２波長レーザ照射装置及び同装置のフォーカス制御方法
【課題】安定したＡＦ制御可能な２波長レーザ照射装置の提供。
【解決手段】光ディスクの記録膜に長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａ及び合焦点用レーザスポット４ｂをオフセットして照射し、該合焦点用レーザスポット４ｂの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行うことによって、光ディスクの記録膜の初期化混在による反射率変動などの影響を受けない安定したオートフォーカス制御を行うことができ、安定した光ディスクの初期化を行うもの。
【解決手段】光ディスクの記録膜に長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａ及び合焦点用レーザスポット４ｂをオフセットして照射し、該合焦点用レーザスポット４ｂの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行うことによって、光ディスクの記録膜の初期化混在による反射率変動などの影響を受けない安定したオートフォーカス制御を行うことができ、安定した光ディスクの初期化を行うもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射スポットからの反射率が著しく低い次世代多層ディスク等においても安定したオートフォーカス制御を行うことができる２波長レーザ照射装置及び同装置のフォーカス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に相変化型光ディスクは、製造工程において、製膜後の非晶質状態（ａｓ−ｄｅｐｏ）である膜に対してレーザスポットを照射して均一な結晶状態とする初期化工程を必須とし、この初期化を行う装置は初期化装置と呼ばれている。
【０００３】
この初期化装置におけるレーザスポットを回転により揺動する光ディスクの記録膜に正確に焦点合わせを行うオートフォーカス（ＡＦ）制御は、初期化を実行するレーザスポット自身の戻光を利用するものであり、そのレーザ光源は、複数のトラックを同時に結晶化すべく高出力なλ８１０ｎｍ半導体レーザ素子が採用されている。
【０００４】
しかしながら、近年のＤＶＤやブルーレイディスク（ＢＤ）においては記録と再生を行う際のレーザ波長が異なるため、非晶質状態（ａｓ−ｄｅｐｏ）では充分なエネルギー量の反射光量を得られず、ＡＦ制御を行うのが困難であり、この不具合を解決するために、従来技術においては、光ディスクの記録／再生用と同じ波長のレーザを搭載し、この照射スポットの反射光を用いてＡＦ制御を行う初期化方法及び装置が下記特許文献１により提案されている。尚、この初期化用以外のレーザ光源の波長が必ずしも記録／再生用レーザと同じ波長である必要は無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許平１１−２９６８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１記載の技術は、初期化対象とする光ディスクが初期化用スレーザポットの反射光ではＡＦ制御にとって十分な反射率が得られない場合に有効な手段である。
【０００７】
しかしながら、次世代の多層光ディスクにおいては、層間隔が従来よりも狭く、その膜の性質も種々多様であり、非晶質状態（ａｓ−ｄｅｐｏ）における初期化用レーザとＡＦ制御用レーザの反射率が著しく低い光ディスクが存在する。このため従来技術による初期化装置では、実際に記録再生膜に記録／再生を行うドライブと同じレーザ波長の半導体レーザ素子を搭載し、この半導体レーザ素子からの入射光に対する反射光を用いてＡＦ制御を行う技術が提案されているが、図６に示す如く、初期化用の長楕円形状のレーザスポット３ａ上にＡＦ用の円形状のレーザスポット３ｂを照射して両スポットが同一位置に重ね合わさり、初期化ビームのスポット３ａ内において未初期化領域と初期化直後の領域が混在するため、初期化前後の反射光量が変動してしまい、ＡＦ制御が不安定となる場合が生じると言う不具合を招いていた。
【０００８】
この不具合を詳細に説明すると、従来技術においては、初期化用のスポット３ａとＡＦ制御用のスポット３ｂを膜面上で同一位置に重ね合わせているため、スポット領域内で結晶化した直後の状態とａｓ−ｄｅｐｏ状態が混在し、この混在によって初期化用レーザスポット３ａ内の膜の状態が不安定となり、その反射光量が変動するためと考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、オートフォーカス用レーザ素子を搭載し、オートフォーカス用レーザスポットからの反射率が著しく低い被照射対象物においても、加工直後の反射率変動などの影響を受けない安定したオートフォーカス制御を行うことができる２波長レーザ照射装置及び同装置のフォーカス制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため本発明は、被照射対象物に所定形状に形成した加工用レーザスポットを照射すると共に、前記被照射対象物に加工用レーザスポットの被照射対象物に対する焦点合わせ用の合焦点用レーザスポットを照射し、該合焦点用レーザスポットの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行う２波長レーザ照射装置において、前記合焦点用レーザスポットを、前記加工用レーザスポットの照射により加工された後の被照射対象物に照射する様に構成したことを第１の特徴とする。
【００１１】
また本発明は、加工用所定波長の加工用レーザスポットを被照射対象物に照射する加工用レーザ光学系部と、前記被照射対象物に対する焦点合わせ用の所定形状の合焦点用レーザスポットを加工用レーザスポットと近接して被照射対象物に照射する合焦点用レーザ光学系部と、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの形状が所定の形状になるように前記加工用レーザ光学系部による加工用レーザスポットの焦点合わせを制御する合焦点部と、前記加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを前記被照射対象物に対して相対的に移動させる移動部と、前記各光学系部と合焦点部と移動部を制御する制御部とを備え、加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを被照射対象物に相対的に移動しながら照射する２波長レーザ照射装置において、前記制御部が、被照射対象物の加工用レーザスポットが照射された後の領域に、合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射することを第２の特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記加工用レーザ光学系部が前記加工用レーザスポットを長楕円形状に整形し、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの楕円長軸方向の光量を検出する長軸ラインセンサ及び反射合焦点用レーザスポットの楕円短軸方向の光量を検出する短軸ラインセンサを備えた第２の特徴の２波長レーザ照射装置において、
前記制御部が、
前記長軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号波形の端部と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの長軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出し、
前記短軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの短軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出することを第３の特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記被照射対象物が、加工用レーザスポットの照射により記録膜の物理特性が変化する光ディスクであって、前記加工用レーザスポットの波長を８１０ｎｍ、前記合焦点用レーザスポットの波長を４０５ｎｍとし、前記光ディスクを回転させながら加工用レーザスポットを光ディスクの記録膜に照射して記録膜の初期化を行う第２又は３の特徴の２波長レーザ照射装置において、前記制御部が、前記加工用レーザ光学系部により回転する光ディスク記録膜の領域に加工用レーザスポットを照射させ、前記加工用レーザスポットが照射された後の記録膜領域に前記合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射することを第４の特徴とする。
【００１４】
