通過(guò)使形成切掉球形透鏡的一部分的形狀的高折射率的透鏡即立體遮蔽物鏡(SIL)介于物鏡和光盤(pán)之間，并使球面和其相反側(cè)的表面分別朝向物鏡和光盤(pán)，能實(shí)現(xiàn)比物鏡本身的數(shù)值孔徑大的數(shù)值孔徑(例如比1大的數(shù)值孔徑)。另外，采用立體遮蔽反射鏡(SIM)也能實(shí)現(xiàn)大的數(shù)值孔徑。
而且，在數(shù)值孔徑比1大的情況下，因?yàn)槿绻鸖IL·光盤(pán)間的距離超過(guò)近場(chǎng)(激光的波長(zhǎng)左右的范圍)，則照射在光盤(pán)上的激光束的強(qiáng)度顯著降低，所以需要進(jìn)行使該距離在近場(chǎng)范圍內(nèi)呈一定的聚焦控制。
但是，在近場(chǎng)這樣的非常狹小的范圍內(nèi)，因?yàn)榧词垢淖僑IL·光盤(pán)間的距離，來(lái)自光盤(pán)的反射光的變化也很微小，所以根據(jù)該反射光的變化而高精度地檢測(cè)物鏡·光盤(pán)間距離的變化是困難的。
因此，在使SIL介于物鏡和光盤(pán)之間的情況下，難以用現(xiàn)有的聚焦控制方法進(jìn)行高精度的聚焦控制。
在獲得光盤(pán)等信息記錄媒體用的原盤(pán)制作的暴光裝置等的光束照射裝置中，也有同樣的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于提供一種距離變化檢測(cè)方法、距離變化檢測(cè)裝置、聚焦控制方法、聚焦控制裝置、以及全反射光檢測(cè)方法，在設(shè)置了使SIL、SIM之類的使數(shù)值孔徑變大的光學(xué)裝置的情況下，這些方法及裝置能高精度地檢測(cè)SIL或SIM與光盤(pán)間距離的變化，而進(jìn)行高精度的聚焦控制。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明提出了一種距離變化檢測(cè)方法，該方法是檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中的第2光學(xué)裝置和光學(xué)記錄媒體之間的距離變化的方法，上述光學(xué)系統(tǒng)具有使應(yīng)照射在記錄媒體上的光聚焦的第1光學(xué)裝置、以及為了實(shí)現(xiàn)比第1光學(xué)裝置的數(shù)值孔徑大的數(shù)值孔徑而介于第1光學(xué)裝置與光學(xué)記錄媒體之間的第2光學(xué)裝置，在上述距離變化檢測(cè)方法中，檢測(cè)以數(shù)值孔徑比規(guī)定值大的入射角從第1光學(xué)裝置入射到第2光學(xué)裝置后在第2光學(xué)裝置中與光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光，根據(jù)該反射光的光量檢測(cè)距離的變化。
在該距離變化檢測(cè)方法中，用立體遮蔽透鏡或立體遮蔽反射鏡作為第2光學(xué)裝置，能檢測(cè)以數(shù)值孔徑比1大的入射角從第1光學(xué)裝置入射到第2光學(xué)裝置后在與第2光學(xué)裝置中與光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光。
本發(fā)明提出了一種距離變化檢測(cè)裝置，該裝置是檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中的第2光學(xué)裝置和光學(xué)記錄媒體之間的距離變化的裝置，上述光學(xué)系統(tǒng)具有使應(yīng)照射在記錄媒體上的光聚焦的第1光學(xué)裝置、以及為了實(shí)現(xiàn)比第1光學(xué)裝置的數(shù)值孔徑大的數(shù)值孔徑而介于第1光學(xué)裝置與光學(xué)記錄媒體之間的第2光學(xué)裝置，上述距離變化檢測(cè)裝置備有檢測(cè)以數(shù)值孔徑比規(guī)定的值大的入射角從第1光學(xué)裝置入射到第2光學(xué)裝置后在第2光學(xué)裝置中與光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光的光檢測(cè)裝置；以及根據(jù)該光檢測(cè)裝置檢測(cè)的反射光的光量，檢測(cè)上述距離的變化的檢測(cè)裝置。
在該距離變化檢測(cè)裝置中，用立體遮蔽透鏡或立體遮蔽反射鏡作為第2光學(xué)裝置，利用光檢測(cè)裝置能檢測(cè)以數(shù)值孔徑比1大的入射角從第1光學(xué)裝置入射到第2光學(xué)裝置后在第2光學(xué)裝置中與光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光。
本發(fā)明提出了一種聚焦控制方法，該方法是控制光學(xué)系統(tǒng)中的第2光學(xué)裝置和光學(xué)記錄媒體之間的距離的聚焦控制方法，上述光學(xué)系統(tǒng)具有使應(yīng)照射在記錄媒體上的光聚焦的第1光學(xué)裝置、以及為了實(shí)現(xiàn)比第1光學(xué)裝置的數(shù)值孔徑大的數(shù)值孔徑而介于第1光學(xué)裝置與光學(xué)記錄媒體之間的第2光學(xué)裝置，在上述聚焦控制方法中，檢測(cè)以數(shù)值孔徑比規(guī)定值大的入射角從第1光學(xué)裝置入射到第2光學(xué)裝置后在第2光學(xué)裝置中與光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光，根據(jù)該反射光的光量檢測(cè)上述距離的變化，根據(jù)該檢測(cè)的結(jié)果控制上述距離。
本發(fā)明提出了一種聚焦控制方法，作為匯聚透鏡的聚焦控制方法是這樣一種方法利用正壓空氣使匯聚透鏡在被照射體的上面上浮，利用負(fù)壓空氣將匯聚透鏡吸引到被照射體一側(cè)附近。
在該聚焦控制方法中，通過(guò)控制空氣壓力來(lái)控制匯聚透鏡與被照射體之間的距離。
另外，在利用該空氣壓力的聚焦控制方法中，能利用電氣驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)匯聚透鏡，修正焦點(diǎn)位置。
本發(fā)明提出了一種聚焦控制裝置，該裝置是控制光學(xué)系統(tǒng)中的第2光學(xué)裝置和光學(xué)記錄媒體之間的距離的聚焦控制裝置，上述光學(xué)系統(tǒng)具有使應(yīng)照射在記錄媒體上的光聚焦的第1光學(xué)裝置、以及為了實(shí)現(xiàn)比第1光學(xué)裝置的數(shù)值孔徑大的數(shù)值孔徑而介于第1光學(xué)裝置與光學(xué)記錄媒體之間的第2光學(xué)裝置，上述聚焦控制裝置備有檢測(cè)以形成數(shù)值孔徑比規(guī)定值大的入射角從第1光學(xué)裝置入射到第2光學(xué)裝置后在第2光學(xué)裝置中與光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光的光檢測(cè)裝；根據(jù)該光檢測(cè)裝置檢測(cè)出的反射光的光量，檢測(cè)上述距離的變化的檢測(cè)裝置；以及根據(jù)該檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果，控制聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)的控制裝置。
另外，本發(fā)明提出了一種全反射光檢測(cè)方法，作為全反射光檢測(cè)方法是這樣一種方法，即使激光束透過(guò)偏振光分離器及1／4波片，入射到包含立體遮蔽透鏡或立體遮蔽反射鏡的匯聚透鏡，使從匯聚透鏡返回的光再入射到偏振光分離器，分離到與入射射束源不同的方向，檢測(cè)來(lái)自匯聚透鏡的全反射光。
另外，本發(fā)明提出了一種全反射光檢測(cè)方法，該方法在從包含立體遮蔽透鏡或立體遮蔽反射鏡的匯聚透鏡返回的光的光路上，配置遮光掩模，在返回光中用包含匯聚透鏡端面的多個(gè)面遮住相干光，檢測(cè)在匯聚透鏡底面上全反射的光。
提出這些發(fā)明的根據(jù)如下。
