(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合焦点を行ったレーザスポットを目標とする複数の層に照射するレーザ照射装置であって、
前記レーザスポットを目標とする層に照射する対物レンズと、
前記レーザスポットを照射した層から反射した反射光を集光する集光レンズと、
該集光レンズが集光した反射光の光軸上焦点位置に対して集光レンズに遠い側の前方位置に配置され、前記反射光を前記光軸方向の幅をもつ暗線により間隔をもって受光する一対の受光面から成る前方ディテクタと、
該集光レンズが集光した反射光の光軸上焦点位置に対して集光レンズに近い側の後方位置に配置され、前記反射光を前記光軸方向の幅をもつ暗線により間隔をもって受光する一対の受光面から成る後方ディテクタと、
前記前方ディテクタが受光した反射光の光量に応じて出力される前方ディテクタ信号並びに前記後方ディテクタが受光した反射光の光量に応じて出力される後方ディテクタ信号とを基にオートフォーカス信号を生成し、該オートフォーカス信号により目標とする層にレーザスポットの合焦点制御を行うオートフォーカス制御部と、
前記集光レンズに入射される反射光の一部を遮蔽するナイフとを備え、
前記前方及び後方ディテクタが、２つの受光面の出力信号の和を前方及び後方ディテクタ信号としてオートフォーカス制御部に出力し、
前記オートフォーカス制御部が、前記前方ディテクタ信号と後方ディテクタ信号の差からオートフォーカス信号を生成し、該オートフォーカス信号を用いて前記層にレーザスポットの合焦点制御を行うレーザ照射装置。
【請求項２】
前記ナイフが、集光レンズに入射する反射光の５０％から９０％を遮蔽する請求項１記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
前記複数の層間の間隔が１０μｍから３０μｍである請求項１又は２記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
前記ナイフが、前記反射光の集光レンズへの透過を遮断する金属材又は前記反射光を表面で反射する透過材から構成される請求項１から３何れかに記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記レーザスポットの目標とする層に合焦点したときの形状が、真円形状又は楕円形状である請求項１から４何れかに記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
レーザスポットを目標とする層に照射する対物レンズと、前記レーザスポットを照射した層から反射した反射光を集光する集光レンズと、該集光レンズが集光した反射光の光軸上焦点位置に対して集光レンズに遠い側の前方位置に配置され、前記反射光を前記光軸方向の幅をもつ暗線により間隔をもって受光する一対の受光面から成る前方ディテクタと、該集光レンズが集光した反射光の光軸上焦点位置に対して集光レンズに近い側の後方位置に配置され、前記反射光を前記光軸方向の幅をもつ暗線により間隔をもって受光する一対の受光面から成る後方ディテクタと、前記前方ディテクタが受光した反射光の光量に応じて出力される前方ディテクタ信号並びに前記後方ディテクタが受光した反射光の光量に応じて出力される後方ディテクタ信号とを基にオートフォーカス信号を生成し、該オートフォーカス信号により目標とする層にレーザスポットの合焦点制御を行うオートフォーカス制御部とを備え、前記レーザスポットを目標とする複数の層に照射するレーザ照射装置のオートフォーカス制御方法であって、
前記集光レンズに入射される反射光の一部を遮蔽するナイフを設け、
前記前方及び後方ディテクタが、２つの受光面の出力信号の和を前方及び後方ディテクタ信号としてオートフォーカス制御部に出力する工程と、
前記オートフォーカス制御部が、前記前方ディテクタ信号と後方ディテクタ信号の差からオートフォーカス信号を生成する工程と、
該オートフォーカス信号を用いて前記層にレーザスポットの合焦点制御を行う工程とを行うオートフォーカス制御方法。
【請求項７】
前記ナイフを集光レンズに入射する反射光の５０％から９０％を遮蔽する位置に挿入し、該集光レンズから出射される反射光を集光レンズにより集光する工程を含む請求項６記載のオートフォーカス制御方法。
【請求項８】