更に本発明は、被照射対象物に所定形状に形成した加工用レーザスポットを照射すると共に、前記被照射対象物に加工用レーザスポットの被照射対象物に対する焦点合わせ用の合焦点用レーザスポットを照射し、該合焦点用レーザスポットの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行う２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法において、前記合焦点用レーザスポットを、前記加工用レーザスポットの照射により加工された後の被照射対象物に照射することを第５の特徴とする。
【００１５】
また本発明は、加工用所定波長の加工用レーザスポットを被照射対象物に照射する加工用レーザ光学系部と、前記被照射対象物に対する焦点合わせ用の所定形状の合焦点用レーザスポットを加工用レーザスポットと近接して被照射対象物に照射する合焦点用レーザ光学系部と、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの形状が所定の形状になるように前記加工用レーザ光学系部による加工用レーザスポットの焦点合わせを制御する合焦点部と、前記加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを前記被照射対象物に対して相対的に移動させる移動部と、前記各光学系部と合焦点部と移動部を制御する制御部とを備え、加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを被照射対象物に相対的に移動しながら照射する２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法において、前記制御部に、合焦点用レーザ光学系部により被照射対象物の加工用レーザスポットが照射された後の領域に合焦点用レーザスポットを照射させることを第６の特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記加工用レーザ光学系部が前記加工用レーザスポットを長楕円形状に整形し、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの楕円長軸方向の光量を検出する長軸ラインセンサ及び反射合焦点用レーザスポットの楕円短軸方向の光量を検出する短軸ラインセンサを備えた第６の特徴の２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法において、
前記制御部に、前記長軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号波形の端部と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの長軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出させ、
前記短軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの短軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出させることを第７の特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記被照射対象物が、加工用レーザスポットの照射により記録膜の物理特性が変化する光ディスクであって、前記加工用レーザスポットの波長を８１０ｎｍ、前記合焦点用レーザスポットの波長を４０５ｎｍとし、前記光ディスクを回転させながら加工用レーザスポットを光ディスクの記録膜に照射して記録膜の初期化を行う第６又は７の特徴の２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法において、前記制御部に、前記加工用レーザ光学系部により回転する光ディスク記録膜の領域に加工用レーザスポットを照射させ、前記加工用レーザスポットが照射された後の記録膜領域に前記合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射することを第８の特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による２波長レーザ照射装置及び同装置のフォーカス制御方法は、被照射対象物に所定形状に形成した加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットをオフセットして照射し、該合焦点用レーザスポットの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行うことによって、合焦点用レーザスポットを前記加工用レーザスポットの照射により加工された後の被照射対象物に照射し、反射率変動などの影響を受けない安定したＡＦ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による２波長レーザ照射装置の原理説明図。
【図２】本発明による２波長レーザ照射装置の構成を示す図。
【図３】本実施形態による初期化用レーザスポットのラインセンサ出力信号を示す図。
【図４】本実施形態による両スポットの相対的位置の説明図。
【図５】従来及び本実施形態によるＡＦ検出信号の説明図。
【図６】従来の初期化装置におけるレーザースポットの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明によるフォーカス制御方法を適用した２波長レーザ照射装置を初期化装置に適用した実施形態を図面を参照して詳細に説明するが、まず、本発明の両レーザスポットの照射方法について説明する。
［両レーザスポット照射方法］
本実施形態によるフォーカス制御方法は、図１に示す如く、前述の従来技術による反射率が著しく低い光ディスクに対して初期化用のレーザスポット及びＡＦ制御用レーザスポットをオフセットして配置し、スピンドル９０を回転中心として光ディスクを矢印４ｃ方向に回転させながら光ディスク初期化を行う２波長レーザ照射装置等において、長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａを、前記スピンドル９０中心を通る光ディスク半径方向に延びる方向に配置すると共に、ＡＦ用レーザスポット４ｂを、前記初期化用レーザスポット４ａに対して近接し且つ光ディスク回転方向（矢印４ｃ）の初期化の下流側になる様にオフセットして配置し、初期化用レーザスポット４ａによる初期化後の記録膜に対して必ずＡＦ用レーザスポット４ｂが照射される様に構成したことによって、前述の従来技術による両スポットの同一位置の重なり合いによる反射光量の変動を防止し、ＡＦ制御が不安定となることを防止するものである。
【００２１】
本実施形態による初期化用レーザスポット４ａが長軸幅４８μｍ、短軸幅が１μｍの長楕円形状の場合、該スポット４ａに対してＡＦ用レーザスポット４ｂは、スポット４ａのスピンドル側の長軸方向端部から半径方向に１２μｍ且つ短軸方向はスポット中心から円周方向に９μｍの相対的位置関係となるよう配置されている。
【００２２】
このように本実施形態の如く光ディスクの回転方向４ｃに対して両スポットをオフセットして配置し、両スポットをディスクの内周側から外周側の方向４ｄへ送りながら光ディスクの初期化を実行する際、ＡＦ用スポット４ｂが初期化用レーザスポット４ａにより常に初期化された後の記録膜面に照射させることによってＡＦ制御が不安定となることを防止することができる。
【００２３】
［構成］
上述の如き両スポットを配置し且つ光ディスクの初期化を行う初期化装置のハード構成を次に図２を参照して説明する。本実施形態による２波長レーザ照射装置である初期化装置は、加工用の初期化用レーザスポットを形成する初期化スポット用光学系と、ＡＦ用レーザスポットを形成するＡＦスポット用光学系と、両スポット共通の共通光学系とから構成される。尚、本実施形態における初期化装置は、光ディスクの回転機構／半導体レーザ素子の光ディスク半径方向への移動機構／半導体レーザ素子の出力制御回路／本装置の全体の制御回路等の機構回路を備えるものであるが、一般の初期化装置と同様な構成のため、省略して説明する。
【００２４】
前記初期化スポット用光学系は、図２に示す如く、前記初期化スポット用光学系が、波長λ８１０ｎｍの初期化用レーザビームの光源となる半導体レーザ素子５ａと、該レーザ素子５ａから照射されるレーザビームを平行光に偏光するコリメートレンズ５ｂと、該コリメートレンズ５ｂにより平行光に変更されたレーザビームを入射し、後述するパワー監視系への分光及びアイソレートするための偏光ビームスプリッタ５ｃと、光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分に分離伝搬し、その屈折率差による位相差により円偏光する１／４波長板５ｄと、前記偏光ビームスプリッタ５ｃにより分光偏向されたレーザビームを入射して初期化レーザビームの出力を監視するためのパワーモニタ素子５ｒと、後述する記録膜５ｈから反射された初期化レーザスポットの反射光を入力として偏光ビームスプリッタ５ｃにより偏光された反射光を入射する対物レンズ２１と、該対物レンズ２１により出射された反射光を９０度位相が異なるように偏向する偏光ビームスプリッタ２２と、該偏光ビームスプリッタ２２から出射された初期化レーザスポットの反射光を入力として、初期化用レーザスポットのフォーカス制御を行うためのフォーカスディテクタ２３及び２４とから構成される。