已經(jīng)以物鏡及SIL為例說(shuō)明過(guò)，在用第1光學(xué)裝置(相當(dāng)于物鏡)和第2光學(xué)裝置(相當(dāng)于SIL)實(shí)現(xiàn)的數(shù)值孔徑比規(guī)定值變大的情況下，如果第2光學(xué)裝置·光學(xué)記錄媒體間的距離超過(guò)近場(chǎng)，則照射在光學(xué)記錄媒體上的激光束的強(qiáng)度顯著降低。
其原因如下，在SIL與光學(xué)記錄媒體接觸時(shí)，以數(shù)值孔徑比規(guī)定值大的入射角，從物鏡入射到SIL的光(以下也稱作入射光的“高頻分量”)幾乎全部透過(guò)SIL中與光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面(以下也稱作“相對(duì)面”)照射到光學(xué)記錄媒體上，與此相反，隨著SIL離開(kāi)光學(xué)媒體，在該相對(duì)面上反射的高頻分量的反射率急劇增加，如果SIL離開(kāi)光學(xué)媒體的距離超過(guò)近場(chǎng)，則該高頻分量幾乎被該相對(duì)面100％地反射。
這樣，即使在近場(chǎng)這樣的非常狹小的范圍內(nèi)，用該相對(duì)面反射的高頻分量的反射光的光量變化也非常大。
因此，如果檢測(cè)該反射光，根據(jù)其光量的變化，能高精度地檢測(cè)第2光學(xué)裝置·光學(xué)記錄媒體間的距離的變化，從而進(jìn)行高精度的聚焦控制。
另外，盡管第2光學(xué)裝置·光學(xué)記錄媒體間的距離一定，但如果向第2光學(xué)裝置入射的入射光的強(qiáng)度發(fā)生變化(即從光源射出，入射到第1光學(xué)裝置的光的強(qiáng)度發(fā)生變化)，則其反射光的光量也按比例發(fā)生變化。
因此，作為一例，在距離變化檢測(cè)方法及距離變化檢測(cè)裝置中，不僅檢測(cè)其反射光，也檢測(cè)向第1光學(xué)裝置入射的入射光和向第2光學(xué)裝置入射的入射光中的任意一種入射光，更適合求該反射光及入射光的光量比。在該距離變化檢測(cè)裝置中，還備有檢測(cè)向第1光學(xué)裝置入射的入射光和向第2光學(xué)裝置入射的入射光中的任意一種入射光的第2光檢測(cè)裝置，用比較裝置構(gòu)成檢測(cè)上述距離變化的檢測(cè)裝置，該比較裝置是求用光檢測(cè)裝置檢測(cè)的反射光及用第2光檢測(cè)裝置檢測(cè)入射光的光量比的裝置。
盡管入射光的強(qiáng)度發(fā)生變化，但因其反射光的光量和入射光的光量以相同的比例進(jìn)行變化，所以其比值不變。因此，能檢測(cè)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)的第2光學(xué)裝置·光學(xué)記錄媒體間的距離的變化。
另外，能使第2光學(xué)裝置的相對(duì)面等的形狀不改變其原來(lái)的形狀進(jìn)行這樣的入射光的檢測(cè)，而且，在光學(xué)記錄媒體的記錄再生裝置和光學(xué)記錄媒體的原盤(pán)的暴光裝置中，為了求得上述比，如果直接利用例如用來(lái)控制作為光源的半導(dǎo)體激光器的輸出的監(jiān)視器用的光電探測(cè)器就能滿足，所以能將新元件的追加等控制在最小范圍內(nèi)。
其次，這樣在檢測(cè)在相對(duì)面上反射的高頻分量的反射光的情況下，如果以數(shù)值孔徑在規(guī)定值以下的入射角入射到第2光學(xué)裝置的光(高頻分量以外的分量)也在相對(duì)面上進(jìn)行反射，或光束在光學(xué)記錄媒體中比信號(hào)記錄面更靠近光學(xué)裝置的地方反射，則由這些光引起的干涉而使檢測(cè)精度下降，其結(jié)果恐怕會(huì)使第2光學(xué)裝置·光學(xué)記錄媒體間的距離變化的檢測(cè)精度也下降。
因此，作為一例，在距離變化檢測(cè)裝置中，最好至少在第2光學(xué)裝置的相對(duì)面和在光學(xué)裝置中比信號(hào)記錄面更靠近光學(xué)裝置的地方兩處中任意一處上配置抑制光的構(gòu)件。
因此，因?yàn)樵谙鄬?duì)面上反射的高頻分量的反射光和其它光的干涉減少，所以能抑制該干涉引起的第2光學(xué)裝置·光學(xué)記錄媒體間距離變化的檢測(cè)精度的下降。
在利用正壓空氣及負(fù)壓空氣進(jìn)行匯聚透鏡與被照射體間的距離控制時(shí)，低頻帶的聚焦控制穩(wěn)定。
用1／4波片將經(jīng)偏振光分離器射出的線偏振光的激光束變換成圓偏振光后，入射到匯聚透鏡，用1／4波片變換該偏振光的方向，使從該匯聚透鏡返回的光再入射到偏振光分離器，由于使返回光的能量大部分分離到與入射射束源不同的方向，所以能在更大的強(qiáng)度下檢測(cè)全反射光，使噪聲更小。
在來(lái)自包含立體遮蔽透鏡或立體遮蔽反射鏡的匯聚透鏡的返回光的光路上，通過(guò)配置遮光掩模，能抑制由噪聲形成的相干光的強(qiáng)度，得到高頻分量的返回光，因此得到大的檢測(cè)信號(hào)與噪聲強(qiáng)度的比(S／N比)。
如上所述，如果采用本發(fā)明的距離變化檢測(cè)方法及距離變化檢測(cè)裝置，則例如在使立體遮蔽透鏡介于物鏡和光盤(pán)之間的光學(xué)系統(tǒng)這樣的具有使應(yīng)照射在光學(xué)記錄媒體上的光聚焦的第1光學(xué)裝置、以及為了實(shí)現(xiàn)比該第1光學(xué)裝置的數(shù)值孔徑大的數(shù)值孔徑而介于第1光學(xué)裝置和光學(xué)記錄媒體間的第2光學(xué)裝置的光學(xué)系統(tǒng)中，能得到高精度地檢測(cè)第2光學(xué)裝置·光學(xué)記錄媒體間的距離的變化的效果。
另外，如果采用本發(fā)明的聚焦控制方法及聚焦控制裝置，則能得到在近場(chǎng)的范圍內(nèi)高精度地控制這樣形成的光學(xué)系統(tǒng)中的第2光學(xué)裝置·光學(xué)記錄媒體間的距離的效果。
另外，不僅能檢測(cè)反射光，也能檢測(cè)向第1光學(xué)裝置入射的入射光和向第2光學(xué)裝置入射的入射光中的任意一種入射光，在求得該反射光及入射光的光量比的情況下，能檢測(cè)與入射強(qiáng)度無(wú)關(guān)的第2光學(xué)裝置·光學(xué)記錄媒體間的距離的變化。
另外，能使第2光學(xué)裝置的相對(duì)面等的形狀不變更原來(lái)的形狀來(lái)進(jìn)行這樣的入射光的檢測(cè)，而且，在光學(xué)記錄媒體的記錄再生裝置和光學(xué)記錄媒體的原盤(pán)的暴光裝置中，為了求得上述比，直接利用例如用來(lái)控制作為光源的半導(dǎo)體激光器的輸出的監(jiān)視器用的光電探測(cè)器就能滿足，所以能將新元件的追加等控制在最小范圍內(nèi)。
另外，至少在第2光學(xué)裝置的相對(duì)面和在光學(xué)裝置中的信號(hào)記錄面上靠近光學(xué)裝置的地方兩處中的任意一處上，配置抑制光的反射的構(gòu)件，在此情況下，因?yàn)槟芸刂圃谙鄬?duì)面上反射的高頻分量的反射光與其它光之間的干涉引起的第2光學(xué)裝置·光學(xué)記錄媒體間的距離變化的檢測(cè)精度的下降，所以能精度更高地檢測(cè)該距離的變化。
利用正壓空氣及負(fù)壓空氣，形成在匯聚透鏡和被照射體之間生成的空氣膜，在利用該空氣膜進(jìn)行聚焦控制時(shí)，能跟蹤被照射體在低頻帶的起伏。即能以一定的響應(yīng)速度穩(wěn)定地跟蹤。
另外，能通過(guò)控制空氣的壓力，以更快的響應(yīng)速度進(jìn)行聚焦控制。
在聚焦控制中，利用電氣驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)匯聚透鏡，在修正焦點(diǎn)位置時(shí)，跟蹤被照射體在高頻帶的起伏，能進(jìn)行高精度的聚焦控制。
使激光束透過(guò)偏振光分離器及1／4波片入射到匯聚透鏡，使從匯聚透鏡返回的光再入射到偏振光分離器，分離到與入射射束源不同的方向，檢測(cè)來(lái)自匯聚透鏡的全反射光，如果采用這樣的全反射光檢測(cè)方法，則能用更大的強(qiáng)度檢測(cè)全反射光。
在從匯聚透鏡返回的光的光路上配置遮光掩模，用包含返回光中的匯聚透鏡端面的多個(gè)面遮住相干光，檢測(cè)在匯聚透鏡底面上進(jìn)行全反射的光，如果采用這樣的全反射光檢測(cè)方法，則能抑制由噪聲構(gòu)成的相干光的強(qiáng)度，檢測(cè)高頻分量的全反射返回光。
