(57)【要約】【課題】  高速偏向動作可能で安定動作可能な音響光学素子駆動装置を提供する。【解決手段】  音響光学素子の駆動信号を生成するＶＣＯ回路部と、偏向信号をＶＣＯ回路に供給するためのＶＣＯ回路部の入力側に設けられたインピーダンス変換回路部と、ＶＣＯ回路部からの出力信号を増幅する電力増幅部とを備え、インピーダンス変換回路部により低インピーダンス駆動でタンク回路を駆動することを特徴とする音響光学素子駆動装置を提供し、音響光学素子を高速にかつ安定に駆動する。【選択図】  図１    
2006018916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原盤露光装置に用いられる音響光学素子駆動装置であって、
音響光学素子の駆動信号を生成するＶＣＯ回路部と、
該ＶＣＯ回路部の入力側に設けられたインピーダンス変換回路部と、
該ＶＣＯ回路部からの出力信号を増幅する電力増幅部とを備え、
該インピーダンス変換回路部が、オペアンプの負帰還回路を含むことを特徴とする音響光学素子駆動装置。
【請求項２】
上記ＶＣＯ回路部が、一方を接地した片電源により駆動されることを特徴とする請求項１に記載の音響光学素子駆動装置。
【請求項３】
さらに、インターフェイス回路部を備え、該インターフェイス回路部が上記インピーダンス変換回路の入力側に設けられ、該インターフェイス回路部が、上記ＶＣＯ回路部の出力信号の中心周波数を調整するオフセット付加回路と、入力電圧に対する出力信号の利得を調整する利得調整回路とを有することを特徴とする請求項２に記載の音響光学素子駆動装置。
【請求項４】
さらに、上記音響光学素子駆動装置が上記ＶＣＯ回路部及び上記インピーダンス変換回路部の動作電圧の変動を抑制する第１電源安定回路を備え、且つ、上記ＶＣＯ回路部が動作電圧の変動を抑制するための第２電源安定回路を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の音響光学素子駆動装置。
【請求項５】
さらに、上記ＶＣＯ回路部の出力信号レベルを単位ステップ毎に変化させる可変減衰装置を備え、該可変減衰装置が上記電力増幅部の入力側に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の音響光学素子駆動装置。
【請求項６】
さらに、上記電力増幅部の出力側に上記音響光学素子からの反射波を吸収するアイソレータまたはサーキュレータを備え、上記音響光学素子と該アイソレータまたはサーキュレータとの間の距離が上記音響光学素子の駆動信号周波数波長λの１／４以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の音響光学素子駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の音響光学素子駆動装置を備える原盤露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原盤露光装置に用いられる音響光学素子の駆動装置に関し、より詳細には、音響光学素子をより高速で駆動し且つ安定して動作させる音響光学素子の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光ディスクの高密度化に伴い、光ディスクのトラックフォーマットの構造がより複雑になっている。例えば、プリピットマークによる情報記録の他、案内溝を蛇行させることにより情報記録する方法が提案されている。このトラックフォーマットの複雑化に伴い、光ディスクの製造時に案内溝や情報信号を高精度に形成するための原盤露光装置（以下、マスタリング装置ともいう）の分野においても、様々な情報記録のための変調方法が提案されている。
【０００３】
案内溝を蛇行させる、すなわち、ウォブル溝を形成するためには露光ビームをその進路方向に対して直行する方向にビーム位置を移動させる必要がある。このような露光ビームの移動は、一般に電界効果型偏向素子（ＥＯ素子）や音響光学素子（ＡＯ素子）を用いて露光ビームの進路角度を変化させることにより行われる。ＥＯ素子では駆動電圧に対する偏向量が小さいので、大きな偏向量を有するウォブル溝を形成する場合には高電圧を必要とするが、高速動作が可能であるという利点がある。一方、ＡＯ素子は音波による回折格子を利用して露光ビームを偏向する素子であるので、駆動電圧は大きくないが音波の回折格子形成速度よりも速い偏向速度で露光ビームを偏向することができないという欠点がある。しかしながら、ＡＯ素子では回折効率が高いため光学系を小型化できるという利点があり、現在光ディスクのマスタリング装置として広く用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の第１の課題は次の通りである。ウォブル溝で情報記録を行うトラックフォーマットでは、情報の高密度記録化を図るために、情報記録変調の高速化が要求されている。ウォブル溝を高速に情報記録変調するということは、マスタリング装置内のＡＯ素子の駆動信号を高速変調することである。ＡＯ素子の駆動信号を高速に変調するためには、音速の速い領域、すなわちより高周波での変調が必要になる。すなわち、ＡＯ素子の回折速度を上げることであり、駆動信号を高速に周波数移動させる必要がある。
【０００５】