【００２５】
前記ＡＦスポット用光学系は、波長λ４０５ｎｍのＡＦ用レーザビームの光源となる半導体レーザ素子５ｉと、該レーザ素子５ｉから照射されるレーザビームを平行光に偏光するコリメートレンズ５ｊと、該コリメートレンズ５ｊにより平行光に変更されたレーザビームを入射し、後述するパワー監視系への分光及びアイソレートするための偏光ビームスプリッタ５ｋと、光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分に分離伝搬し、その屈折率差により円偏光する１／４波長板５ｌ（エル）と、前記偏光ビームスプリッタ５ｌ（エル）により分光偏向されたレーザビームを入射してＡＦ用レーザビームの出力を監視するためのパワーモニタ素子５ｏと、後述する記録膜５ｈから反射されたＡＦ用レーザスポットの反射光を入力として偏光ビームスプリッタ５ｋにより偏光された反射光を入射する対物レンズ３１と、該対物レンズ３１により出射された反射光を９０度位相が異なるように偏向する偏光ビームスプリッタ３２と、該偏光ビームスプリッタ３２から出射されたＡＦ用レーザスポットの反射光を入力として、ＡＦ用レーザスポットのフォーカス制御を行うためのフォーカスディテクタ２３及び２４とから構成される。
【００２６】
また前記初期化スポット用光学から出射される初期化用レーザスポットの記録膜５ｈに対する２次元的照射位置は固定され、前記ＡＦスポット用光学系から出射されるＡＦ用レーザスポットの記録膜５ｈに対する２次元的照射位置は前記初期化用レーザスポットの位置に対して所定の２次元的な間隔をもってオフセットされるように固定されているが、これら両スポット位置は各光学系のレンズ等の配置によって調整可能に構成しても良い。
【００２７】
前記共通光学系は、前記１／４波長板５ｄ及び５ｌ（エル）から出射した両レーザビームの２波長を合成するプリズム５ｅと、該プリズム５ｅから出射したレーザビームを光ディスク記録膜５ｈ側と後述するスポット位置監視系へ分光するプリズム５ｆと、該プリズム５ｆから出射したレーザビームを集光して膜面５ｈ上に焦点合わせを行ったレーザスポットを形成させる２波長兼用の対物レンズ５ｍと、該対物レンズ５ｍから出射された反射光を分光するハーフビームスプリッタ５ｎと、該対物レンズ５ｍからの出射光を入射して短手ビーム及び長手ビームの膜５ｈ上の相対的位置を監視するための一対のラインセンサ５ｑ（短手方向用）及び５ｐ（長手方向用）とから構成される。前記対物レンズ５ｍは、光軸両方向に移動可能に構成されており、この移動によって記録膜５ｈに対する合焦点位置を制御することができる。尚、前記光学系の呼び方は、前述のものに限られるものではない。
【００２８】
［動作］
さて、本実施形態による初期化装置は、まず、長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａを照射し、該初期化用レーザスポット４ａの長軸方向の幅及び位置と、短軸方向の位置を検出する。
【００２９】
この初期化用レーザスポット４ａの長軸方向の幅及び位置と短軸方向の位置の検出は、初期設定用の反射率が所定値に規定された光ディスクをスピンドルに装着した状態で、図示しない制御回路が、半導体レーザ素子５ａから波長λ８１０ｎｍの初期化用レーザビームを照射させ、該波長λ８１０ｎｍの初期化用レーザビームを、コリメートレンズ５ｂと偏光ビームスプリッタ５ｃと１／４波長板５ｄとプリズム５ｅとプリズム５ｆと対物レンズ５ｇとを介して長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａを照射し、この反射光を対物レンズ５ｇ、プリズム５ｆ、対物レンズ５ｍを介してハーフビームスプリッタ５ｎに入射し、該ハーフビームスプリッタ５ｎが反射光を長軸方向及び短軸方向に分光してラインセンサ５ｑ（短手方向用）及び５ｐ（長手方向用）に入射させることによって、該ラインセンサ５ｑ（短手方向用）及び５ｐ（長手方向用）が、図３及び図４に示す如く、長軸用及び短軸用の信号波形６ａを検出する。尚、図３中の符号６ｃにより示す長軸用ラインディテクタの信号波形６ａの幅が長軸方向の長さである。
【００３０】
次いで本実施形態による初期化装置は、ＡＦ円形状のＡＦ用レーザスポット４ｂを照射し、前記初期化用レーザスポット４ａの位置に対する長軸及び短軸方向の相対的位置を算出する。
【００３１】
この相対的位置（距離）の算出は、図示しない制御回路が、半導体レーザ素子５ｉから波長４０５ｎｍのＡＦ用レーザビームを照射させ、該波長λ８１０ｎｍの初期化用レーザビームを、コリメートレンズ５ｊと偏光ビームスプリッタ５ｋと１／４波長板５ｌ（エル）とプリズム５ｅとプリズム５ｆと対物レンズ５ｇとを介して円形状のＡＦレーザスポット４を記録膜５ｈに照射し、この記録膜５ｈからの反射光を前述の初期化用レーザビームと同様に、対物レンズ５ｇとプリズム５ｆと対物レンズ５ｍを介してハーフビームスプリッタ５ｎに入射し、該ハーフビームスプリッタ５ｎが反射光を長軸方向及び短軸方向に分光してラインセンサ５ｑ（短手方向用）及び５ｐ（長手方向用）に入射させ、該ラインセンサ５ｑ（短手方向用）及び５ｐ（長手方向用）が、図３及び図４に示す短軸用ラインディテクタの信号波形６ｂを検出し、図３に示すＡＦ用信号波形６ｂのピーク位置と初期化用信号波形６ａの端部との距離を算出することにより、初期化用レーザスポット４ａとＡＦ用レーザスポット４ｂとのディスク半径方向（長軸方向）における相対的位置６ｄを検出し、図４に示す初期化用信号波形６ａとＡＦ用信号波形６ｂのピーク位置との距離を算出することにより、初期化用レーザスポット４ａとＡＦ用レーザスポット４ｂとのディスクトラック方向（短軸方向）における相対的位置７ｃを検出することができる。
【００３２】
これにより本実施形態による初期化装置は、前述した長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａの位置に対するＡＦ用レーザスポット４ｂとの相対的位置を検出し、この相対的位置が光ディスク記録膜特性や初期化条件（光ディスク回転数／光量）を考慮した所定の位置関係、少なくとも初期化実行時にＡＦ用スポット４ｂが初期化用レーザスポット４ａにより常に初期化された後の記録膜面に照射するように配置していることを監視することができ、この監視は初期化実行時も継続して行うことが望ましい。
【００３３】
さて、本実施形態による初期化装置は、前述の如く、ＡＦ用スポット４ｂが初期化用レーザスポット４ａにより常に初期化された後の記録膜面に照射するようにした状態において初期化を行うものであるが、この初期化時のオートフォーカス制御を行うためのＡＦ波形を図５を参照して説明する。図５（ａ）は従来のＡＦ波形８ａを示すものであり、図５（ｂ）は、本実施形態の如く初期化用とＡＦ用の両レーザスポットを配置した際のＡＦ波形８ｂを示すものであって、該従来技術によるＡＦ波形８ａは、膜５ｈに焦点が一致してから初期化実行中の反射率変動が大きく、エンベロープ幅８ｂが広くなってしまうものであるのに対し、本実施形態による２波長半導体レーザスポットにおけるＡＦ信号８ｃでは、そのエンベロープ幅８ｄが従来に比べて半分以下に小さくすることができ、従って本実施形態による初期化装置は光ディスクの振動に対して初期化用レーザスポットの追従精度を向上することができる。即ち、本実施形態による初期化装置は、初期化用ビームスポットにより初期化した直後の領域にＡＦ用レーザスポットを照射し、このＡＦ用レーザスポットの反射光を用いて初期化用ビームスポットのオートフォーカス制御を行うため、光ディスク初期化領域を安定的に初期化することができる。
【００３４】
尚、前記実施形態においては、図１に示した如く、ＡＦ用レーザスポット４ｂが長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａの位置に対して長軸方向に対してスピンドル側且つ光ディスクの初期化下方側に位置する例を説明したが、この例は図１において符号４ｃ及び４ｄにより示したディスク回転方向及び初期化時のヘッド移動方向の場合であって、ディスク回転方向及び初期化時のヘッド移動方向の組合せに応じて、初期化用ビームスポットにより初期化した直後の領域にＡＦ用レーザスポットを照射する条件を満足するように両レーザスポットを配置することによって、前述の実施形態同様の効果を奏することができる。
【００３５】