因此，在應(yīng)用于例如聚焦控制的情況下，能得到大的聚焦控制中的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度與噪聲強(qiáng)度的比(S／N比)，使控制高精度化。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明
圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的光盤(pán)激勵(lì)裝置的光學(xué)系統(tǒng)和安裝在該光盤(pán)激勵(lì)裝置中的光盤(pán)的一例的側(cè)視圖。
圖2是表示應(yīng)用本發(fā)明的光盤(pán)激勵(lì)裝置的光學(xué)拾波器的一部分和該光盤(pán)激勵(lì)裝置的聚焦控制系統(tǒng)之一例圖。
圖3是本發(fā)明光束照射裝置的匯聚透鏡部分的簡(jiǎn)略剖面圖。
圖4是本發(fā)明裝置中聚焦控制機(jī)構(gòu)的重要部分之一例的平面圖。
圖5是本發(fā)明裝置中聚焦控制機(jī)構(gòu)的重要部分的另一例的平面圖。
圖6是本發(fā)明的匯聚透鏡中使用的SIL的剖面圖。
圖7是本發(fā)明的光束照射裝置的匯聚透鏡部分的另一簡(jiǎn)略剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明裝置的匯聚透鏡的傾斜調(diào)整方法及該裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是表示在本發(fā)明裝置的聚焦控制中使用的全反射光檢測(cè)方法的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是匯聚透鏡的傾斜調(diào)整的說(shuō)明圖。
圖11是全反射光檢測(cè)的說(shuō)明圖。
圖12是匯聚透鏡的傾斜調(diào)整的說(shuō)明圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，說(shuō)明將本發(fā)明應(yīng)用于光盤(pán)激勵(lì)裝置的例。
圖1表示為了使應(yīng)照射在光盤(pán)上的激光束聚焦，在該光盤(pán)激勵(lì)裝置的光學(xué)拾波器內(nèi)設(shè)置的光學(xué)系統(tǒng)和安裝在光盤(pán)激勵(lì)裝置上的光盤(pán)的一例。
該光學(xué)系統(tǒng)由使激光束L聚焦的物鏡1及介于光盤(pán)3和物鏡1之間的立體遮蔽透鏡(SIL)2構(gòu)成。利用聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(省略圖示)，物鏡1和SIL2能呈一體的沿著激光束L的光軸方向移動(dòng)。
SIL2是呈球形透鏡一部分被切掉的形狀的折射率為n的透鏡，使球面和與其相反側(cè)的面分別朝向物鏡1和光盤(pán)3配置。
眾所周知，用該物鏡1和SIL2實(shí)現(xiàn)的數(shù)值孔徑NA、SIL2的折射率n、以及用物鏡1聚焦后的激光束L向SIL2入射的最大入射角θmax的關(guān)系能用下式表示。
NA=n·sinθmax而且這里也如圖所示，設(shè)定折射率n及最大的入射角θmax，使比最大入射角θmax小的固定的入射角θo和折射率n的積n·sinθo等于1。
其結(jié)果，因?yàn)橛梦镧R1和SIL2能實(shí)現(xiàn)比1大的數(shù)值孔徑，所以在SIL2接觸光盤(pán)3時(shí)，以比θo大的入射角(即數(shù)值孔徑比1大的入射角)從物鏡1入射到SIL2的激光束(高頻分量)(圖中用斜線描繪的部分的激光束)幾乎全部透過(guò)SIL2中與光盤(pán)3相對(duì)的面，照射到光盤(pán)3上，與此相反，隨著SIL2離開(kāi)光盤(pán)3，在該相對(duì)面上反射的高頻分量的反射率急劇地增加，如果SIL2離開(kāi)光盤(pán)3超過(guò)近場(chǎng)，則該高頻分量在該相對(duì)面上幾乎能100％反射。
在該SIL2的相對(duì)面上，形成抑制以θo以下的入射角(即數(shù)值孔徑為1以下的入射角)入射到SIL2上的激光束(高頻分量以外的分量)反射的反射防止膜4。
另外，在比光盤(pán)3中的信號(hào)記錄面還靠近SIL2的地方(作為一例，面對(duì)SIL2的表面)上，也形成相同的反射防止膜4。
因此，能抑制在以θo以下的入射角入射到SIL2上的激光束在相對(duì)面上的反射、及能抑制在比光盤(pán)3中的信號(hào)記錄面還靠近SIL2的地方的激光束的反射。
圖2表示該光學(xué)拾波器中與本發(fā)明有關(guān)的部分及該光盤(pán)激勵(lì)裝置的聚焦控制系統(tǒng)的一例。
在光學(xué)拾波器內(nèi)，用準(zhǔn)直儀透鏡(省略圖示)使半導(dǎo)體激光器射出的線偏振光束L呈平行光，用1／2波片(省略圖示)使偏振光面旋轉(zhuǎn)后，入射到偏振光分離器(PBS)5中。
該入射光束的一部分在PBS5上反射，經(jīng)過(guò)聚焦透鏡9，用激光束強(qiáng)度的監(jiān)視器用的光電檢測(cè)器(PD)10進(jìn)行檢測(cè)。
另外，朝向PBS5的入射光束的大部分通過(guò)PBS5，用1／4波片6形成圓偏振光，利用物鏡1聚焦，入射到SIL2上。
以比上述θo大的入射角從物鏡1入射到SIL2的激光束(高頻分量)(圖中用斜線描繪的部分的激光束)在SIL2的相對(duì)面上進(jìn)行反射，經(jīng)過(guò)物鏡1，利用1／4波片6形成與最初正交的線偏振光，在被PBS5反射的光路上，通過(guò)聚焦透鏡7，設(shè)置光電探測(cè)器(PD)8。
因此，能用該P(yáng)D8檢測(cè)在SIL2的相對(duì)面上反射的高頻分量的反射光。
將表示用PD8檢測(cè)的光量p的信號(hào)輸送給運(yùn)算電路11。
也將表示用PD10檢測(cè)的光量q的信號(hào)也輸送到控制半導(dǎo)體激光輸出的電路(省略圖示)，同時(shí)輸送給運(yùn)算電路11。
SIL2·光盤(pán)3間的距離在SIL2的相對(duì)面上反射的反射率非常小(即高頻分量充分地照射在光盤(pán)3上)的一定的距離m時(shí)，運(yùn)算電路11將此時(shí)的p與q的比值a作為控制目標(biāo)值存儲(chǔ)。
而且，運(yùn)算電路11求光量p與q的比x，在該x與控制目標(biāo)值a的差x-a的符號(hào)為正時(shí)(即SIL2·光盤(pán)3間的距離比m大時(shí))，生成控制聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(省略圖示)的驅(qū)動(dòng)的信號(hào)，以便使物鏡1及SIL2向靠近光盤(pán)3的方向移動(dòng)，只移動(dòng)與該差的大小對(duì)應(yīng)的距離，另一方面，在該x與控制目標(biāo)值a的差x-a的符號(hào)為負(fù)時(shí)(即SIL2·光盤(pán)3間的距離比m小時(shí))，生成控制聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)的信號(hào)，以便使物鏡1及SIL2向遠(yuǎn)離光盤(pán)3的方向移動(dòng)，只移動(dòng)與該差的大小對(duì)應(yīng)的距離，將該控制信號(hào)fs輸送給聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
該光盤(pán)激勵(lì)裝置中的聚焦控制動(dòng)作如下。
如果從半導(dǎo)體激光器射出激光束，則用PD10能檢測(cè)該激光束的一部分光量q，用PD8能檢測(cè)在SIL2的相對(duì)面上反射的高頻分量的反射光的光量p。
在SIL2·光盤(pán)3之間的距離比上述的m大時(shí)，在SIL2的相對(duì)面上反射的高頻分量的反射光量增加，因?yàn)楸戎祒比控制目標(biāo)值a大，所以x-a的符號(hào)為正號(hào)。
因此，此時(shí)根據(jù)來(lái)自運(yùn)算電路11的控制信號(hào)，通過(guò)聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使物鏡1及SIL2向靠近光盤(pán)3的方向移動(dòng)，只移動(dòng)與x-a的差的大小對(duì)應(yīng)的距離。