ＡＯ素子で露光ビームを偏向させるためには、ＡＯ素子内に形成された音波による回折格子の間隔を変化させる必要がある。この回折格子の間隔は音波の周波数と速度で決定されるが、音波の速度はＡＯ素子に固有のものであるので、ＡＯ素子内の回折格子の間隔は音波の周波数に依存することになる。従って、露光ビームをＡＯ素子で偏向させるためには、音波の特定周波数（中心周波数）に対して露光ビームの偏向量に相当する量の周波数を変化（周波数変調）させる必要がある。なお、ＡＯ素子内に回折格子を発生するために必要な駆動電圧は、ＡＯ素子を形成する材料により異なる。
【０００６】
露光ビームの周波数変調は、一般にＶＣＯ（Voltage  Controlled  Oscillator）回路により行われる。ＶＣＯ回路はその変調入力端子に外部から入力される制御電圧により制御される。この制御電圧でＶＣＯ回路内のバラクタダイオード（容量可変ダイオード）のバイアス電圧を変化させることにより、ＶＣＯ回路の発振周波数を変化させ露光ビームを偏向する。それゆえ、バラクタダイオードに供給される特定周波数のバイアス電圧を高速に可変することができれば、高速に露光ビームを偏向することができ、その結果、ウォブル溝を高速に情報記録変調することができる。
【０００７】
しかしながら、ＶＣＯ回路内のバラクタダイオードは発振回路のタンク回路として構成されるが、容量性負荷であるので、バイアス電圧を高速に可変するためには何らかの工夫が必要となる。現在一般に用いられているＡＯ素子駆動装置では、ＶＣＯ回路内のバラクタダイオードを高速駆動させることが困難であり、このバラクタダイオードの容量可変駆動回路の駆動時定数をより小さくする必要がある。
【０００８】
また、本発明の第２の課題は次の通りである。一般に、マスタリング装置に組み込まれるＡＯ素子駆動装置はＡＯ素子の駆動信号を増幅するための電力増幅部にパワーアンプを有しており、動作時に発熱するので、熱的に安定動作させたい回路や光学系の近くにパワーアンプを配置することは避ける必要がある。それゆえ、一般にマスタリング装置内では、ＡＯ素子とＡＯ素子駆動装置とは隔離して配置され、ＡＯ素子とＡＯ素子駆動装置とは所定長さの同軸ケーブルで配線される。ＡＯ素子の電極への駆動信号を入力する際、ＡＯ素子駆動装置からＡＯ素子への信号入力は整合して行われる。しかしながら、ＡＯ素子駆動装置側からみたＡＯ素子のインピーダンス特性は周波数依存性を持っているので、中心周波数では整合をとることができても、露光ビームを偏向させるために中心周波数からずれた周波数でＡＯ素子を駆動した場合には、整合が十分でなくなり、ＡＯ素子から反射波が発生する。反射波が存在すると、ＡＯ素子駆動装置とＡＯ素子との間のケーブルで定在波が発生する。
【０００９】
ＡＯ素子とＡＯ素子駆動装置間の定在波は、駆動信号の送信側であるＡＯ素子駆動装置と受信側であるＡＯ素子との間を接続する同軸ケーブルの長さに依存して発生する。この同軸ケーブルの長さに依存した定在波により、ＡＯ素子を駆動するための駆動信号の変調波形が歪む。駆動偏向信号としてはサイン波やパルス波等様々な波形が考えられるが、この駆動信号への反射波の影響は回折格子の歪みとして還元される。上記課題は、ＡＯ素子とＡＯ素子駆動装置を近づけて配置することにより解決することも可能であるが、上述のようにＡＯ素子駆動装置は発熱するので、一般に駆動装置をＡＯ素子の近くに配置することは困難である。
【００１０】
さらに、本発明の第３の課題は次の通りである。ＡＯ素子駆動装置の発熱は、光学系のみならず回路系にも影響を与えるおそれがある。例えば、数ワットの出力パワーでＡＯ素子駆動装置を駆動した場合、駆動信号の変調波形の歪みを生じないようにするためには、飽和パワーから下まわる状態にして電力増幅部の出力パワーアンプを動作させることが望ましい。しかしながら、一般にパワーアンプとしては、出力波形の歪を小さくするためにＡ級またはＡＢ級のようなリニア動作アンプが用いられるが、これらのパワーアンプは消費電力も大きいので発熱量も大きくなる。それゆえ、発熱による温度上昇が安定動作に影響を与えるという問題がある。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、より高速駆動が可能であり且つより安定した駆動動作が可能な音響光学素子駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の態様に従えば、原盤露光装置に用いられる音響光学素子駆動装置であって、音響光学素子の駆動信号を生成するＶＣＯ回路部と、該ＶＣＯ回路部の入力側に設けられたインピーダンス変換回路部と、該ＶＣＯ回路部からの出力信号を増幅する電力増幅部とを備え、該インピーダンス変換回路部が、オペアンプの負帰還回路を含むことを特徴とする音響光学素子駆動装置が提供される。
【００１３】
本発明の音響光学素子駆動装置（以下では、ＡＯ素子駆動装置ともいう）では、マスタリング装置における露光ビームの偏向動作を高速化するために、ＶＣＯ回路部内のバラクタダイオードの駆動時定数を小さくして高速駆動する。ＶＣＯ回路部内のバラクタダイオードは上述のようにキャパシタンスとして動作するので、本発明のＡＯ素子駆動装置では、バラクタダイオードの充放電の駆動時定数を小さくすること、すなわち、バラクタダイオードの駆動インピーダンスを低下させることにより駆動時定数を小さくしてバラクタダイオード（ＶＣＯ回路部）を高速駆動し、露光ビームの偏向速度を高速化する。