また、前述の実施形態においては本発明を次世代多層光ディスクの初期化を行う初期化装置の例を挙げたが、本発明は初期化装置に限らず、例えば被照射対象物であるシリコンパネルのアニールを行うレーザアニール装置その他のレーザスポットをオートフォーカスをかけながら照射するレーザ照射装置に適用することもできる。更には、対象ワークを照射して何らかの組成変化をもたらす加工用レーザスポットやフォーカス制御を行うＡＦ用レーザスポットの数は前述の実施形態のものに限られるものではなく、複数であっても良い。更には、レーザスポットの波長も前述のものに限られるものではなく、例えば加工用とＡＦ用の波長は同じであっても良い。
【符号の説明】
【００３６】
４ａ：初期化用レーザスポット、４ｂ：合焦点用レーザスポット、４ｃ及び４ｄ：矢印、５ａ：半導体レーザ素子、５ｂ：コリメートレンズ、５ｃ：偏光ビームスプリッタ、５ｄ：波長板、５ｅ：プリズム、５ｆ：プリズム、５ｇ：対物レンズ、５ｈ：記録膜、５ｈ：膜面、５ｉ：半導体レーザ素子、５ｊ：コリメートレンズ、５ｋ：偏光ビームスプリッタ、５ｌ：波長板、５ｌ：偏光ビームスプリッタ、５ｍ：対物レンズ、５ｎ：ハーフビームスプリッタ、５ｏ：パワーモニタ素子、５ｑ：ラインセンサ、５ｒ：パワーモニタ素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射スポットからの反射率が著しく低い次世代多層ディスク等においても安定したオートフォーカス制御を行うことができる２波長レーザ照射装置及び同装置のフォーカス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に相変化型光ディスクは、製造工程において、製膜後の非晶質状態（ａｓ−ｄｅｐｏ）である膜に対してレーザスポットを照射して均一な結晶状態とする初期化工程を必須とし、この初期化を行う装置は初期化装置と呼ばれている。
【０００３】
この初期化装置におけるレーザスポットを回転により揺動する光ディスクの記録膜に正確に焦点合わせを行うオートフォーカス（ＡＦ）制御は、初期化を実行するレーザスポット自身の戻光を利用するものであり、そのレーザ光源は、複数のトラックを同時に結晶化すべく高出力なλ８１０ｎｍ半導体レーザ素子が採用されている。
【０００４】
しかしながら、近年のＤＶＤやブルーレイディスク（ＢＤ）においては記録と再生を行う際のレーザ波長が異なるため、非晶質状態（ａｓ−ｄｅｐｏ）では充分なエネルギー量の反射光量を得られず、ＡＦ制御を行うのが困難であり、この不具合を解決するために、従来技術においては、光ディスクの記録／再生用と同じ波長のレーザを搭載し、この照射スポットの反射光を用いてＡＦ制御を行う初期化方法及び装置が下記特許文献１により提案されている。尚、この初期化用以外のレーザ光源の波長が必ずしも記録／再生用レーザと同じ波長である必要は無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許平１１−２９６８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１記載の技術は、初期化対象とする光ディスクが初期化用スレーザポットの反射光ではＡＦ制御にとって十分な反射率が得られない場合に有効な手段である。
【０００７】
しかしながら、次世代の多層光ディスクにおいては、層間隔が従来よりも狭く、その膜の性質も種々多様であり、非晶質状態（ａｓ−ｄｅｐｏ）における初期化用レーザとＡＦ制御用レーザの反射率が著しく低い光ディスクが存在する。このため従来技術による初期化装置では、実際に記録再生膜に記録／再生を行うドライブと同じレーザ波長の半導体レーザ素子を搭載し、この半導体レーザ素子からの入射光に対する反射光を用いてＡＦ制御を行う技術が提案されているが、図６に示す如く、初期化用の長楕円形状のレーザスポット３ａ上にＡＦ用の円形状のレーザスポット３ｂを照射して両スポットが同一位置に重ね合わさり、初期化ビームのスポット３ａ内において未初期化領域と初期化直後の領域が混在するため、初期化前後の反射光量が変動してしまい、ＡＦ制御が不安定となる場合が生じると言う不具合を招いていた。
【０００８】
この不具合を詳細に説明すると、従来技術においては、初期化用のスポット３ａとＡＦ制御用のスポット３ｂを膜面上で同一位置に重ね合わせているため、スポット領域内で結晶化した直後の状態とａｓ−ｄｅｐｏ状態が混在し、この混在によって初期化用レーザスポット３ａ内の膜の状態が不安定となり、その反射光量が変動するためと考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、オートフォーカス用レーザ素子を搭載し、オートフォーカス用レーザスポットからの反射率が著しく低い被照射対象物においても、加工直後の反射率変動などの影響を受けない安定したオートフォーカス制御を行うことができる２波長レーザ照射装置及び同装置のフォーカス制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため本発明は、被照射対象物に所定形状に形成した加工用レーザスポットを照射すると共に、前記被照射対象物に加工用レーザスポットの被照射対象物に対する焦点合わせ用の合焦点用レーザスポットを照射し、該合焦点用レーザスポットの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行う２波長レーザ照射装置において、前記合焦点用レーザスポットを、前記加工用レーザスポットの照射により加工された後の被照射対象物に照射する様に構成したことを第１の特徴とする。
【００１１】
また本発明は、加工用所定波長の加工用レーザスポットを被照射対象物に照射する加工用レーザ光学系部と、前記被照射対象物に対する焦点合わせ用の所定形状の合焦点用レーザスポットを加工用レーザスポットと近接して被照射対象物に照射する合焦点用レーザ光学系部と、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの形状が所定の形状になるように前記加工用レーザ光学系部による加工用レーザスポットの焦点合わせを制御する合焦点部と、前記加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを前記被照射対象物に対して相対的に移動させる移動部と、前記各光学系部と合焦点部と移動部を制御する制御部とを備え、加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを被照射対象物に相対的に移動しながら照射する２波長レーザ照射装置において、前記制御部が、被照射対象物の加工用レーザスポットが照射された後の領域に、合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射することを第２の特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記加工用レーザ光学系部が前記加工用レーザスポットを長楕円形状に整形し、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの楕円長軸方向の光量を検出する長軸ラインセンサ及び反射合焦点用レーザスポットの楕円短軸方向の光量を検出する短軸ラインセンサを備えた第２の特徴の２波長レーザ照射装置において、
前記制御部が、
前記長軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号波形の端部と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの長軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出し、
前記短軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの短軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出することを第３の特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記被照射対象物が、加工用レーザスポットの照射により記録膜の物理特性が変化する光ディスクであって、前記加工用レーザスポットの波長を８１０ｎｍ、前記合焦点用レーザスポットの波長を４０５ｎｍとし、前記光ディスクを回転させながら加工用レーザスポットを光ディスクの記録膜に照射して記録膜の初期化を行う第２又は３の特徴の２波長レーザ照射装置において、前記制御部が、前記加工用レーザ光学系部により回転する光ディスク記録膜の領域に加工用レーザスポットを照射させ、前記加工用レーザスポットが照射された後の記録膜領域に前記合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射することを第４の特徴とする。
【００１４】