另一方面，在SIL2·光盤(pán)3間的距離比上述m小時(shí)，在SIL2的相對(duì)面上反射的高頻分量的反射光量減少，因?yàn)楸戎祒比控制目標(biāo)值a小，所以x-a的符號(hào)為負(fù)號(hào)。
因此，此時(shí)根據(jù)來(lái)自運(yùn)算電路11的控制信號(hào)，通過(guò)聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使物鏡1及SIL2向遠(yuǎn)離光盤(pán)3的方向移動(dòng)，只移動(dòng)與x-a的差的大小對(duì)應(yīng)的距離。
這樣，進(jìn)行聚焦控制，以便將比值x匯聚成控制目標(biāo)值a(即將SIL2·光盤(pán)3間的距離匯聚成m)。
這里，因?yàn)樵诮鼒?chǎng)范圍內(nèi)在SIL2的相對(duì)面上反射的高頻分量反射光的光量變化非常大，所以根據(jù)PD8的檢測(cè)結(jié)果，能高精度地檢測(cè)SIL2·光盤(pán)3間的距離變化，能進(jìn)行高精度的聚焦控制。
另外，即使從半導(dǎo)體激光器射出的激光束的強(qiáng)度發(fā)生變化，因?yàn)閜與q以相同的比例進(jìn)行變化，所以比值x不變。因此，能檢測(cè)與激光束的強(qiáng)度無(wú)關(guān)的SIL2·光盤(pán)3間的距離變化。
另外，SIL2的形狀完全不變更原來(lái)的形狀，而且，為了求比值x，直接利用控制半導(dǎo)體激光輸出的監(jiān)視器用的PD10，所以能將新元件的追加等抑制在最小限度內(nèi)。
另外，通過(guò)用反射防止膜4抑制以θo以下的入射角入射到SIL2的激光束在相對(duì)面上的反射、以及在比光盤(pán)3中的信號(hào)記錄面還靠近SIL2的地方上的激光束的反射，減少在SIL2的相對(duì)面上反射的高頻分量的反射光和其它光的干涉，所以能防止由該干涉引起的SIL2·光盤(pán)3間的距離變化的檢測(cè)精度的下降，正因?yàn)檫@點(diǎn)，能更高精度的檢測(cè)該距離的變化。
另外，在以上例中，將本發(fā)明應(yīng)用于具有使SIL介于物鏡和光盤(pán)間的光學(xué)系統(tǒng)的光盤(pán)激勵(lì)裝置中。
但是，不局限于此，也可以將本發(fā)明應(yīng)用于具有以下光學(xué)系統(tǒng)的光盤(pán)激勵(lì)裝置中，即具有用單一的光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)物鏡及SIL的功能的光學(xué)系統(tǒng)、用三個(gè)以上的光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)物鏡及SIL的功能的光學(xué)系統(tǒng)、以及用全息照相元件實(shí)現(xiàn)物鏡及SIL的功能的光學(xué)系統(tǒng)。
另外，在以上例中，雖然將本發(fā)明應(yīng)用于光盤(pán)激勵(lì)裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明也可以應(yīng)用于光盤(pán)的原盤(pán)的暴光裝置，另外，也可以應(yīng)用于光盤(pán)以外的光學(xué)記錄媒體的記錄再生裝置及其原盤(pán)的暴光裝置。
其次，說(shuō)明作為光盤(pán)激勵(lì)裝置的拾波裝置的光學(xué)裝置、或光學(xué)記錄媒體(例如光盤(pán))、以及其它的信息記錄媒體的原盤(pán)的暴光裝置中應(yīng)用的本發(fā)明的光束照射裝置的例。
另外，還說(shuō)明應(yīng)用于該光束照射裝置中的聚焦控制方法、全反射光檢測(cè)方法等。
在光記錄媒體(例如光盤(pán))中，驅(qū)動(dòng)對(duì)該信息的記錄再生用的匯聚透鏡，一般需要進(jìn)行信息記錄層在其焦深內(nèi)的聚焦控制?？梢哉f(shuō)使光盤(pán)原盤(pán)暴光的情況與上相同。
近年來(lái)，隨著在光學(xué)記錄媒體中使用的光的短波長(zhǎng)化，盡管數(shù)值孔徑相同，但光點(diǎn)的焦深變淺，必須使聚焦控制更具穩(wěn)定性。
因此，在本發(fā)明中，利用同時(shí)使用正壓空氣和負(fù)壓空氣產(chǎn)生的氣墊，進(jìn)行低頻帶聚焦控制，同時(shí)再加上利用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件形成的位移裝置進(jìn)行高頻帶的聚焦控制，進(jìn)行更穩(wěn)定的聚焦控制。
圖3表示對(duì)應(yīng)于它們形成的本發(fā)明的光束照射裝置中匯聚透鏡的聚焦控制機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的一例。
本發(fā)明的光束照射裝置具有發(fā)生光束、電子束、離子束中至少一種射束的射束發(fā)生源、以及使來(lái)自該射束發(fā)生源的射束進(jìn)行匯聚的匯聚透鏡。在圖3中，21表示匯聚透鏡、22表示被照射體。
該例的聚焦控制機(jī)構(gòu)是將第1控制機(jī)構(gòu)24和第2控制機(jī)構(gòu)25組合起來(lái)進(jìn)行匯聚透鏡21的聚焦控制的機(jī)構(gòu)，其中，第1控制機(jī)構(gòu)24是利用正壓空氣(高壓空氣)和負(fù)壓空氣進(jìn)行低頻帶(所謂被照射體22的低頻起伏)的聚焦控制的機(jī)構(gòu)，第2控制機(jī)構(gòu)25是用構(gòu)成位移裝置26的例如壓電堆進(jìn)行高頻帶(所謂被照射體22的高頻起伏)的聚焦控制的機(jī)構(gòu)。
匯聚透鏡21與配置在旋轉(zhuǎn)基臺(tái)上的例如圓板狀的被照射體22相對(duì)，并配置在能完成其位置調(diào)整的執(zhí)行機(jī)構(gòu)27中。將第1及第2聚焦控制機(jī)構(gòu)24及25設(shè)置在該執(zhí)行機(jī)構(gòu)27中。匯聚透鏡21在鏡筒28內(nèi)，物鏡(非球面透鏡)31與SIL32能保持在同一光軸上。另外，本例的SIL32呈切掉球形透鏡的一部分留下比半球大的形狀，在其底部形成圓柱狀的凸起32a。
如下構(gòu)成執(zhí)行機(jī)構(gòu)27，即，在支架(所謂透鏡裝配架)33上，通過(guò)板簧等彈性體34，與被照射體相對(duì)地安裝著借助于空氣層的存在而上浮的圓筒狀的氣墊35。在氣墊35內(nèi)的上端部分上，配置由例如圓筒形的壓電堆形成的位移裝置26，通過(guò)該位移裝置26，支持將匯聚透鏡保持在圓柱狀的氣墊35內(nèi)的鏡筒28，SIL2的最下端的表面(即圓柱狀凸起32a的端面)與氣墊35的與被照射體22相對(duì)的面相鄰。
在氣墊35中與該被照射體22相對(duì)的面上，設(shè)置噴出空氣的空氣噴出口(供給口)即所謂正壓空氣噴出口36及吸引空氣的空氣吸引口即所謂負(fù)壓空氣的吸引口37。
如圖4所示，空氣噴出口36及空氣吸引口37均形成環(huán)狀，并相對(duì)于氣墊35的中心軸呈同心圓狀。采用多孔部件例如多孔碳能形成空氣噴出口36。將該多孔碳嵌入在氣墊35的面上形成的環(huán)狀溝中。
高壓空氣通過(guò)導(dǎo)管38從高壓空氣供給源39被供給到空氣噴出口36中。通過(guò)導(dǎo)管40能將空氣從空氣吸引口37吸入到空氣吸引裝置41中。
高壓空氣供給源39設(shè)有控制例如其供給量、壓力的控制裝置42，另外，空氣吸引裝置41設(shè)有控制例如吸引量、壓力的控制裝置43。利用正壓空氣及負(fù)壓空氣，進(jìn)行匯聚透鏡21的最下端的表面與被照射體22相對(duì)且保持所需要的距離的初始的粗調(diào)。這樣構(gòu)成進(jìn)行匯聚透鏡21的位置選定的第1聚焦控制機(jī)構(gòu)24。
另外，在構(gòu)成位移裝置26的例如壓電堆中，從電壓供給部供給電壓，其位移量、即利用壓電效應(yīng)使匯聚透鏡21沿著氣墊35的軸心微微移動(dòng)，構(gòu)成進(jìn)行與被照射體22相對(duì)的匯聚透鏡21的位置控制即聚焦控制的第2控制機(jī)構(gòu)25。