【００１４】
本発明のＡＯ素子駆動装置の一例を図１及び２に示す。図１は本発明のＡＯ素子駆動装置の概略構成図である。本発明のＡＯ素子駆動装置は、主に、ＡＯ素子の駆動信号を発生させるＶＣＯ回路部１と、ＶＣＯ回路部１の前段（入力側）に設けられ、ＶＣＯ回路部１の駆動速度を高速化するためのインピーダンス変換回路部２と、ＶＣＯ回路部１から生成されたＡＯ素子の駆動信号の出力レベルを増幅するための電力増幅部３とから構成される。
【００１５】
図１中のＶＣＯ回路部１及びインピーダンス変換回路部２の具体的な構成を図２に示す。なお、図２では、説明を簡略化するために、ＶＣＯ回路部１内には、バラクタダイオード１１及びタンク回路（ＲＦ共振回路）のみ記載した。インピーダンス変換回路部２は、図２に示すように、主に、高速オペアンプ２０の負帰還回路で構成され、高速オペアンプ２０の出力端子が、ＶＣＯ回路部１内のバラクタダイオード１１に接続されている。
【００１６】
図１及び２のＡＯ素子駆動装置の例では、インピーダンス変換回路部２内の高速オペアンプ２０の高利得帰還を利用することにより、インピーダンス変換回路部２の出力インピーダンスを実効的に低下させることができる。インピーダンス変換回路部２の出力インピーダンスを低下させることにより、ＶＣＯ回路部１内のバラクタダイオード１１の容量変化を高速化し、周波数変調の高速化を図ることができる。
【００１７】
なお、本発明のＡＯ素子駆動装置におけるインピーダンス変換回路部としては、図２に示すように、ＶＣＯ回路部１の駆動インピーダンスを低下させる機能（図２中の高速オペアンプ２０の負帰還回路）だけでなく、中心動作周波数の設定機能（図２中の可変抵抗器２１）や利得可変機能（図２中の可変抵抗器２２）を備えていても良い。
【００１８】
また、本発明の音響光学素子駆動装置では、上記ＶＣＯ回路部が、一方を接地した片電源により駆動されることが好ましい。ＶＣＯ回路部を片電源で駆動することにより、ＶＣＯ回路部の構成を簡単化することができる。さらに、図１のＡＯ素子駆動装置のように、ＶＣＯ回路部１、インピーダンス変換回路部２及び電力増幅部３を共通の片電源で駆動した場合には一層回路構成を簡単化することができる。
【００１９】
本発明の音響光学素子駆動装置では、さらに、インターフェイス回路部を備え、該インターフェイス回路部が上記インピーダンス変換回路の入力側に設けられ、該インターフェイス回路部が、上記ＶＣＯ回路部の出力信号の中心周波数を調整するオフセット付加回路と、入力電圧に対する出力信号の利得を調整する利得調整回路とを有することが好ましい。
【００２０】
通常、露光ビームの偏向信号は中心に対して対称方向に偏向するので、ＶＣＯ回路部は両電源回路で駆動される。これに対して、図１及び２に示すような本発明のＡＯ素子駆動装置では、回路構成を簡単化できること及び雑音対策が容易であることから、ＶＣＯ回路部の電源としては一方を接地した片電源を用いている。しかしながら、片電源で駆動されるＶＣＯ回路部に、所定の中心動作電圧に対して正負両極性を有する信号がフォーマッタから入力された場合には、ＶＣＯ回路部の性能（利得の直線性等）を十分発揮できないおそれがある。例えば、中心動作電圧に対して、極性が異なると動作範囲が異なる等の問題が生じるおそれがある。本発明の音響光学素子駆動装置では、この課題を解決するために、正負両極性を有する入力信号に対してＶＣＯ回路部を高性能に動作させるためのインターフェイス回路部を設けている。インターフェイス回路部の一例を図１に示す。図１中の回路部１０２がインターフェイス回路部である。なお、インターフェイス回路部は、図１に示すように、インピーダンス変換回路部２とフォーマッタとの間に配置され、例えば、光ディスクのフォーマット信号がインターフェイス回路部１０２に入力される。
【００２１】
図１のインターフェイス回路部１０２は、主に、正相アンプ６と、ＶＣＯ回路部１において発振する出力信号の中心周波数を調整するオフセット付加回路７と、入力電圧に対する出力信号の変換利得を調整する利得調整回路８とから構成される。利得調整回路８では入力電圧に対する出力信号の利得の直線性が保たれるようにバイアス電圧が調整される。なお、インターフェイス回路部１０２の入力部は整合するように、入力インピーダンスを５０Ωまたは７５Ωにすることが好ましい。
【００２２】
インターフェイス回路部１０２内のオフセット付加回路７では、上記バイアス電圧を付加することにより、ＶＣＯ回路部１の動作点（発振中心周波数）を任意に調整することが可能である。その一例を図３に示す。図３中の破線の特性がオフセット電圧を付加する前（ＶＣＯ回路部を片電源で駆動した場合）のＶＣＯ回路部のコントロール電圧Ｖｉｎと出力周波数ｆｏｕｔとの関係であり、図３中の実線の特性がオフセット電圧を付加した後のＶＣＯ回路部のコントロール電圧Ｖｉｎと出力周波数ｆｏｕｔとの関係である。図３に示すように、オフセット前は所望の出力周波数（発振中心周波数）ｆ０に対して片側帯域に偏った特性となるが、オフセット後は所望の発振中心周波数ｆ０に対して両帯域に対称的な特性となり、正負両極性を有する信号がＶＣＯ回路部入力された場合にも、ＶＣＯ回路部の性能（利得の直線性等）を十分発揮することができる。