更に本発明は、被照射対象物に所定形状に形成した加工用レーザスポットを照射すると共に、前記被照射対象物に加工用レーザスポットの被照射対象物に対する焦点合わせ用の合焦点用レーザスポットを照射し、該合焦点用レーザスポットの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行う２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法において、前記合焦点用レーザスポットを、前記加工用レーザスポットの照射により加工された後の被照射対象物に照射することを第５の特徴とする。
【００１５】
また本発明は、加工用所定波長の加工用レーザスポットを被照射対象物に照射する加工用レーザ光学系部と、前記被照射対象物に対する焦点合わせ用の所定形状の合焦点用レーザスポットを加工用レーザスポットと近接して被照射対象物に照射する合焦点用レーザ光学系部と、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの形状が所定の形状になるように前記加工用レーザ光学系部による加工用レーザスポットの焦点合わせを制御する合焦点部と、前記加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを前記被照射対象物に対して相対的に移動させる移動部と、前記各光学系部と合焦点部と移動部を制御する制御部とを備え、加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを被照射対象物に相対的に移動しながら照射する２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法において、前記制御部に、合焦点用レーザ光学系部により被照射対象物の加工用レーザスポットが照射された後の領域に合焦点用レーザスポットを照射させることを第６の特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記加工用レーザ光学系部が前記加工用レーザスポットを長楕円形状に整形し、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの楕円長軸方向の光量を検出する長軸ラインセンサ及び反射合焦点用レーザスポットの楕円短軸方向の光量を検出する短軸ラインセンサを備えた第６の特徴の２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法において、
前記制御部に、前記長軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号波形の端部と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの長軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出させ、
前記短軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの短軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出させることを第７の特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記被照射対象物が、加工用レーザスポットの照射により記録膜の物理特性が変化する光ディスクであって、前記加工用レーザスポットの波長を８１０ｎｍ、前記合焦点用レーザスポットの波長を４０５ｎｍとし、前記光ディスクを回転させながら加工用レーザスポットを光ディスクの記録膜に照射して記録膜の初期化を行う第６又は７の特徴の２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法において、前記制御部に、前記加工用レーザ光学系部により回転する光ディスク記録膜の領域に加工用レーザスポットを照射させ、前記加工用レーザスポットが照射された後の記録膜領域に前記合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射することを第８の特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による２波長レーザ照射装置及び同装置のフォーカス制御方法は、被照射対象物に所定形状に形成した加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットをオフセットして照射し、該合焦点用レーザスポットの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行うことによって、合焦点用レーザスポットを前記加工用レーザスポットの照射により加工された後の被照射対象物に照射し、反射率変動などの影響を受けない安定したＡＦ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による２波長レーザ照射装置の原理説明図。
【図２】本発明による２波長レーザ照射装置の構成を示す図。
【図３】本実施形態による初期化用レーザスポットのラインセンサ出力信号を示す図。
【図４】本実施形態による両スポットの相対的位置の説明図。
【図５】従来及び本実施形態によるＡＦ検出信号の説明図。
【図６】従来の初期化装置におけるレーザースポットの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明によるフォーカス制御方法を適用した２波長レーザ照射装置を初期化装置に適用した実施形態を図面を参照して詳細に説明するが、まず、本発明の両レーザスポットの照射方法について説明する。
［両レーザスポット照射方法］
本実施形態によるフォーカス制御方法は、図１に示す如く、前述の従来技術による反射率が著しく低い光ディスクに対して初期化用のレーザスポット及びＡＦ制御用レーザスポットをオフセットして配置し、スピンドル９０を回転中心として光ディスクを矢印４ｃ方向に回転させながら光ディスク初期化を行う２波長レーザ照射装置等において、長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａを、前記スピンドル９０中心を通る光ディスク半径方向に延びる方向に配置すると共に、ＡＦ用レーザスポット４ｂを、前記初期化用レーザスポット４ａに対して近接し且つ光ディスク回転方向（矢印４ｃ）の初期化の下流側になる様にオフセットして配置し、初期化用レーザスポット４ａによる初期化後の記録膜に対して必ずＡＦ用レーザスポット４ｂが照射される様に構成したことによって、前述の従来技術による両スポットの同一位置の重なり合いによる反射光量の変動を防止し、ＡＦ制御が不安定となることを防止するものである。
【００２１】
本実施形態による初期化用レーザスポット４ａが長軸幅４８μｍ、短軸幅が１μｍの長楕円形状の場合、該スポット４ａに対してＡＦ用レーザスポット４ｂは、スポット４ａのスピンドル側の長軸方向端部から半径方向に１２μｍ且つ短軸方向はスポット中心から円周方向に９μｍの相対的位置関係となるよう配置されている。
【００２２】
このように本実施形態の如く光ディスクの回転方向４ｃに対して両スポットをオフセットして配置し、両スポットをディスクの内周側から外周側の方向４ｄへ送りながら光ディスクの初期化を実行する際、ＡＦ用スポット４ｂが初期化用レーザスポット４ａにより常に初期化された後の記録膜面に照射させることによってＡＦ制御が不安定となることを防止することができる。
【００２３】
［構成］
上述の如き両スポットを配置し且つ光ディスクの初期化を行う初期化装置のハード構成を次に図２を参照して説明する。本実施形態による２波長レーザ照射装置である初期化装置は、加工用の初期化用レーザスポットを形成する初期化スポット用光学系と、ＡＦ用レーザスポットを形成するＡＦスポット用光学系と、両スポット共通の共通光学系とから構成される。尚、本実施形態における初期化装置は、光ディスクの回転機構／半導体レーザ素子の光ディスク半径方向への移動機構／半導体レーザ素子の出力制御回路／本装置の全体の制御回路等の機構回路を備えるものであるが、一般の初期化装置と同様な構成のため、省略して説明する。
【００２４】
前記初期化スポット用光学系は、図２に示す如く、前記初期化スポット用光学系が、波長λ８１０ｎｍの初期化用レーザビームの光源となる半導体レーザ素子５ａと、該レーザ素子５ａから照射されるレーザビームを平行光に偏光するコリメートレンズ５ｂと、該コリメートレンズ５ｂにより平行光に変更されたレーザビームを入射し、後述するパワー監視系への分光及びアイソレートするための偏光ビームスプリッタ５ｃと、光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分に分離伝搬し、その屈折率差による位相差により円偏光する１／４波長板５ｄと、前記偏光ビームスプリッタ５ｃにより分光偏向されたレーザビームを入射して初期化レーザビームの出力を監視するためのパワーモニタ素子５ｒと、後述する記録膜５ｈから反射された初期化レーザスポットの反射光を入力として偏光ビームスプリッタ５ｃにより偏光された反射光を入射する対物レンズ２１と、該対物レンズ２１により出射された反射光を９０度位相が異なるように偏向する偏光ビームスプリッタ２２と、該偏光ビームスプリッタ２２から出射された初期化レーザスポットの反射光を入力として、初期化用レーザスポットのフォーカス制御を行うためのフォーカスディテクタ２３及び２４とから構成される。