電壓供給部45根據(jù)來(lái)自檢測(cè)聚焦錯(cuò)誤的檢測(cè)部46的聚焦伺服信號(hào)，將對(duì)應(yīng)于聚焦錯(cuò)誤的電壓供給構(gòu)成位移裝置26的例如壓電堆。
另外，如圖5所示，將空氣噴出口36分成多個(gè)、在本例中為三個(gè)，分別通過(guò)導(dǎo)管38a、38b、38c將高壓空氣分別供給各自的空氣噴出口36a、36b、36c。在此情況下，在各個(gè)導(dǎo)管38a、38b、38c上分別設(shè)置高壓空氣供給源及控制裝置，能分別控制各自的空氣壓力及供給量。空氣吸引口37也可以分成多個(gè)，分別吸引空氣。
另外，空氣噴出口36及空氣吸引口37不局限于環(huán)狀，雖然圖中未示出，但能例如沿著環(huán)形形成多個(gè)開(kāi)口。
在由該第1及第2聚焦控制機(jī)構(gòu)24及25構(gòu)成的聚焦控制機(jī)構(gòu)中，通過(guò)正壓空氣的壓力，使氣墊35在被照射體22(例如在表面上涂刷了光敏抗蝕劑的基板48)上上浮。即，通過(guò)空氣噴出口36使正壓空氣從氣墊35下面噴出，而使氣墊35在被照射體22上上浮，利用通過(guò)空氣吸引口37吸引的負(fù)壓空氣，氣墊35被吸引到被照射體22一側(cè)。如果設(shè)正壓空氣的壓力為5kgf、負(fù)壓空氣的壓力為大氣壓-100mmHg，則能使氣墊上浮5μm。
這里，雖然使空氣壓力固定，但由于正負(fù)氣壓的平衡，使得被照射體22與氣墊35之間形成的空氣膜產(chǎn)生剛性。如果被照射體22的表面的起伏在低頻帶，則氣墊35能跟蹤該起伏。因此，對(duì)應(yīng)于被照射體22上下的位移而進(jìn)行位移的氣墊35的響應(yīng)速度對(duì)于上下任何一個(gè)位移都是一定的。
另一方面，如上所述，通過(guò)施加電壓使構(gòu)成位移裝置26的例如壓電堆伸縮，能使只用氣墊35進(jìn)行不間斷地跟蹤的高頻帶的起伏所對(duì)應(yīng)的伺服增加，能進(jìn)行高頻帶的位置控制即聚焦控制。
因?yàn)闅鈮|35通過(guò)日文く字狀或該字狀的板簧形成的彈性體34安裝在支架33上，所以不僅僅上下而且沿傾斜方向也能保持自由度。
如果采用備有這樣的聚焦控制機(jī)構(gòu)的光束照射裝置，則通過(guò)同時(shí)使用正壓空氣49和負(fù)壓空氣50，能使低頻帶的聚焦控制穩(wěn)定。同時(shí)，能得到一定的響應(yīng)速度。因?yàn)槟苡酶哳l帶和低頻帶分離聚焦控制機(jī)構(gòu)，所以估計(jì)各頻帶中的伺服特性也能提高。因此，能高精度且穩(wěn)定地保持匯聚透鏡21與被照射體22之間的距離。
在本發(fā)明中，雖然用包含SIL32和物鏡31的2群透鏡構(gòu)成匯聚透鏡21，但不限于此，使光束(例如激光束)匯聚的透鏡也可以，圖6所示的SIM(立體遮蔽反射鏡)51、以及包含SIM的透鏡群，除此以外例如，也可以用以往使用的3群以上形成的物鏡構(gòu)成匯聚透鏡21。在此情況下，也能以同樣精度進(jìn)行穩(wěn)定的伺服。
如圖6所示，這樣構(gòu)成SIM51，即，使光束L入射側(cè)的面呈凸曲面并使光束的入射部分呈凹面、光束L射出側(cè)的面呈平坦面，在此情況下，與上述相同，作為在中央設(shè)置了圓柱狀凸起52的面的透光體53的凸曲面上、以及在除了圓柱狀凸起52以外的端面上，形成反射膜54。
光束L入射到凹面上折射后在端面上的反射膜54上反射，再在上面的凸曲面上的反射膜54上反射后，匯聚到圓柱狀凸起52的端面上。
在本發(fā)明中，作為高頻帶的聚焦控制用的位移裝置26，雖然使用了作為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件的壓電堆，但除此以外也可以使用例如電磁線圈、所謂的音圈等電動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件。
在上例中，雖然使正壓空氣及負(fù)壓空氣的壓力固定，但也可以控制該空氣壓力。即，使空氣壓力固定，雖然氣墊35對(duì)應(yīng)于被照射體22的上下位移而進(jìn)行上下跟蹤，但為了使該跟蹤更快，例如在被照射體22向下位移時(shí)，增強(qiáng)負(fù)壓空氣的壓力，在被照射體22向上位移時(shí)，增強(qiáng)正壓空氣的壓力，能使氣墊35的響應(yīng)速度加快。
在上例中，雖然同時(shí)使用由空氣進(jìn)行的低頻帶的聚焦伺服、以及由位移裝置26的壓電堆進(jìn)行的高頻帶的聚焦伺服，但在由該匯聚透鏡21產(chǎn)生的稱為聚焦對(duì)象的面的高頻起伏小的情況下，也可以只使用由空氣進(jìn)行的伺服。
在近年來(lái)的光盤(pán)原盤(pán)暴光工序中，主要是使用350nm的激光束，在使該激光束進(jìn)行SHG(Secondray Harmonic Generator)震蕩的情況下，波長(zhǎng)大約是170nm。另外大約在450nm以下時(shí)，光敏抗蝕劑的靈敏度有效。根據(jù)這些，在本發(fā)明的光束照射裝置中，能具備波長(zhǎng)在170nm以上且在450nm以下的激光束發(fā)生器。
上述圖3所示的正壓、負(fù)壓空氣產(chǎn)生的所謂吸引上浮型氣墊35對(duì)被照射體22的表面的起伏進(jìn)行良好的跟蹤。
但是，如果吸引上浮型氣墊35的空氣噴出口36和空氣吸引口37的配置不恰當(dāng)，例如，如果在設(shè)置在氣墊35的底部的環(huán)狀空氣噴出口36的外側(cè)呈同心圓狀設(shè)置空氣吸引口37，則由于空氣吸引口37在外周部分，所以因微小振動(dòng)而傾斜的氣墊35更加傾斜，存在氣墊35的邊緣與被照射體22相接觸的可能性。因此，必須注意這些空氣噴出口36及空氣吸引口37的配置。
另外，在使氣墊35上浮的情況下，在只使空氣噴出口36進(jìn)行工作的狀態(tài)下，下降到被照射體22上，如果匯聚透鏡21的最前端部分比氣墊35的底面還突出，則存在匯聚透鏡21與被照射體22發(fā)生沖撞的危險(xiǎn)性，所以必須避免沖撞。
另外，保留安裝在氣墊35內(nèi)的SIL32的前端，例如直徑40μm、高2μm的圓柱狀凸起32a，利用刻蝕法削去其外周部分。因此，在透鏡傾斜的情況下，透鏡、從而SIL32與被照射體22相接觸的危險(xiǎn)性降低，盡管如此，如果將匯聚透鏡21與被照射體22之間的距離縮小到例如40nm左右，則必須用1mrad以內(nèi)的精度調(diào)整匯聚透鏡21的傾斜。期待著能高精度且容易地進(jìn)行該調(diào)整的方法及裝置。
因此，這樣構(gòu)成本發(fā)明的光束照射裝置，即，將設(shè)置在利用該空氣壓力形成的吸引上浮型氣墊的最下部即底面上的空氣噴出口配置在空氣吸引口的外周側(cè)。
另外，在初始狀態(tài)下，使匯聚透鏡的最下面(例如SIL或SIM的底面)后退到比從被照射體表面到氣墊底面的高度還高的位置，在光束照射時(shí)(例如原盤(pán)暴光時(shí)或信息記錄媒體的記錄、再生時(shí))，使匯聚透鏡的最下面下降到比從被照射體表面到氣墊底面的高度底的位置。
在本發(fā)明的透鏡傾斜調(diào)整裝置中，有調(diào)整安裝時(shí)的傾斜用的機(jī)構(gòu)，即，將彈性構(gòu)件夾在匯聚透鏡朝向位移裝置的安裝接觸面上、或／以及安裝了匯聚透鏡的位移裝置朝向氣墊的安裝接觸面上，用螺栓壓緊，調(diào)整安裝時(shí)的傾斜。
在本發(fā)明的透鏡傾斜調(diào)整方法中，在有高反射表面的基板上，使以下兩光軸一致來(lái)調(diào)整匯聚透鏡的傾斜，即，使在匯聚透鏡(包含例如SIL或SIM的匯聚透鏡)的底面上反射的返回光的光軸，以及在透過(guò)該匯聚透鏡后的基板的高反射表面上反射后再一次通過(guò)同一個(gè)匯聚透鏡的返回光的光軸一致。
在進(jìn)行使匯聚透鏡21與被照射體22之間的距離接近近場(chǎng)(近場(chǎng)區(qū)域)的控制的情況下，作為信號(hào)檢測(cè)方法的一種有使用從SIL2的底部平面(圓柱狀凸起32a的底面)全反射的返回光的方法。在該情況下，為了在全反射返回光的強(qiáng)度變小的位置進(jìn)行控制，必須用更大的強(qiáng)度檢測(cè)全反射返回光，另外必須使噪聲更少。