前記複数の層間の間隔が１０μｍから３０μｍである請求項６又は７記載のオートフォーカス制御方法。
【請求項９】
前記ナイフを前記反射光の集光レンズへの透過を遮断する金属材又は前記反射光を表面で反射する透過材から構成される請求項６から８何れかに記載のオートフォーカス制御方法。
【請求項１０】
前記レーザスポットの目標とする層に合焦点したときの形状を、真円形状又は楕円形状とする工程を含む請求項６から９何れかに記載のオートフォーカス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層光ディスクの各層に合焦点を行ったレーザスポットを照射することができるレーザ照射装置及びオートフォーカス制御方法に係り、特に多層膜間の距離が微細であっても各層にレーザスポットの合焦点を行って多層膜毎に好適なレーザ照射を行うことができるレーザ照射装置及びオートフォーカス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、書換え可能な大容量の光ディスクとして、光ディスクの片面に２つ以上の相変化記録膜層を有する多層構造の相変化型光ディスクが採用されている。この相変化光ディスクの製造プロセスにおいては、記録膜層生成直後の非結晶状態な記録膜を結晶状態へ変える初期化処理が必要である。
【０００３】
この初期化処理は、レーザを熱源としてディスクの記録膜面に長円状の初期化レーザスポットを照射し、このレーザスポットを良好な結晶状態が得られる所定のレーザパワーのレーザスポットを所定の走査速度で隙間無く螺旋状に光ディスクを走査させることにより光ディスク全面を初期化させるものである。
【０００４】
この多層光ディスクの初期化に関する技術が記載された文献としては例えば下記特許文献１が挙げられ、この特許文献１には、多層光ディスクにレーザスポットを照射する対物レンズと、該対物レンズを介して該光ディスクから反射される反射光を分配するハーフミラーと、該ハーフミラーにより分配された反射光を各々入力し、記録層に集光した焦点を記録面に対し法線方向に任意移動可能なデフォーカス機能を有するフォーカス信号を生成する複数の光学系と、該複数の光学系からのフォーカス信号を選択するセレクタと、該セレクタにより選択されたフォーカス信号を入力してレーザスポットの焦点合わせを制御するオートフォーカスサーボ制御手段とを設け、複数の光学系からのフォーカス信号をセレクタを用いて選択し、前記オートフォーカスサーボ制御手段に入力することによって、複数の多層膜の初期化を行う技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−１２１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に光ディスクに対するレーザビームの自動焦点合わせ技術は、光ディスクに円形の光スポットを照射し、この光ディスクから反射される反射光を非点収差方式によるオートフォーカス信号を生成し、このオートフォーカス信号を用いて目標とする記録層に合焦点を行っている。しかしながら、本願発明の対象となる光ディスクに対するレーザ照射装置の例である初期化装置においては、複数のトラックを同時に初期化するため、細長楕円形状のレーザビームを光ディスクに照射するため、焦点の前後に同じディテクタを配置してその差を信号とする前後差動方式が用いられている。
【０００６】
この前後差動方式は、１つのディテクタが２つの受光面の間に暗線を設け、焦点付近のスポットがその暗線内に入り込んで信号が一旦落ち込む現象を利用し、焦点の前後に同じ受光面を有するディテクタを配置することにより、対物レンズの動作に対して一定の時間誤差を生じさせ、その差分をフォーカスエラー信号として検出し、このフォーカスエラー信号を用いてフォーカス制御を行うものである。
【０００７】
しかしながら、近年の多層光ディスクにおいては第１層と第２層間の間隔が微細になる傾向にあると共に、第１層と第２層の反射光量が大きく異なる特性を有し、ある層に合焦点を行ってから次の層に合焦点を行う際、フォーカスの引き込み精度や追従精度に影響を及ぼし、該次の層におけるオートフォーカスが正しくできないと言う不具合があった。
【０００８】