【００２５】
前記ＡＦスポット用光学系は、波長λ４０５ｎｍのＡＦ用レーザビームの光源となる半導体レーザ素子５ｉと、該レーザ素子５ｉから照射されるレーザビームを平行光に偏光するコリメートレンズ５ｊと、該コリメートレンズ５ｊにより平行光に変更されたレーザビームを入射し、後述するパワー監視系への分光及びアイソレートするための偏光ビームスプリッタ５ｋと、光学軸に平行な偏光成分と垂直な偏光成分に分離伝搬し、その屈折率差により円偏光する１／４波長板５ｌ（エル）と、前記偏光ビームスプリッタ５ｌ（エル）により分光偏向されたレーザビームを入射してＡＦ用レーザビームの出力を監視するためのパワーモニタ素子５ｏと、後述する記録膜５ｈから反射されたＡＦ用レーザスポットの反射光を入力として偏光ビームスプリッタ５ｋにより偏光された反射光を入射する対物レンズ３１と、該対物レンズ３１により出射された反射光を９０度位相が異なるように偏向する偏光ビームスプリッタ３２と、該偏光ビームスプリッタ３２から出射されたＡＦ用レーザスポットの反射光を入力として、ＡＦ用レーザスポットのフォーカス制御を行うためのフォーカスディテクタ２３及び２４とから構成される。
【００２６】
また前記初期化スポット用光学から出射される初期化用レーザスポットの記録膜５ｈに対する２次元的照射位置は固定され、前記ＡＦスポット用光学系から出射されるＡＦ用レーザスポットの記録膜５ｈに対する２次元的照射位置は前記初期化用レーザスポットの位置に対して所定の２次元的な間隔をもってオフセットされるように固定されているが、これら両スポット位置は各光学系のレンズ等の配置によって調整可能に構成しても良い。
【００２７】
前記共通光学系は、前記１／４波長板５ｄ及び５ｌ（エル）から出射した両レーザビームの２波長を合成するプリズム５ｅと、該プリズム５ｅから出射したレーザビームを光ディスク記録膜５ｈ側と後述するスポット位置監視系へ分光するプリズム５ｆと、該プリズム５ｆから出射したレーザビームを集光して膜面５ｈ上に焦点合わせを行ったレーザスポットを形成させる２波長兼用の対物レンズ５ｍと、該対物レンズ５ｍから出射された反射光を分光するハーフビームスプリッタ５ｎと、該対物レンズ５ｍからの出射光を入射して短手ビーム及び長手ビームの膜５ｈ上の相対的位置を監視するための一対のラインセンサ５ｑ（短手方向用）及び５ｐ（長手方向用）とから構成される。前記対物レンズ５ｍは、光軸両方向に移動可能に構成されており、この移動によって記録膜５ｈに対する合焦点位置を制御することができる。尚、前記光学系の呼び方は、前述のものに限られるものではない。
【００２８】
［動作］
さて、本実施形態による初期化装置は、まず、長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａを照射し、該初期化用レーザスポット４ａの長軸方向の幅及び位置と、短軸方向の位置を検出する。
【００２９】
この初期化用レーザスポット４ａの長軸方向の幅及び位置と短軸方向の位置の検出は、初期設定用の反射率が所定値に規定された光ディスクをスピンドルに装着した状態で、図示しない制御回路が、半導体レーザ素子５ａから波長λ８１０ｎｍの初期化用レーザビームを照射させ、該波長λ８１０ｎｍの初期化用レーザビームを、コリメートレンズ５ｂと偏光ビームスプリッタ５ｃと１／４波長板５ｄとプリズム５ｅとプリズム５ｆと対物レンズ５ｇとを介して長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａを照射し、この反射光を対物レンズ５ｇ、プリズム５ｆ、対物レンズ５ｍを介してハーフビームスプリッタ５ｎに入射し、該ハーフビームスプリッタ５ｎが反射光を長軸方向及び短軸方向に分光してラインセンサ５ｑ（短手方向用）及び５ｐ（長手方向用）に入射させることによって、該ラインセンサ５ｑ（短手方向用）及び５ｐ（長手方向用）が、図３及び図４に示す如く、長軸用及び短軸用の信号波形６ａを検出する。尚、図３中の符号６ｃにより示す長軸用ラインディテクタの信号波形６ａの幅が長軸方向の長さである。
【００３０】
次いで本実施形態による初期化装置は、ＡＦ円形状のＡＦ用レーザスポット４ｂを照射し、前記初期化用レーザスポット４ａの位置に対する長軸及び短軸方向の相対的位置を算出する。
【００３１】
この相対的位置（距離）の算出は、図示しない制御回路が、半導体レーザ素子５ｉから波長４０５ｎｍのＡＦ用レーザビームを照射させ、該波長λ８１０ｎｍの初期化用レーザビームを、コリメートレンズ５ｊと偏光ビームスプリッタ５ｋと１／４波長板５ｌ（エル）とプリズム５ｅとプリズム５ｆと対物レンズ５ｇとを介して円形状のＡＦレーザスポット４を記録膜５ｈに照射し、この記録膜５ｈからの反射光を前述の初期化用レーザビームと同様に、対物レンズ５ｇとプリズム５ｆと対物レンズ５ｍを介してハーフビームスプリッタ５ｎに入射し、該ハーフビームスプリッタ５ｎが反射光を長軸方向及び短軸方向に分光してラインセンサ５ｑ（短手方向用）及び５ｐ（長手方向用）に入射させ、該ラインセンサ５ｑ（短手方向用）及び５ｐ（長手方向用）が、図３及び図４に示す短軸用ラインディテクタの信号波形６ｂを検出し、図３に示すＡＦ用信号波形６ｂのピーク位置と初期化用信号波形６ａの端部との距離を算出することにより、初期化用レーザスポット４ａとＡＦ用レーザスポット４ｂとのディスク半径方向（長軸方向）における相対的位置６ｄを検出し、図４に示す初期化用信号波形６ａとＡＦ用信号波形６ｂのピーク位置との距離を算出することにより、初期化用レーザスポット４ａとＡＦ用レーザスポット４ｂとのディスクトラック方向（短軸方向）における相対的位置７ｃを検出することができる。
【００３２】
これにより本実施形態による初期化装置は、前述した長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａの位置に対するＡＦ用レーザスポット４ｂとの相対的位置を検出し、この相対的位置が光ディスク記録膜特性や初期化条件（光ディスク回転数／光量）を考慮した所定の位置関係、少なくとも初期化実行時にＡＦ用スポット４ｂが初期化用レーザスポット４ａにより常に初期化された後の記録膜面に照射するように配置していることを監視することができ、この監視は初期化実行時も継続して行うことが望ましい。
【００３３】
さて、本実施形態による初期化装置は、前述の如く、ＡＦ用スポット４ｂが初期化用レーザスポット４ａにより常に初期化された後の記録膜面に照射するようにした状態において初期化を行うものであるが、この初期化時のオートフォーカス制御を行うためのＡＦ波形を図５を参照して説明する。図５（ａ）は従来のＡＦ波形８ａを示すものであり、図５（ｂ）は、本実施形態の如く初期化用とＡＦ用の両レーザスポットを配置した際のＡＦ波形８ｂを示すものであって、該従来技術によるＡＦ波形８ａは、膜５ｈに焦点が一致してから初期化実行中の反射率変動が大きく、エンベロープ幅８ｂが広くなってしまうものであるのに対し、本実施形態による２波長半導体レーザスポットにおけるＡＦ信号８ｃでは、そのエンベロープ幅８ｄが従来に比べて半分以下に小さくすることができ、従って本実施形態による初期化装置は光ディスクの振動に対して初期化用レーザスポットの追従精度を向上することができる。即ち、本実施形態による初期化装置は、初期化用ビームスポットにより初期化した直後の領域にＡＦ用レーザスポットを照射し、このＡＦ用レーザスポットの反射光を用いて初期化用ビームスポットのオートフォーカス制御を行うため、光ディスク初期化領域を安定的に初期化することができる。
【００３４】
尚、前記実施形態においては、図１に示した如く、ＡＦ用レーザスポット４ｂが長楕円形状の初期化用レーザスポット４ａの位置に対して長軸方向に対してスピンドル側且つ光ディスクの初期化下方側に位置する例を説明したが、この例は図１において符号４ｃ及び４ｄにより示したディスク回転方向及び初期化時のヘッド移動方向の場合であって、ディスク回転方向及び初期化時のヘッド移動方向の組合せに応じて、初期化用ビームスポットにより初期化した直後の領域にＡＦ用レーザスポットを照射する条件を満足するように両レーザスポットを配置することによって、前述の実施形態同様の効果を奏することができる。
【００３５】