【００２３】
また、上述のように、インターフェイス回路部内にオフセット付加回路を設けてＶＣＯ回路部の動作点を任意に調整することにより、ＡＯ素子内の回折格子の間隔を任意に調整することもできる。それゆえ、２束ビームで露光する場合には、ＡＯ素子により偏向される一方の露光ビームの光軸の位置をインターフェイス回路部内のオフセット付加回路により調整することができ、２束ビーム間の距離を調整することが可能になる。
【００２４】
本発明の音響光学素子駆動装置では、さらに、上記音響光学素子駆動装置が上記ＶＣＯ回路部及び上記インピーダンス変換回路部の動作電圧の変動を抑制する第１電源安定回路を備え、且つ、上記ＶＣＯ回路部が動作電圧の変動を抑制するための第２電源安定回路を有することが好ましい。ＶＣＯ回路部の動作電圧が変動すると、出力信号の発振周波数が変動し高Ｓ／Ｎ比の信号が得られない。それゆえ、本発明のＡＯ素子駆動装置では、図２に示すように、電源とＶＣＯ回路部との間に電源安定化回路を２段設けて、ＶＣＯ回路部に対する外部環境及び電源からの雑音、干渉等を抑制する。
【００２５】
本発明のＡＯ素子駆動装置におけるＶＣＯ回路部及びインピーダンス変換回路部には、より低雑音の電源供給が必要である。それゆえ、例えば、図１に示すような本発明のＡＯ素子駆動装置では、ＶＣＯ回路部１及びインピーダンス変換回路部２を電源に直接接続するのではなく、第１電源安定回路５を介してＶＣＯ回路部１及びインピーダンス変換回路部２を電源に接続する。電源とＶＣＯ回路部１及びインピーダンス変換回路部２との間に第１電源安定回路５を設けることにより、外部環境からの雑音を遮断できる効果だけでなく、電源からの干渉も低減できるので、ＶＣＯ回路部１及びインピーダンス変換回路部２を安定して駆動することができる。さらに、図２のＡＯ素子駆動装置のように、ＶＣＯ回路部１に対して電源安定化回路を２段設けると、ＶＣＯ回路部１に対する外部環境及び電源からの雑音、干渉等を一層抑制することができるので、ＶＣＯ回路部１を一層安定して駆動させることができる。
【００２６】
本発明の音響光学素子駆動装置では、さらに、上記ＶＣＯ回路部の出力信号レベルを単位ステップ毎に変化させる可変減衰装置を備え、該可変減衰装置が上記電力増幅部の入力側に設けられていることが好ましい。
【００２７】
可変減衰装置を電力増幅部の前段（入力側）に設けることにより、電力増幅部内のパワーアンプの過出力による波形歪を避けることができるので、パワーアンプに負担がかからず、電力増幅部の不要な発熱を抑制することができる。その結果、上述したＡＯ素子駆動信号の高次歪みを抑圧することができるとともに、必要以上のノイズ干渉も起こらない。また、可変減衰装置は出力パワー調整時の便宜を図るために、単位ステップ量（例えば、１ｄＢ単位）で可変できる構成にすることが好ましい。これにより、ＡＯ素子への供給電力値の設定の再現性が向上する。また、可変減衰装置を、例えば操作パネル上に設けた場合には、操作上非常に便利になるとともに、ＡＯ素子を通過した露光ビームの光量が最適になるよう調整することもできる。
【００２８】
本発明の音響光学素子駆動装置では、さらに、上記電力増幅部の出力側に上記音響光学素子からの反射波を吸収するアイソレータまたはサーキュレータを備え、上記音響光学素子と該アイソレータまたはサーキュレータとの間の距離が上記音響光学素子の駆動信号周波数波長λの１／４以下であることが好ましい。
【００２９】
上述の課題で説明したように、ＡＯ素子駆動装置は発熱するので、一般にマスタリング装置内では、ＡＯ素子とＡＯ素子駆動装置とは隔離して配置され、ＡＯ素子とＡＯ素子駆動装置とは所定長さの同軸ケーブルで配線される。しかしながら、ＡＯ素子駆動装置側からみたＡＯ素子のインピーダンス特性は周波数依存性を持っているので、中心周波数では整合をとることができても、露光ビームを偏向させるために中心周波数からずれた周波数でＡＯ素子を駆動した場合には、整合が十分とれなくなり、ＡＯ素子から反射波が発生するおそれがある。反射波が存在すると、ＡＯ素子駆動装置とＡＯ素子との間で同軸ケーブルの長さに対応して定在波が発生する。このような定在波が発生すると、駆動信号の出力パワーが変動するとともにＡＯ素子を駆動するための駆動信号の変調波形が歪む。この駆動信号への反射波の影響は回折格子の歪みとして還元される。
【００３０】
本発明のＡＯ素子駆動装置では、上記課題を解決するために、ＡＯ素子への駆動信号が出力される電力増幅部とＡＯ素子との間にアイソレータまたはサーキュレータを設ける。電力増幅部とＡＯ素子との間にアイソレータまたはサーキュレータを設ける際、受動素子であるアイソレータまたはサーキュレータはＡＯ素子に近づけて配置することが好ましく、具体的には、ＡＯ素子とアイソレータまたはサーキュレータとの間の距離を、駆動信号の中心周波数の波長λの１／４程度以下にすることが好ましい。このような距離でアイソレータまたはサーキュレータをＡＯ素子側に近づけて配置することにより、ＡＯ素子からの反射波がアイソレータまたはサーキュレータで吸収されるので、電力増幅部側には反射波が伝搬せず波形歪を起こす定在波の発生は少ない。なお、ＡＯ素子とアイソレータまたはサーキュレータとの間の距離をλ／４より大きくすると、ＡＯ素子とアイソレータまたはサーキュレータとの間の反射波の発生により、伝搬波形に歪を起こすことになる。それゆえ、周波数に依存した波形歪を有する駆動波形でＡＯ素子を駆動することになる。