本発明の目的は、多層間の距離が微細であっても各層に迅速に合焦点を行って多層膜毎に好適な初期化を行うことができるレーザ照射装置及びオート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】
【０００９】
前記目的を達成するために本発明は、合焦点を行ったレーザスポットを目標とする複数の層に照射するレーザ照射装置であって、
前記レーザスポットを目標とする層に照射する対物レンズと、
前記レーザスポットを照射した層から反射した反射光を集光する集光レンズと、
該集光レンズが集光した反射光の光軸上焦点位置に対して集光レンズに遠い側の前方位置に配置され、前記反射光を前記光軸方向の幅をもつ暗線により間隔をもって受光する一対の受光面から成る前方ディテクタと、
該集光レンズが集光した反射光の光軸上焦点位置に対して集光レンズに近い側の後方位置に配置され、前記反射光を前記光軸方向の幅をもつ暗線により間隔をもって受光する一対の受光面から成る後方ディテクタと、
前記前方ディテクタが受光した反射光の光量に応じて出力される前方ディテクタ信号並びに前記後方ディテクタが受光した反射光の光量に応じて出力される後方ディテクタ信号とを基にオートフォーカス信号を生成し、該オートフォーカス信号により目標とする層にレーザスポットの合焦点制御を行うオートフォーカス制御部と、
前記集光レンズに入射される反射光の一部を遮蔽するナイフとを備え、
前記前方及び後方ディテクタが、２つの受光面の出力信号の和を前方及び後方ディテクタ信号としてオートフォーカス制御部に出力し、
前記オートフォーカス制御部が、前方ディテクタ及び後方ディテクタが受光した受光信号の和を基にオートフォーカス信号を生成し、該オートフォーカス信号を用いて前記層にレーザスポットの合焦点制御を行うことを第１の特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記第１の特徴のレーザ照射装置において、前記ナイフが、集光レンズに入射する反射光の５０％から９０％を遮蔽することを第２の特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記何れかの特徴のレーザ照射装置において、前記複数の層間の間隔が１０μｍから３０μｍであることを第３の特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記何れかの特徴のレーザ照射装置において、前記ナイフが、前記反射光の集光レンズへの透過を遮断する金属材又は前記反射光を表面で反射する透過材から構成されることを第４の特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記何れかの特徴のレーザ照射装置において、前記レーザスポットの目標とする層に合焦点したときの形状が、真円形状又は楕円形状であることを第５の特徴とする。
【００１４】
更に本発明は、レーザスポットを目標とする層に照射する対物レンズと、前記レーザスポットを照射した層から反射した反射光を集光する集光レンズと、該集光レンズが集光した反射光の光軸上焦点位置に対して集光レンズに遠い側の前方位置に配置され、前記反射光を前記光軸方向の幅をもつ暗線により間隔をもって受光する一対の受光面から成る前方ディテクタと、該集光レンズが集光した反射光の光軸上焦点位置に対して集光レンズに近い側の後方位置に配置され、前記反射光を前記光軸方向の幅をもつ暗線により間隔をもって受光する一対の受光面から成る後方ディテクタと、前記前方ディテクタが受光した反射光の光量に応じて出力される前方ディテクタ信号並びに前記後方ディテクタが受光した反射光の光量に応じて出力される後方ディテクタ信号とを入力し、前記両ディテクタ信号の差を基にオートフォーカス信号を生成し、該オートフォーカス信号により目標とする層にレーザスポットの合焦点制御を行うオートフォーカス制御部とを備え、前記レーザスポットを目標とする複数の層に照射するレーザ照射装置のオートフォーカス制御方法であって、
前記集光レンズに入射される反射光の一部を遮蔽するナイフを設け、
前記前方及び後方ディテクタが、２つの受光面の出力信号の和を前方及び後方ディテクタ信号としてオートフォーカス制御部に出力する工程と、
前記オートフォーカス制御部が、前記前方ディテクタ信号と後方ディテクタ信号の差からオートフォーカス信号を生成する工程と、