また、前述の実施形態においては本発明を次世代多層光ディスクの初期化を行う初期化装置の例を挙げたが、本発明は初期化装置に限らず、例えば被照射対象物であるシリコンパネルのアニールを行うレーザアニール装置その他のレーザスポットをオートフォーカスをかけながら照射するレーザ照射装置に適用することもできる。更には、対象ワークを照射して何らかの組成変化をもたらす加工用レーザスポットやフォーカス制御を行うＡＦ用レーザスポットの数は前述の実施形態のものに限られるものではなく、複数であっても良い。更には、レーザスポットの波長も前述のものに限られるものではなく、例えば加工用とＡＦ用の波長は同じであっても良い。
【符号の説明】
【００３６】
４ａ：初期化用レーザスポット、４ｂ：合焦点用レーザスポット、４ｃ及び４ｄ：矢印、５ａ：半導体レーザ素子、５ｂ：コリメートレンズ、５ｃ：偏光ビームスプリッタ、５ｄ：波長板、５ｅ：プリズム、５ｆ：プリズム、５ｇ：対物レンズ、５ｈ：記録膜、５ｈ：膜面、５ｉ：半導体レーザ素子、５ｊ：コリメートレンズ、５ｋ：偏光ビームスプリッタ、５ｌ：波長板、５ｌ：偏光ビームスプリッタ、５ｍ：対物レンズ、５ｎ：ハーフビームスプリッタ、５ｏ：パワーモニタ素子、５ｑ：ラインセンサ、５ｒ：パワーモニタ素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射対象物に所定形状に形成した加工用レーザスポットを照射すると共に、前記被照射対象物に加工用レーザスポットの被照射対象物に対する焦点合わせ用の合焦点用レーザスポットを照射し、該合焦点用レーザスポットの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行う２波長レーザ照射装置であって、
前記合焦点用レーザスポットを、前記加工用レーザスポットの照射により加工された後の被照射対象物に照射する様に構成した２波長レーザ照射装置。
【請求項２】
加工用所定波長の加工用レーザスポットを被照射対象物に照射する加工用レーザ光学系部と、前記被照射対象物に対する焦点合わせ用の所定形状の合焦点用レーザスポットを加工用レーザスポットと近接して被照射対象物に照射する合焦点用レーザ光学系部と、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの形状が所定の形状になるように前記加工用レーザ光学系部による加工用レーザスポットの焦点合わせを制御する合焦点部と、前記加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを前記被照射対象物に対して相対的に移動させる移動部と、前記各光学系部と合焦点部と移動部を制御する制御部とを備え、加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを被照射対象物に相対的に移動しながら照射する２波長レーザ照射装置であって、
前記制御部が、被照射対象物の加工用レーザスポットが照射された後の領域に、合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射する２波長レーザ照射装置。
【請求項３】
前記加工用レーザ光学系部が前記加工用レーザスポットを長楕円形状に整形し、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの楕円長軸方向の光量を検出する長軸ラインセンサ及び反射合焦点用レーザスポットの楕円短軸方向の光量を検出する短軸ラインセンサを備えた請求項２記載の２波長レーザ照射装置であって、
前記制御部が、
前記長軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号波形の端部と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの長軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出し、
前記短軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの短軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出する波長レーザ照射装置。
【請求項４】
前記被照射対象物が、加工用レーザスポットの照射により記録膜の物理特性が変化する光ディスクであって、前記加工用レーザスポットの波長を８１０ｎｍ、前記合焦点用レーザスポットの波長を４０５ｎｍとし、前記光ディスクを回転させながら加工用レーザスポットを光ディスクの記録膜に照射して記録膜の初期化を行う請求項２又は３記載の２波長レーザ照射装置であって、
前記制御部が、
前記加工用レーザ光学系部により回転する光ディスク記録膜の領域に加工用レーザスポットを照射させ、
前記加工用レーザスポットが照射された後の記録膜領域に前記合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射する２波長レーザ照射装置。
【請求項５】
被照射対象物に所定形状に形成した加工用レーザスポットを照射すると共に、前記被照射対象物に加工用レーザスポットの被照射対象物に対する焦点合わせ用の合焦点用レーザスポットを照射し、該合焦点用レーザスポットの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行う２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法であって、
前記合焦点用レーザスポットを、前記加工用レーザスポットの照射により加工された後の被照射対象物に照射する２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法。
【請求項６】
加工用所定波長の加工用レーザスポットを被照射対象物に照射する加工用レーザ光学系部と、前記被照射対象物に対する焦点合わせ用の所定形状の合焦点用レーザスポットを加工用レーザスポットと近接して被照射対象物に照射する合焦点用レーザ光学系部と、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの形状が所定の形状になるように前記加工用レーザ光学系部による加工用レーザスポットの焦点合わせを制御する合焦点部と、前記加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを前記被照射対象物に対して相対的に移動させる移動部と、前記各光学系部と合焦点部と移動部を制御する制御部とを備え、加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを被照射対象物に相対的に移動しながら照射する２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法であって、
前記制御部に、合焦点用レーザ光学系部により被照射対象物の加工用レーザスポットが照射された後の領域に合焦点用レーザスポットを照射させる２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法。
【請求項７】
前記加工用レーザ光学系部が前記加工用レーザスポットを長楕円形状に整形し、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの楕円長軸方向の光量を検出する長軸ラインセンサ及び反射合焦点用レーザスポットの楕円短軸方向の光量を検出する短軸ラインセンサを備えた請求項６記載の２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法であって、
前記制御部に、
前記長軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号波形の端部と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの長軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出させ、
前記短軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの短軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出させる波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法。
【請求項８】
前記被照射対象物が、加工用レーザスポットの照射により記録膜の物理特性が変化する光ディスクであって、前記加工用レーザスポットの波長を８１０ｎｍ、前記合焦点用レーザスポットの波長を４０５ｎｍとし、前記光ディスクを回転させながら加工用レーザスポットを光ディスクの記録膜に照射して記録膜の初期化を行う請求項６又は７記載の２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法であって、
前記制御部に、
前記加工用レーザ光学系部により回転する光ディスク記録膜の領域に加工用レーザスポットを照射させ、