【００３１】
また、上述のように、アイソレータまたはサーキュレータをＡＯ素子側に近づけて配置することにより、アイソレータまたはサーキュレータと電力増幅部との間の距離はＡＯ素子からの反射波を考慮することなく任意に設定することができる。また、電力増幅部とＡＯ素子との間にアイソレータまたはサーキュレータを設けることにより、電力増幅部から見たＡＯ素子側のインピーダンスとＡＯ素子のインピーダンスとの間で整合がとれない場合であっても、ＡＯ素子からの反射波はアイソレータまたはサーキュレータで吸収されるので、反射波は電力増幅部には到達しない。それゆえ、電力増幅部の出力信号に歪は発生せず、電力増幅部としては安定した動作状態になる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の音響光学素子駆動装置では、ＶＣＯ回路部の入力側にインピーダンス変換回路部を設け、インピーダンス変換回路部の出力インピーダンスを低下させることにより、ＶＣＯ回路部内のバラクタダイオードの駆動時定数を小さくしてＶＣＯ回路部を高速駆動させた。それゆえ、本発明の音響光学素子駆動装置では、露光ビームを高速偏向させることが可能になり、ウォブル溝により高密度に情報記録を行うことが可能となる。
【００３３】
本発明の音響光学素子駆動装置では、ＶＣＯ回路部を片電源で駆動することにより、ＶＣＯ回路部の構成を簡単にすることができる。特に、図１のＡＯ素子駆動装置のように、ＶＣＯ回路部、インピーダンス変換回路部及び電力増幅部を共通の片電源で駆動した場合には一層回路構成を簡単にすることができる。
【００３４】
本発明の音響光学素子駆動装置では、ＡＯ素子の駆動信号の中心周波数を調整するオフセット付加回路及び入力電力に対する出力信号の利得を調整する利得調整回路を有するインターフェイス回路部をインピーダンス変換回路部の前段に設けることにより、ＶＣＯ回路部を片電源で動作させた場合でも、フォーマッタからの正負両極性を有する入力信号に対してＶＣＯ回路部の性能（利得の直線性等）を十分発揮することができる。
【００３５】
また、本発明の音響光学素子駆動装置では、ＶＣＯ回路部及びインピーダンス変換回路部と電源との間に第１電源安定回路を設け、さらに、ＶＣＯ回路部内に第２電源安定回路を設けることにより、一方を接地した片電源で動作するパワーアンプと電源を共有しながらも、熱・雑音の干渉を避けつつＶＣＯ回路部を安定動作させることができる。
【００３６】
本発明の音響光学素子駆動装置では、可変減衰装置を電力増幅部の入力側に設けることにより、電力増幅部内のパワーアンプの過度入出力による負担を避けることができるので、ＡＯ素子駆動信号の高調波歪みを抑圧することができるとともに、必要以上のノイズ干渉も抑制することができる。また、可変減衰装置を単位ステップ量で可変できる構成にすることにより、ＡＯ素子への供給電力値の設定の再現性が向上する。
【００３７】
さらに、本発明の音響光学素子駆動装置では、アイソレータまたはサーキュレータをＡＯ素子に近づけて配置することにより、アイソレータまたはサーキュレータでＡＯ素子からの反射波を吸収し、歪みの少ない変調波形の駆動信号で露光ビームを偏向させることができる。また、アイソレータまたはサーキュレータをＡＯ素子に近づけて配置することにより、マスタリング装置内の各構成装置の配置上の制約を取除くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明の音響光学素子駆動装置について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【実施例】
【００３９】
［原盤露光装置］
本実施例のＡＯ素子駆動装置を用いた原盤露光装置の概略構成図を図４に示した。図４の原盤露光装置は２束ビームを用いて露光する装置であり、一方の露光ビームでウォブル溝を露光し、他方の露光ビームでピットを露光する。
【００４０】
この例の原盤露光装置２００は、図４に示すように、主に、露光用のレーザ光を射出するレーザ光源２０１と、原盤２１９への照射タイミング及び照射位置を調整する音響光学変調器２０７（以下、ＡＯ変調器という）、音響光学偏向器２０９（以下、ＡＯ素子ともいう）及び電界効果型変調器２１２（以下、ＥＯ変調器という）と、ＡＯ偏向器２０９を駆動するためのＡＯ素子駆動装置１００と、露光用光ヘッド２２７と、原盤２１９を回転させるターンテーブル２２１と、照射されたスポットを観測するための撮像管２２４及びディスプレイ２２６と、光路を調整するためのビームスプリッタ２０３、ミラー２１１、ハーフミラー２１３、レンズ２０６等の種々の光学素子からなる光学系とから構成される。
【００４１】