該オートフォーカス信号を用いて前記層にレーザスポットの合焦点制御を行う工程とを行うことを第６の特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記特徴のオートフォーカス制御方法において、前記ナイフを集光レンズに入射する反射光の５０％から９０％を遮蔽する位置に挿入し、該集光レンズから出射される反射光を集光レンズにより集光する工程を含むことを第７の特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記何れかの特徴のオートフォーカス制御方法において、前記複数の層間の間隔が１０μｍから３０μｍであることを第８の特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記何れかの特徴のオートフォーカス制御方法において、前記ナイフを前記反射光の集光レンズへの透過を遮断する金属材又は前記反射光を表面で反射する透過材から構成されることを第９の特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記何れかの特徴のオートフォーカス制御方法において、前記レーザスポットの合焦点を行ったレーザスポットを目標とする複数の層に照射する層に合焦点したときの形状を、真円形状又は楕円形状とする工程を含むことを第１０の特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるレーザ照射装置及びオートフォーカス制御方法は、前後差動方式のオートフォーカスを行う際にオートフォーカス用集光レンズに入射する反射光の一部（５０％〜９０％）を遮断するナイフを設けると共に、制御部が前方ディテクタ及び後方ディテクタの両受光面が受光した受光信号の差を基にオートフォーカス信号として使用することによって、記録層間の間隔が例えば２０μｍ以下と狭い記録媒体であっても各層に好適に合焦点を行ったレーザスポットを照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明によるオートフォーカス制御方法を採用したレーザ照射装置の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態による前後差動方式を用いたオートフォーカスを行うレーザ照射装置である初期化装置の基本構成を示す図、図２は従来技術と本実施形態によるオートフォーカス信号の比較を示す図、図３は第１の実施形態による前後作動方式における前方ディテクタ信号とスポット形状の変化を示す図、図４は第２の実施形態による前後差動方式における前方ディテクタ信号とスポット形状の変化を示す図、図５は従来技術によるオートフォーカス信号の比較を示す図、図６は従来技術による前後差動方式を説明するための図、図７は従来技術によるオートフォーカス信号を示す図、図８は従来技術による前後作動方式における前方ディテクタ信号とスポット形状の変化を示す図である。
【００２１】
［原理］
まず、本発明の前提となる前後差動方式のオートフォーカス技術について説明する。この前後差動方式のオートフォーカス技術は、受光面から反射された反射光をＡＦ集光レンズによって集光し、この光学路上集光焦点の前後位置に２つの前方ディテクタ及び後方ディテクタを配置し、該前方ディテクタ及び後方ディテクタから出力されるディテクタ信号の差を取ることによりＡＦ信号を生成するものである。
【００２２】
この前後差動方式によるオートフォーカス回路機構は、図６（ｄ）に示す如く、上下移動することにより照射対象に対するレーザスポットの焦点合わせを行うと共に、照射対象から反射した反射光を受光する対物レンズ６１１と、該対物レンズ６１１が受光した反射光を入射して集光するオートフォーカス（ＡＦ）集光レンズ６１０と、該集光レンズ６１０が集光した反射光の光軸上焦点位置６１３に対して集光レンズ６１０に遠い側の前方位置に配置され、前記反射光を前記光軸方向の幅をもつ暗線により間隔をもって受光する一対の受光面６１６及び６１７から成る前方ディテクタと、前記集光レンズ６１０の焦点位置に対して集光レンズ６１０に近い側の後方位置に配置され、前記反射光を前記光軸方向の幅をもつ暗線により間隔をもって受光する一対の受光面６１９及び６２０から成る後方ディテクタと、該前方ディテクタ及び後方ディテクタにより検出したディテクタ信号６０２及び６０３の差分によりＡＦ信号６２２を生成し、前記対物レンズ６１１を駆動して受光面に対する焦点合わせ制御を行うＡＦ制御部（図示せず）とから構成される。