在本發(fā)明的全反射光檢測(cè)方法中，用1／4波片將經(jīng)偏振光分離器射出的線偏振光的激光束變換成圓偏振光后，入射到匯聚透鏡，用1／4波片變換偏振方向后，使來(lái)自該匯聚透鏡的返回光再入射到偏振光分離器，使返回光的能量大部分分離到與入射射束源不同的方向。
在使來(lái)自匯聚透鏡(例如該SIL或SIM透鏡)的返回光與其光軸的方向一致地配置使圓環(huán)狀具有透過(guò)區(qū)域的輪帶、或使外周部分具有透過(guò)區(qū)域的圓形掩模，用包含匯聚透鏡底面的多個(gè)面遮住相干光，主要使在匯聚透鏡底面上全反射的光透過(guò)。
圖7表示在這樣改進(jìn)的本發(fā)明的光束照射裝置中匯聚透鏡的聚焦控制機(jī)構(gòu)的另一例的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)。
另外，圖8至圖11表示使用透鏡傾斜調(diào)整方法、全反射光檢測(cè)方法進(jìn)行匯聚透鏡的光軸調(diào)整及聚焦控制的例。
如圖7所示，在本例中，與上述的圖3相同，通過(guò)板簧等彈性體34將在被照射體22的對(duì)面具有正壓空氣49的噴出口36及負(fù)壓空氣50的吸引口37的筒狀的氣墊35安裝在支架33上，在該氣墊35的內(nèi)側(cè)，為了沿軸心方向進(jìn)行位移，通過(guò)成為位移裝置26的例如壓電堆支持保持匯聚透鏡21的鏡筒28。
空氣噴出口36及空氣吸引口37均形成例如環(huán)狀，同時(shí)相對(duì)于氣墊35的中心軸呈同心圓狀，而且特別要將空氣噴出口36設(shè)置在空氣吸引口37的外側(cè)。
與上述相同，例如將物鏡31和SIL32保持在同一光軸上，構(gòu)成匯聚透鏡21。這樣配置在匯聚透鏡21，即，初始狀態(tài)下、即在不將電壓加到位移裝置26的壓電堆上的狀態(tài)下，SIL32的底面縮回得比氣墊35的與被照射體22相對(duì)的底面深，通過(guò)將電壓加到位移裝置26的壓電堆上，SIL32的底面從氣墊35的底面突出且延伸到上浮量以上。
在作為位移裝置26的壓電堆朝向氣墊35的安裝面上，將有彈性的彈性構(gòu)件、最好是彈性薄板例如凝膠狀薄片夾在厚度方向上，如圖4所示，在多個(gè)點(diǎn)最好是3點(diǎn)以上例如4點(diǎn)上，利用螺釘56使位移裝置26與氣墊35一體化。58表示與壓電堆相接合的基板，能用螺釘固定該基板。
因?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)與用上述圖3說(shuō)明過(guò)的相同，對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)以相同的符號(hào)，不重復(fù)說(shuō)明。
舉例說(shuō)明將備有包含該圖7所示的匯聚透鏡21的聚焦控制機(jī)構(gòu)的光束照射裝置，應(yīng)用于例如得到制作信息記錄媒體的壓模盤(pán)用的制作原盤(pán)的暴光裝置中的情況。
在圖7及圖8中，表示該光束照射裝置的光學(xué)系統(tǒng)。
該光學(xué)系統(tǒng)這樣構(gòu)成，即，在從激光束發(fā)生器(未圖示)射出并用準(zhǔn)直儀透鏡形成平行光的激光束L的光路上，設(shè)置光束分離器(例如半透明反射鏡)61、偏振光分離器(PBS)62、1／4波片(QWP)63及反射鏡64，使被反射鏡64反射的激光束L入射到匯聚透鏡21中。另外，在用偏振光分離器62對(duì)用匯聚透鏡的SIL32反射的反射光及用被照射體22反射的反射光形成的返回光進(jìn)行光路變換的光路上，能配置屏65、遮光掩模66、聚焦透鏡67、以及第1檢測(cè)元件例如光電探測(cè)器68。屏65及遮光掩模66被配置得能在光路上的位置及從光路離開(kāi)的位置之間移動(dòng)。另外，在被光束分離器61反射的激光束的光路上，經(jīng)過(guò)聚焦透鏡69，配置第2檢測(cè)元件例如光點(diǎn)檢測(cè)器70。
首先，進(jìn)行匯聚透鏡21的傾斜調(diào)整、即光軸調(diào)整。
該透鏡傾斜的調(diào)整方法如圖8所示，準(zhǔn)備例如通過(guò)電鍍金屬等，將表面作為高反射面71的基板72，將安裝了匯聚透鏡21的氣墊35設(shè)置在該基板72的高反射面71上。在該狀態(tài)下，氣墊35的軸心與基板72垂直。
從激光束發(fā)生器射出線偏振光，透過(guò)光束分離器61、偏振光分離器62及1／4波片63后，成為圓偏振光的激光束L，通過(guò)反射鏡64使該激光束L與基板72的表面垂直，入射到氣墊35內(nèi)的匯聚透鏡21中。在匯聚透鏡21、從而該SIL32的圓柱狀凸起31a的底部平面及基板72上反射的返回光在反射鏡64上反射，透過(guò)1／4波片63后，被偏振光分離器62分離，變更光路，投影到屏65上。
如下所述，在匯聚透鏡21的SIL32的底部平面上反射的反射光主要呈全反射后的輪帶(所謂環(huán))狀返回，另外，在基板72的表面71上反射后的光束在SIL2的圓柱狀凸起32a上散射，其投影像再一次在基板72上反射，作為匯聚光束返回。該匯聚光束作為在SIL32與基板之間產(chǎn)生的相干光返回。
而且，如圖10所示，在SIL32上全反射后的輪帶狀的光束74、以及在SIL32中央的圓柱狀凸起32a和基板72之間產(chǎn)生的相干光(從而干涉條紋)75被投影在屏65上，能確認(rèn)這些光軸O1及O2的偏移。
調(diào)整對(duì)氣墊35夾著凝膠狀薄片57安裝位移裝置26的壓電堆用的4個(gè)螺釘56的緊固狀態(tài)，以便使SIL32的圓柱狀凸起32a的中心與光軸一致、輪帶狀光束74和相干光75的光軸一致。因此，匯聚透鏡21的光軸與基板72及氣墊35的底面垂直、SIL32的底部平面與基板72平行。
另外，在本例中，雖然將凝膠狀薄片57夾在氣墊35和位移裝置26的壓電堆的安裝接觸面上，但也可或者／以及將凝膠狀薄片57夾在保持匯聚透鏡21的鏡筒28和位移裝置26的壓電堆的安裝接觸面上。
這里，如圖12所示，數(shù)值孔徑N．A．的規(guī)定值如上述所示，如果設(shè)定折射率n及最大入射角θmax，以便使比該最大入射角θmax小的一定的入射角θo和折射率n的積nxsinθo為1，則以數(shù)值孔徑值比規(guī)定、即以比1大的入射角從物鏡21入射到SIL32上的光(入射光的高頻分量)在SIL與基板接觸時(shí)幾乎全部透過(guò)SIL32與基板的相對(duì)面而照射到基板上，與此不同，隨著SIL32離開(kāi)基板，在該相對(duì)面上反射的高頻分量的反射率急劇增加，如果SIL32離開(kāi)基板的距離超過(guò)近場(chǎng)，則在該相對(duì)面上幾乎100％反射。因此，如圖10所示，在SIL32的底面上反射的返回光能呈輪帶狀(參照?qǐng)D11中的斜線部分)投影到屏65上。另外，數(shù)值孔徑比規(guī)定值、即以比1小的入射角從物鏡向SIL32入射的光(入射光的低頻分量)能透過(guò)SIL32在基板72上反射后變成相干光投影到屏65上。
其次，開(kāi)始原盤(pán)暴光。
使正壓空氣49從氣墊35下面通過(guò)空氣噴出口36、從而通過(guò)該圓環(huán)狀配置的多孔碳噴出(供氣)而使氣墊35上浮。其次，如圖9所示，準(zhǔn)備被照射體、即在基板48的表面上涂刷了光敏抗蝕劑層47的原盤(pán)22，在使該原盤(pán)22靜止的狀態(tài)下，一邊保持氣墊35的水平一邊下降到原盤(pán)22上。
通過(guò)上浮使氣墊35的負(fù)荷下降到0，經(jīng)過(guò)空氣吸引口37進(jìn)行負(fù)壓空氣50的吸引(吸氣)。例如供氣壓力為5kgf、使吸氣壓力為大氣壓-100mmHg。如果吸氣壓力過(guò)大，則發(fā)生由于降低聚焦功能而使氣墊35與原盤(pán)22發(fā)生沖撞的可能性。反之，如果吸氣壓力過(guò)小，則在原盤(pán)上發(fā)生起伏的情況下不能進(jìn)行跟蹤，由于正壓的上浮力的作用而排斥。用圖3說(shuō)明過(guò)，通過(guò)該正負(fù)空氣的壓力平衡，使空氣膜產(chǎn)生剛性，跟蹤原盤(pán)22的起伏。
其次進(jìn)入暴光工序。如圖9所示，此時(shí)，屏65后退到從光路上離開(kāi)的位置，代之以遮光掩模66配置在光路上。如圖11所示，以遮住所謂低頻分量的返回光的大小形成該遮光掩模66。