前記加工用レーザスポットが照射された後の記録膜領域に前記合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射する２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法。
【請求項１】
被照射対象物に所定形状に形成した加工用レーザスポットを照射すると共に、前記被照射対象物に加工用レーザスポットの被照射対象物に対する焦点合わせ用の合焦点用レーザスポットを照射し、該合焦点用レーザスポットの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行う２波長レーザ照射装置であって、
前記合焦点用レーザスポットを、前記加工用レーザスポットの照射により加工された後の被照射対象物に照射する様に構成した２波長レーザ照射装置。
【請求項２】
加工用所定波長の加工用レーザスポットを被照射対象物に照射する加工用レーザ光学系部と、前記被照射対象物に対する焦点合わせ用の所定形状の合焦点用レーザスポットを加工用レーザスポットと近接して被照射対象物に照射する合焦点用レーザ光学系部と、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの形状が所定の形状になるように前記加工用レーザ光学系部による加工用レーザスポットの焦点合わせを制御する合焦点部と、前記加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを前記被照射対象物に対して相対的に移動させる移動部と、前記各光学系部と合焦点部と移動部を制御する制御部とを備え、加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを被照射対象物に相対的に移動しながら照射する２波長レーザ照射装置であって、
前記制御部が、被照射対象物の加工用レーザスポットが照射された後の領域に、合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射する２波長レーザ照射装置。
【請求項３】
前記加工用レーザ光学系部が前記加工用レーザスポットを長楕円形状に整形し、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの楕円長軸方向の光量を検出する長軸ラインセンサ及び反射合焦点用レーザスポットの楕円短軸方向の光量を検出する短軸ラインセンサを備えた請求項２記載の２波長レーザ照射装置であって、
前記制御部が、
前記長軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号波形の端部と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの長軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出し、
前記短軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの短軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出する波長レーザ照射装置。
【請求項４】
前記被照射対象物が、加工用レーザスポットの照射により記録膜の物理特性が変化する光ディスクであって、前記加工用レーザスポットの波長を８１０ｎｍ、前記合焦点用レーザスポットの波長を４０５ｎｍとし、前記光ディスクを回転させながら加工用レーザスポットを光ディスクの記録膜に照射して記録膜の初期化を行う請求項２又は３記載の２波長レーザ照射装置であって、
前記制御部が、
前記加工用レーザ光学系部により回転する光ディスク記録膜の領域に加工用レーザスポットを照射させ、
前記加工用レーザスポットが照射された後の記録膜領域に前記合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射する２波長レーザ照射装置。
【請求項５】
被照射対象物に所定形状に形成した加工用レーザスポットを照射すると共に、前記被照射対象物に加工用レーザスポットの被照射対象物に対する焦点合わせ用の合焦点用レーザスポットを照射し、該合焦点用レーザスポットの被照射対象物からの反射光を用いてオートフォーカス制御を行う２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法であって、
前記合焦点用レーザスポットを、前記加工用レーザスポットの照射により加工された後の被照射対象物に照射する２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法。
【請求項６】
加工用所定波長の加工用レーザスポットを被照射対象物に照射する加工用レーザ光学系部と、前記被照射対象物に対する焦点合わせ用の所定形状の合焦点用レーザスポットを加工用レーザスポットと近接して被照射対象物に照射する合焦点用レーザ光学系部と、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの形状が所定の形状になるように前記加工用レーザ光学系部による加工用レーザスポットの焦点合わせを制御する合焦点部と、前記加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを前記被照射対象物に対して相対的に移動させる移動部と、前記各光学系部と合焦点部と移動部を制御する制御部とを備え、加工用レーザスポット及び合焦点用レーザスポットを被照射対象物に相対的に移動しながら照射する２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法であって、
前記制御部に、合焦点用レーザ光学系部により被照射対象物の加工用レーザスポットが照射された後の領域に合焦点用レーザスポットを照射させる２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法。
【請求項７】
前記加工用レーザ光学系部が前記加工用レーザスポットを長楕円形状に整形し、前記被照射対象物から反射された反射合焦点用レーザスポットの楕円長軸方向の光量を検出する長軸ラインセンサ及び反射合焦点用レーザスポットの楕円短軸方向の光量を検出する短軸ラインセンサを備えた請求項６記載の２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法であって、
前記制御部に、
前記長軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号波形の端部と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの長軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出させ、
前記短軸ラインセンサにより検出した加工用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置と、前記短軸ラインセンサにより検出した合焦点用レーザスポットの光量検出信号のピーク位置との間隔によって、加工用レーザスポットの短軸方向に対する合焦点用レーザスポットの相対的距離を検出させる波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法。
【請求項８】
前記被照射対象物が、加工用レーザスポットの照射により記録膜の物理特性が変化する光ディスクであって、前記加工用レーザスポットの波長を８１０ｎｍ、前記合焦点用レーザスポットの波長を４０５ｎｍとし、前記光ディスクを回転させながら加工用レーザスポットを光ディスクの記録膜に照射して記録膜の初期化を行う請求項６又は７記載の２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法であって、
前記制御部に、
前記加工用レーザ光学系部により回転する光ディスク記録膜の領域に加工用レーザスポットを照射させ、
前記加工用レーザスポットが照射された後の記録膜領域に前記合焦点用レーザ光学系部により合焦点用レーザスポットを照射する２波長レーザ照射装置のフォーカス制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−４８８６６（Ｐ２０１１−４８８６６Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９４７６０（Ｐ２００９−１９４７６０）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００２３３０３３）日立コンピュータ機器株式会社 (253)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００２３３０３３）日立コンピュータ機器株式会社 (253)
【Ｆターム（参考）】
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