ここで、この例で用いた原盤露光装置の動作について、図４を用いて簡単に説明する。レーザ光源２０１から射出されたレーザ光束２０２はビームスプリッタ２０３により第１の光束２０４（実線の光束）と第２の光束２０５（一点鎖線の光束）に分けられる。第１の光束２０４は、一対のレンズ２０６で挟まれたＡＯ変調器２０７に入射して、記録すべき信号のタイミングに応じたパルス光に変調される。なお、ＡＯ変調器２０７の代わりにＥＯ変調器により照射タイミング及び露光量を変調しても良い。ＡＯ変調器２０７で変調された露光ビームはミラー２０８で反射された後、ＡＯ偏向器２０９に入射する。ＡＯ偏向器２０９に入射した露光ビームは、原盤２１９の径方向に所定の偏向周波数及び偏向量で照射されるように偏向される。この際、露光ビームの偏向周波数及び偏向量は、ＡＯ素子駆動装置１００により制御される。偏向された露光ビームは、偏向ミラー２１０及びミラー２１１を経て光ヘッド２２７に入射する。光ヘッド２２７には集光レンズ２１５が装着されており、この集光レンズ２１５により露光ビームは原盤２１９上に塗布されたフォトレジスト膜２２０の表面の所定位置に集光される。
【００４２】
一方、第２の光束２０５はＥＯ変調器２１２に入射する。ＥＯ変調器２１２を透過した光は、ハーフミラー２１３で反射されてλ／２位相板２１４を透過した後、偏向ミラー２１０及びミラー２１１を経て光ヘッド２２７に到達し、原盤２１９上のフォトレジスト膜２２０を照射する。
【００４３】
原盤２１９上のフォトレジスト膜２２０から反射された光は、集光レンズ２１５を透過して平行光となり、ミラー２１１、偏向ミラー２１０、ハーフミラー２１３を経てレンズ２２２により撮像管２２４上に集光される。撮像管２２４のディスプレイ２２６に表示されたスポット像２２６ａ、２２６ｂを観察することによって、集光レンズ２１５により形成されるスポット形状を確認することができる。なお、レーザ光源２０１、ＡＯ変調器２０７、ＥＯ変調器２１２、ターンテーブル２２１などの動作は、図示しない制御部により一括して管理される。制御部にはプリフォーマット信号が入力され、それに応じてＡＯ変調器２０７などの発光周期などが調整される。
【００４４】
［音響光学素子駆動装置］
ＡＯ素子駆動装置１００は、図４に示すように、電圧制御により周波数変調を行いＡＯ素子２０９の駆動信号を生成するＲＦ発振回路部１０１と、ＲＦ発振回路部１０１から生成される駆動信号の中心周波数をオフセットする機能及び入力電力に対する出力信号の変換利得を調整する機能を有するインターフェイス回路部１０２と、ＡＯ素子２０９からの反射波を吸収するためのアイソレータ１０３とから構成される。アイソレータ１０３及びＲＦ発振回路部１０１の間、並びに、アイソレータ１０３及びＡＯ素子２０９の間は同軸ケーブル１０４で接続されている。また、この例では、ＡＯ素子２０９とアイソレータ１０３との間の距離を、駆動信号の中心周波数の波長λの１／４程度以下になるようにＡＯ素子２０９及びアイソレータ１０３を配置した。なお、この例ではＡＯ素子２０９からの反射波を吸収するためにアイソレータ１０３を用いたが、本発明はこれに限定されず、アイソレータの代わりにサーキュレータを用いても良い。
【００４５】
この例のＡＯ素子駆動装置１００におけるＲＦ発振回路部１０１及びインターフェイス回路部１０２の具体的な構成を図１に示した。まず、ＲＦ発振回路部１０１について説明する。
【００４６】
ＲＦ発振回路部１０１は、図１に示すように、ＡＯ素子２０９の駆動信号を生成するＶＣＯ回路１と、ＶＣＯ回路１の駆動速度を制御するためのＶＣＯコントロール回路２（インピーダンス変換回路部）と、ＶＣＯ回路１から出力される駆動信号を増幅するためのパワーアンプ３（電力増幅部）と、ＶＣＯ回路１から出力される駆動信号を所定のレベルに調整するための可変アッテネータ４（可変減衰装置）と、外部のＤＣ電源からの雑音を抑制するためのＤＣレギュレータ５（第１電源安定回路）とから構成される。また、この例のＡＯ素子駆動装置では、図１に示すように、ＶＣＯ回路１、ＶＣＯコントロール回路２及びパワーアンプ３の電源として、一方を接地した片電源を共通で用いた。
【００４７】
この例では、図１に示すように、ＶＣＯ回路１及びＶＣＯコントロール回路２と電源との間にＤＣレギュレータ５を設けることにより、電源からの雑音がＶＣＯ回路１及びＶＣＯコントロール回路２に混入することを防止し、ＶＣＯ回路１から出力されるＡＯ素子２０９の駆動信号の品質劣化を抑制することができる。
【００４８】
また、この例のＡＯ素子駆動装置１００では、出力信号（図１中のＲＦ  ＯＵＴ信号）は１０Ｗまでの出力がリニアに得られるように設計されている。しかしながら、実際に使用する出力電力は２〜４Ｗであり、この例のＡＯ素子駆動装置１００における出力電力のレベル調整は可変アッテネータ４で行った。この例では、単位ステップ量、例えば１ｄＢ単位で出力レベルを可変できる可変アッテネータ４を用いた。それゆえ、この例のＡＯ素子駆動装置では、出力信号を１ｄＢ単位で段階的に調整して出力することができる。また、この例のＡＯ素子駆動装置には、外部から出力レベルが調整できるように、可変アッテネータと同軸ケーブルで接続されパネル（不図示）を設けた。
【００４９】
ＶＣＯ回路１及びＶＣＯコントロール回路２の具体的な構成を図２に示した。ＶＣＯ回路１は、図２に示すように、駆動信号生成部１０と、駆動信号生成部１０の前段に設けられたＤＣレギュレータ１３（第２電源安定回路）とから構成される。駆動信号生成部１０には、図２に示すように、バラクタダイオード１１（容量可変ダイオード）を有する。なお、図２中の駆動信号生成部１０では、説明を簡略化するために、バラクタダイオード１１及びタンク回路（ＲＦ共振回路）のみを記載した。それ以外の構成は従来用いられているＶＣＯ回路と同様とした。
【００５０】