在暴光時(shí)，將所需要的電壓施加到位移裝置26的壓電堆上，使匯聚透鏡21比氣墊35的底面突出，以便使匯聚透鏡21的SIL32與原盤(pán)22間的距離進(jìn)入近場(chǎng)范圍內(nèi)。
用準(zhǔn)直儀透鏡(未圖示)使從激光束發(fā)生器(未圖示)射出的線偏振光的激光束呈平行光，透過(guò)光束分離器61入射到偏振光分離器62。通過(guò)偏振光分離器62，被1／4波片63變成圓偏振光后的激光束L在反射鏡64上反射，經(jīng)過(guò)匯聚透鏡21有選擇地使原盤(pán)22上的光敏抗蝕劑層47暴光。
該暴光工序時(shí)進(jìn)行聚焦控制。
暴光光束、即激光束L入射到匯聚透鏡21，以比上述的θo大的入射角從物鏡31入射到SIL32的激光束(高頻分量)在SIL32的底部平面上反射，該反射后的激光束經(jīng)過(guò)物鏡31、反射鏡64在1／4波片63上變成與最初的光束呈正交的線偏振光，被偏振光分離器62反射，經(jīng)過(guò)聚焦透鏡67，用激光強(qiáng)度監(jiān)視用的光電探測(cè)器68檢測(cè)光的強(qiáng)度作為電壓值。
另一方面，從激光束發(fā)生器射出的激光束的一部分被光束分離器61反射，經(jīng)過(guò)聚焦透鏡69，用激光強(qiáng)度監(jiān)視用的光電探測(cè)器70檢測(cè)光的強(qiáng)度作為電壓值。
這里，將SIL32充分離開(kāi)原盤(pán)22時(shí)的激光束(高頻分量)的全反射光光量作為基準(zhǔn)光量。因此，將用光電探測(cè)器70獲得的值乘以規(guī)定的系數(shù)后的值作為相當(dāng)于基準(zhǔn)光量的信號(hào)，輸送給運(yùn)算電路76。將表示用光電探測(cè)器68檢測(cè)的光量的信號(hào)也輸送給運(yùn)算電路76。
運(yùn)算電路76將SIL32與原盤(pán)22間的距離為一定的距離即進(jìn)入近場(chǎng)的距離時(shí)的一定值電平、例如下降到基準(zhǔn)光量的60％時(shí)的電平作為控制目標(biāo)值存儲(chǔ)起來(lái)。
而且，運(yùn)算電路76根據(jù)控制目標(biāo)值與來(lái)自光電探測(cè)器68的光量的差，生成聚焦控制信號(hào)。將該控制信號(hào)輸送給聚焦錯(cuò)誤檢測(cè)部46，控制位移裝置26的壓電堆的伸縮，以便來(lái)自光電探測(cè)器68的光量相對(duì)于基準(zhǔn)光量為上述一定值電平時(shí)，保持該光量。因此，能將SIL32與原盤(pán)22間的距離(間隔)保持一定。
SIL32相對(duì)于原盤(pán)22接近到近場(chǎng)時(shí)，發(fā)生該狀態(tài)、也就是全反射光減少后的狀態(tài)。因此，如果能穩(wěn)定地保持距離(間隔長(zhǎng)度)，則在近場(chǎng)內(nèi)能進(jìn)行距離的控制。
如果控制位移裝置26的壓電堆的長(zhǎng)度，使SIL32與原盤(pán)22間的距離為激光束的波長(zhǎng)以下，則因?yàn)槿肷涞絊IL32的高頻分量的激光束向原盤(pán)22一側(cè)透過(guò)，所以反射光量減少。此時(shí)，在SIL32的底部平面與原盤(pán)22之間發(fā)生的干涉條紋在全反射形成的輪帶狀的全反射返回光以外相重疊，在由全反射光進(jìn)行的距離(間隔長(zhǎng)度)控制中，該干涉條紋產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)成為噪聲。
但是，如圖11所示，在向光電探測(cè)器68返回的返回光LR的光路上，通過(guò)配置使輪帶狀的全反射返回光(用斜線表示)透過(guò)的圓形遮光掩模66能除去相干光，主要只透過(guò)全反射返回光。利用該掩模66，能將強(qiáng)烈振動(dòng)抑制到對(duì)SIL32與原盤(pán)22之間的距離(間隔長(zhǎng)度)控制不造成影響的程度。
將全反射光強(qiáng)度的變化反饋到對(duì)位移裝置26的壓電堆施加的電壓中，在原盤(pán)靜止的狀態(tài)下，將上述距離(間隔長(zhǎng)度)伺服控制在約100nm的位置時(shí)，能將距離(間隔長(zhǎng)度)波動(dòng)的最大幅度抑制到約1nm的范圍內(nèi)。另外，使原盤(pán)22以約600rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在半徑約40mm的位置進(jìn)行距離(間隔長(zhǎng)度)控制的結(jié)果是能將該波動(dòng)的大小的最大幅度被抑制在10nm。
如上所述，在本例中，通過(guò)將正壓空氣的噴出口36配置在負(fù)壓空氣的吸引口37的外周，能得到空氣的噴出、吸引的位置的平衡，能使氣墊35以穩(wěn)定的狀態(tài)上浮。
因?yàn)槭筍IL32從氣墊35的底面縮進(jìn)，所以在不控制近場(chǎng)的間隔長(zhǎng)度時(shí)，也能避免SIL32與原盤(pán)的沖撞。
因?yàn)橥ㄟ^(guò)彈性構(gòu)件、例如凝膠狀薄片57用螺釘緊固氣墊35與位移裝置26，所以利用該凝膠狀薄片57的柔軟性，能容易且高精度地進(jìn)行匯聚透鏡21的傾斜調(diào)整、所謂光軸調(diào)整。
另外，在被照射體22的高精度的平行度所要求SIL32的傾斜調(diào)整中，利用視覺(jué)的簡(jiǎn)單方法能實(shí)現(xiàn)高精度的調(diào)整。
通過(guò)使用偏振光分離器62和1／4波片63，使在上述距離(間隔長(zhǎng)度)控制中利用的全反射返回光的強(qiáng)度增大，而且，通過(guò)使用遮光掩模66，能抑制成為噪聲的相干光的強(qiáng)度，能得到大的距離(間隔長(zhǎng)度)控制中的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度與噪聲的強(qiáng)度比(S／N之比)，使控制高精度化。
工業(yè)上利用的可能性另外，上述的光束照射裝置不限于對(duì)光敏抗蝕劑層47暴光用的光束照射裝置，例如，該被照射體22能由作為對(duì)信息記錄媒體進(jìn)行信息記錄的光記錄裝置的光學(xué)裝置、或作為進(jìn)行該記錄信息的再生的所謂光拾波器裝置的光學(xué)裝置構(gòu)成，該信息記錄媒體是能記錄信息的媒體例如所謂CD-R、或有光磁記錄層的光磁記錄媒體、或有相變產(chǎn)生的能記錄的記錄層的信息記錄媒體。
另外，在本發(fā)明中，備有由上述光束照射裝置構(gòu)成的光學(xué)裝置，能構(gòu)成進(jìn)行信息的記錄及／或再生的記錄及／或再生裝置。
本發(fā)明的光束照射裝置、聚焦控制方法、全反射光檢測(cè)方法、距離變化檢測(cè)方法等也能適用于以上例以外的用途。
本發(fā)明不限于以上例，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，當(dāng)然可以采用其它各種各樣的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1．一種距離變化檢測(cè)方法，該方法是檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中的所述第2光學(xué)裝置與所述光學(xué)記錄媒體間的距離變化的方法，該光學(xué)系統(tǒng)具有使應(yīng)照射在光學(xué)記錄媒體上的光聚焦的第1光學(xué)裝置、以及為了實(shí)現(xiàn)比上述第1光學(xué)裝置的數(shù)值孔徑大的數(shù)值孔徑，介于該第1光學(xué)裝置和上述光學(xué)記錄媒體之間的第2光學(xué)裝置，該距離變化檢測(cè)方法的特征在于檢測(cè)以數(shù)值孔徑比規(guī)定值大的入射角從上述第1光學(xué)裝置入射到上述第2光學(xué)裝置后在該第2光學(xué)裝置中與上述光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光，根據(jù)上述反射光的光量檢測(cè)上述距離的變化。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的距離變化檢測(cè)方法，其特征在于檢測(cè)向上述第1光學(xué)裝置入射的入射光及向上述第2光學(xué)裝置入射的入射光中任意一種入射光，根據(jù)求得的上述反射光及上述入射光的光量比，檢測(cè)上述距離的變化。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的距離變化檢測(cè)方法，其特征在于上述第2光學(xué)裝置是立體遮蔽透鏡，檢測(cè)以數(shù)值孔徑比1大的入射角從上述第1光學(xué)裝置入射到上述第2光學(xué)裝置后在該第2光學(xué)裝置中與上述光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光。
4．一種距離變化檢測(cè)裝置，該裝置是檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中所述第2光學(xué)裝置與所述光學(xué)記錄媒體間的距離變化的裝置，該光學(xué)系統(tǒng)具有使應(yīng)照射在光學(xué)記錄媒體上的光聚焦的第1光學(xué)裝置、以及為了實(shí)現(xiàn)比上述第1光學(xué)裝置的數(shù)值孔徑大的數(shù)值孔徑，介于上述第1光學(xué)裝置和上述光學(xué)記錄媒體之間的第2光學(xué)裝置，該距離變化檢測(cè)裝置的特征在于備有檢測(cè)以數(shù)值孔徑比規(guī)定值大的入射角從上述第1光學(xué)裝置入射到上述第2光學(xué)裝置后在該第2光學(xué)裝置中與上述光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光的光檢測(cè)裝置、以及根據(jù)用上述光檢測(cè)裝置檢測(cè)到的上述反射光的光量，檢測(cè)上述距離的變化的檢測(cè)裝置。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的距離變化檢測(cè)裝置，其特征在于還備有檢測(cè)向上述第1光學(xué)裝置入射的入射光及向上述第2光學(xué)裝置入射的入射光中任意一種入射光的第2光檢測(cè)裝置，由求光量比的比較裝置構(gòu)成上述檢測(cè)裝置，該光量比是用上述光檢測(cè)裝置檢測(cè)到的上述反射光及用上述第2光檢測(cè)裝置檢測(cè)到的上述入射光的比。
6．根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的距離變化檢測(cè)裝置，其特征在于上述第2光學(xué)裝置是立體遮蔽透鏡，上述光檢測(cè)裝置檢測(cè)以數(shù)值孔徑比1大的入射角從上述第1光學(xué)裝置入射到上述第2光學(xué)裝置后在該第2光學(xué)裝置中與上述光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光。
7．根據(jù)權(quán)利要求4至6中的任意一項(xiàng)所述的距離變化檢測(cè)裝置，其特征在于至少在上述第2光學(xué)裝置中與上述光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上和比上述光學(xué)記錄媒體中的信號(hào)記錄面更靠近上述第2光學(xué)裝置的地方中任意一處配置抑制光反射的構(gòu)件。
8．一種聚焦控制方法，該聚焦控制方法是控制光學(xué)系統(tǒng)中的所述第2光學(xué)裝置與所述光學(xué)記錄媒體之間的距離的聚焦控制方法，該光學(xué)系統(tǒng)具有使應(yīng)照射在光學(xué)記錄媒體上的光聚焦的第1光學(xué)裝置、以及為了實(shí)現(xiàn)比上述第1光學(xué)裝置的數(shù)值孔徑大的數(shù)值孔徑，介于該第1光學(xué)裝置和上述光學(xué)記錄媒體之間的第2光學(xué)裝置，該聚焦控制方法的特征在于檢測(cè)以數(shù)值孔徑比規(guī)定值大的入射角從上述第1光學(xué)裝置入射到上述第2光學(xué)裝置后在該第2光學(xué)裝置中與上述光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光，根據(jù)上述反射光的光量檢測(cè)上述距離的變化，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果控制上述距離。
9．一種聚焦控制方法，該方法是匯聚透鏡的聚焦控制方法，其特征在于利用正壓空氣使上述匯聚透鏡在被照射體的上面上浮，而且利用負(fù)壓空氣將上述匯聚透鏡吸引到上述被照射體一側(cè)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚焦控制方法，其特征在于控制上述空氣壓力，從而控制上述匯聚透鏡與被照射體之間的距離。
11．根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的聚焦控制方法，其特征在于利用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)上述匯聚透鏡，修正焦點(diǎn)位置。
12．一種全反射光檢測(cè)方法，其特征在于使激光束透過(guò)偏振光分離器及1／4波片，入射到包含立體遮蔽透鏡或立體遮蔽反射鏡的匯聚透鏡中，使從該匯聚透鏡返回的光再入射到上述偏振光分離器，分離成與入射射束源不同的方向，檢測(cè)來(lái)自上述匯聚透鏡的全反射光。
13．一種全反射光檢測(cè)方法，其特征在于在從包含立體遮蔽透鏡或立體遮蔽反射鏡的匯聚透鏡返回的光的光路上，配置遮光掩模，在上述返回光中，用包含上述匯聚透鏡端面的多個(gè)面遮住相干光，檢測(cè)在上述匯聚透鏡的底面上全反射的光。
14．一種聚焦控制裝置，該聚焦控制裝置是控制光學(xué)系統(tǒng)中的所述第2光學(xué)裝置與所述光學(xué)記錄媒體間的距離的裝置，該光學(xué)系統(tǒng)具有使應(yīng)照射在光學(xué)記錄媒體上的光聚焦的第1光學(xué)裝置、以及為了實(shí)現(xiàn)比上述第1光學(xué)裝置的數(shù)值孔徑大的數(shù)值孔徑，介于該第1光學(xué)裝置和上述光學(xué)記錄媒體之間的第2光學(xué)裝置，該聚焦控制裝置的特征在于備有檢測(cè)以數(shù)值孔徑比規(guī)定值大的入射角從上述第1光學(xué)裝置入射到上述第2光學(xué)裝置后在該第2光學(xué)裝置中與上述光學(xué)記錄媒體相對(duì)的面上反射的反射光的光檢測(cè)裝置、根據(jù)用上述光檢測(cè)裝置檢測(cè)到的上述反射光的光量，檢測(cè)上述距離的變化的檢測(cè)裝置、以及根據(jù)上述檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果控制聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)的控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明是在光盤(pán)激勵(lì)裝置中,為了使數(shù)值孔徑變大,使立體遮蔽透鏡(SIL)或立體遮蔽反射鏡(SIM)等介于物鏡和光盤(pán)之間,在此情況下,高精度地檢測(cè)SIL或SIM與光盤(pán)間的距離變化,能進(jìn)行高精度的聚焦控制。本發(fā)明備有:檢測(cè)以數(shù)值孔徑比1大的入射角從物鏡(1)入射到SIL(2)或SIM后在SIL(2)或SIM中與光盤(pán)相對(duì)的面上反射的反射光的光檢測(cè)裝置(8)、檢測(cè)向物鏡1入射的入射光的光檢測(cè)裝置(10)、求用光檢測(cè)裝置(8)及(10)檢測(cè)到的光量比的比較裝置(11)、以及根據(jù)該比值控制聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)的控制裝置(11)。
文檔編號(hào)G11B7/26GK1292136SQ99803403
公開(kāi)日2001年4月18日 申請(qǐng)日期1999年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月28日
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