ＶＣＯ回路１には、図２に示すように、発振周波数を決定するタンク回路と直結したバラクタダイオード１１を備え、このバラクタダイオード１１のバイアス電圧を変化させることにより、ＶＣＯ回路１の発振周波数を変化させ露光ビームを偏向させる。バラクタダイオード１１のバイアス電圧はＶＣＯコントロール回路２で制御する。ＶＣＯ回路１内のバラクタダイオード１１はコンデンサとして動作しているので、このコンデンサをチャージ・ディスチャージするための時間、すなわちコンデンサの時定数がＶＣＯ回路１の応答性に関係し、時定数が小さいほど応答性が速くなる。そえゆえ、ＶＣＯ回路１を高速に動作させるためには、バラクタダイオード１１の駆動時定数を小さくする必要がある。この例では、ＶＣＯコントロール回路２の出力インピーダンスを低下させることにより、バラクタダイオード１１の動作速度を高速化した。なお、実際の回路ではバラクタダイオード１１をＶＣＯコントロール回路２で直結するのではなく、必要に応じて、抵抗器とコンデンサにより構成される付加回路を設けるが、ここでは省略する。
【００５１】
ＶＣＯコントロール回路２は、図２に示すように、主に、高速オペアンプ２０の負帰還回路により構成され、高速オペアンプ２０の出力端子がＶＣＯ回路１内のバラクタダイオード１１に接続されている。この例の高速オペアンプ２０は高利得を有しており、図２に示すように、負帰還を掛けることにより実効的な出力インピーダンスを下げることができる。この例ではＶＣＯコントロール回路２内の高速オペアンプ２０に負帰還を掛けることで実効的な出力インピーダンスを下げることにより、バラクタダイオード１１の駆動時定数を小さくし、ＶＣＯ回路１の応答性を高速化した。これは、バラクタダイオード１１の容量可変駆動回路の時定数を小さくすることに相当する。それゆえ、この例のＶＣＯコントロール回路２のように高速オペアンプを使用することにより、高速応答可能なＶＣＯ回路を実現することができる。
【００５２】
なお、この例のＶＣＯコントロール回路２はまた、図２に示すように、ＶＣＯ回路部の発振中心周波数を決めるためのオフセット付加回路部２１と、入力電力に対する出力信号の変換利得の直線性を確保するための利得調整回路２２とを備えている。基本的な駆動信号の発生機能及び変調機能の制御はＶＣＯコントロール回路２で行った。また、ＶＣＯコントロール回路２は駆動信号の基本的な特性調整を行うための回路であるので、ＡＯ素子駆動装置内の所定のケースに閉じ込められている。
【００５３】
この例のＡＯ素子駆動装置では、図２に示すように、＋１２ＶのＤＣ電圧を供給した。ＶＣＯ回路１及びＶＣＯコントロール回路２は、図２に示すように、ＤＣレギュレータ５を介して電源に接続されているので、ＶＣＯ回路１及びＶＣＯコントロール回路２には、ＤＣレギュレータ５により＋１２Ｖから＋５．０Ｖに変換された電圧が供給される。この例で用いたＤＣレギュレータ５には、数１０ｄＢの雑音抑圧効果があるので、雑音の少ない＋５．０Ｖの電圧でＶＣＯコントロール回路２内の高速オペアンプ２０を動作させた。
【００５４】
また、駆動信号の品質が最も重要となるＶＣＯ回路１では、図２に示すように、駆動信号生成部１０の前段にさらにＤＣレギュレータ１３を設けて＋３．３Ｖで動作させた。このＤＣレギュレータ１３も上述のＤＣレギュレータ５と同様の性能を有するので、駆動信号生成部１０の前段にさらにＤＣレギュレータ１３を設けることにより、一層雑音を抑制することができ、ＶＣＯ回路１を一層安定して動作させることができる。
【００５５】
次に、本実施例のＡＯ素子駆動装置におけるインターフェイス回路部１０２について説明する。インターフェイス回路部１０２は、図１に示すように、ＲＦ発振回路部１０１の前段（入力側）に設けられ、正相アンプ６と、ＲＦ発振回路部１０１において発振する出力信号の中心周波数をオフセットするオフセット付加回路部７と、入力電力に対する出力信号の変換利得を調整する利得調整回路部８とから構成される。インターフェイス回路部１０２は、図２に示すように、フォーマットデータのソース源であるフォーマッタとＲＦ発振回路部１０１とのインターフェイスとして設けられている。
【００５６】
この例では、図１に示すように、ＶＣＯ回路部に用いる電源は一方を接地した片電源を用いた。しかしながら、フォーマッタからの出力信号は正負両極性に変動した偏向信号である。それゆえ、片電源により動作するＶＣＯ回路部では、フォーマッタからの信号入力に対して利得の直線性を確保することは困難であり、精度良い露光ビームの偏向ができなくなるおそれがある。この例のＡＯ素子駆動装置では、この課題を解決するために、フォーマッタから入力される正負両極性に変動した偏向信号に対してより精度良く露光ビームを偏向するために、ＶＣＯ回路部を正負両極性を有する入力信号に対して高性能で動作させるための入力回路としてインターフェイス回路部１０２を設けた。
【００５７】
インターフェイス回路部１０２内のオフセット付加回路部７によりＶＣＯ回路部の動作点（発振中心周波数）をオフセットした場合のＶＣＯ回路部のコントロール電圧Ｖｉｎと出力周波数ｆｏｕｔとの関係を図３に示した。図３中の横軸はＶＣＯのコントロール電圧Ｖｉｎであり、縦軸はＶＣＯの出力周波数ｆｏｕｔである。インターフェイス回路１０２を設けない場合、すなわち、片電源でＶＣＯ回路を動作させた場合には、ＶＣＯ回路のコントロール電圧Ｖｉｎと出力周波数ｆｏｕｔとの関係は図３中の破線で示された特性となり、所望の出力周波数（発振中心周波数）ｆ０に対して片側帯域に偏った特性となる。また、片電源でＶＣＯ回路を動作させた場合には、ＶＣＯ回路部の動作電圧Ｖ０における発振中心周波数ｆ０’と所望の発振中心周波数ｆ０が異なる。一方、この例のＡＯ素子駆動装置のように、インターフェイス回路部１０２内のオフセット付加回路部７により、図３に示すように、適度のオフセット電圧を付加することにより、ＶＣＯ回路のコントロール電圧Ｖｉｎと出力周波数ｆｏｕｔとの関係を図３中の実線で示された特性に補正することができる。この場合、図３に示すように、所望の発振中心周波数ｆ０に対して両帯域に対称的な特性となり、所望の発振中心周波数ｆ０と動作電圧Ｖ０における発振中心周波数とを一致させることができる。
【００５８】
上述のように、この例のＡＯ素子駆動装置において、インターフェイス回路部１０２にオフセット付加回路部７を設けるにより、ＶＣＯ回路部１の動作点を任意に調整することができる。これにより次のような利点もある。この例で用いた原盤露光装置のように２束ビームで露光を行う装置では、ＡＯ素子駆動装置内のインターフェイス回路部１０２によりＶＣＯ回路部１の動作点を調整することにより、偏向機能によりビーム間間隔を調整することを目的として、ＡＯ素子により偏向される一方の露光ビームの光軸の位置をインターフェイス回路部１０２により調整することもできる。すなわち、この例のＡＯ素子駆動装置では、インターフェイス回路部１０２により２束ビーム間の距離を調整することができる。これは、２束ビームを用いるマスタリング装置において使用上非常に便利な機能となる。
【００５９】
また、この例のＡＯ素子駆動装置では、インターフェイス回路部１０２はパネル等に接続されており、オペレータが操作し易くなっている。
【００６０】
上述した本実施例のＡＯ素子駆動装置を用いて、変調周波数応答性を評価したところ、５０ＭＨｚのパルス偏向周期においても駆動可能であることを確認できた。また、ＡＯ素子の駆動周波数は２００ＭＨｚ帯及び４００ＭＨｚ帯等を使用するが、いずれの場合においても高速に変調できることが確認できた。なお、ＡＯ素子の動作は、回折格子を使用して偏向させるため、音速と回折格子上に形成される光ビーム径の大きさに依存する。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の音響光学素子駆動装置によれば、ＶＣＯ回路を高速駆動するインピーダンス変換回路を備えているので、露光ビームをより高速偏向可能な音響光学素子駆動装置を提供することができる。
【００６２】
本発明の音響光学素子駆動装置によれば、ＶＣＯ回路と電源との間にＤＣレギュレータを２段配置し、可変減衰装置を電力増幅部の入力側に設け、さらに、音響光学素子と音響光学素子駆動装置との間にアイソレータまたはサーキュレータを音響光学素子に近づけて設けることにより、熱、雑音の干渉及び反射波の影響を避けつつ一層安定した動作が可能な音響光学素子駆動装置を提供することができる。
【００６３】
本発明の音響光学素子駆動装置によれば、ＶＣＯ回路部を片電源で駆動することにより、ＶＣＯ回路部の構成を簡単化することができるので、よりシンプルな構成の音響光学素子駆動装置を提供することができる。
【００６４】
さらに、本発明の音響光学素子駆動装置よれば、ＡＯ素子の駆動信号の中心周波数を調整するオフセット付加回路及び入力電力に対する出力信号の利得を調整する利得調整回路を有するインターフェイス回路部をインピーダンス変換回路部の入力側に設けることにより、ＶＣＯ回路部を片電源で動作させた場合でも、フォーマッタからの正負両極性を有する入力信号に対してＶＣＯ回路部の性能（利得の直線性等）を十分発揮することのできる音響光学素子駆動装置を提供することができる。
【００６５】
以上のことから、本発明の音響光学素子駆動装置は、高記録密度化が要求される光ディスクのマスタリング装置及び光記録マスタリングシステムに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、実施例のＡＯ素子駆動装置中のＲＦ発振部及びインターフェイス回路部の概略構成図である。
【図２】図２は、実施例のＡＯ素子駆動装置中のＶＣＯ回路及びＶＣＯコントロール回路の概略構成図である。
【図３】図３は、実施例でＶＣＯ回路の動作点をオフセットした場合のＶＣＯのコントロール電圧Ｖｉｎと出力周波数ｆｏｕｔとの関係を示した図である。
【図４】図４は、実施例で用いた原盤露光装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  ＶＣＯ回路部
２  ＶＣＯコントロール回路部
３  パワーアンプ
４  可変アッテネータ
５，１３  ＤＣレギュレータ
６，２０  オペアンプ
７，２１  オフセット回路部
８，２２  利得調整回路部
１１  バラクタダイオード
１００  ＡＯ素子駆動装置
１０１  ＲＦ発振回路部
１０２  インターフェイス回路部
１０３  アイソレータ
１０４  同軸ケーブル
２００  原案露光装置
【図１】
2006018916.tif 000003
【図２】
2006018916.tif 000004
【図３】
2006018916.tif 000005
【図４】
2006018916.tif 000006