【００２３】
このように構成したオートフォーカス回路機構は、対物レンズ６１１を矢印６１２方向に上下に移動することによって照射対象における焦点が変化し、この変化に応じて反射光の形状も変化する。このため、例えば図６（ｄ）の図面左端から右方向に示す様に対物レンズ６１１が照射対象に接近した位置から遠ざかる方向に順次移動したとき、前方ディテクタ（受光面６１６及び６１７）と後方ディテクタ（受光面６１９及び６２０）により受光する光照射面は、図６（ｃ）の図面左から右方向に斜線を付して順次示した様に、左端においては前方ディテクタの受光面６１６及び６１７を覆う大きな光照射面、後方ディテクタの受光面６１９及び６２０を覆う光照射面となり、対物レンズ６１１が上昇して図中央に示した様に照射対象に対する合焦点位置６１３においては前方及び後方ディテクタに照射される光照射面（面積）が同一になり、更に対物レンズ６１１が上昇すると逆に右端の如く、後方ディテクタの受光面６１９及び６２０を覆う大きな光照射面、前方ディテクタの受光面６１６及び６１７を覆う光照射面となる様に変化する。
【００２４】
この光照射面（面積）の変化により、前方ディテクタから出力される前方ディテクタ信号６０２として出力され、後方ディテクタから出力される後方ディテクタ信号６０３として出力される。即ち、前方及び後方ディテクタから出力されるディテクタ信号６０２及び６０３は、頂上位置において凹み且つ位相がずれた２つの山形状の信号として出力される。この前後差動方式は、前述した前方及び後方ディテクタ６０２と信号６０３との差分を取ることによって、図６（ａ）に示した如き０レベル６２１を境にして前後に上下するＡＦ（オートフォーカス）信号６２１を生成することができる。このＡＦ信号６２１は、図中の符号６０４で示す範囲がフォーカス引き込み領域となる。
【００２５】
このように前後差動方式によるオートフォーカス回路機構は、反射光を集光した合焦点位置６１３を境として光軸前後位置の反射光を暗線６１８を挟んだ前方及び後方ディテクタの両受光面によって受光し、この両受光面の和を取ることにより２つのディテクタ信号を生成し、該２つのディテクタ信号の差分を取ることによって図６（ａ）に示すＡＦ信号６２２を生成することができる。
【００２６】
しかしながら発明者らは、前後差動方式によるオートフォーカス回路機構を用いた合焦点技術は、２つの記録層の距離が例えば２０μｍと短い際には良好なＡＦ信号を生成することができないことを発見した。これを説明すると、まず、図７（ａ）に示す如き２つの記録層が距離７１（例えば５０μｍ）の光ディスクでは、ＡＦ信号７２が、奥側の層に合焦点した際のＪＦ（ジャストフォーカス）位置７３ａと手前側層に合焦点した際のＪＦ位置７４ａの手前側において０レベル領域７５を境とした２つの山形として検出することができる。
【００２７】
これに対してＡＦ信号７７が、図７（ｂ）に示す如き２つの記録層が距離７６（例えば２０μｍ）且つ手前層の反射率が著しく低い光ディスクでは、奥側の層に合焦点した際のＪＦ位置７３ｂの手前の山形波形を得ることができるものの、ＪＦ位置７４ｂにおいては山形波形の頂点が０レベル領域を超えることができないことが原因であることを解析した。即ち、発明者らは２つの記録層間の距離が短い、例えば２０μｍ近傍以下のように短く且つ手前層の反射率が著しく低い光ディスクにおいては前後作動方式によるオートフォーカス技術では、２つの記録層毎に合焦点を行うことが困難であることを発見した。
【００２８】
発明者らは、前述した２つの記録層間の距離が短い場合に手前層のＡＦ信号を検出することができない原因を考察した結果、ＡＦ引込み領域の線形性などをいくら向上させても、ＡＦ引込み領域以外の領域で受光量が変化しているためであり、これが必ず差分として生じてしまうことに起因することを発見した。
【００２９】
このＡＦ引込み領域以外の領域で受光量の変化を図８を参照して説明する。図８は、従来の前後差動方式における前方ディテクタ信号と、対物レンズが動作することによってディテクタ受光面上を通過していくスポット形状の変化を示す図であり、図８（ａ）に示す如く、２つの受光面を受光面８１及び８２としたとき、各々の受光面８１及び８２から出力されるディテクタ信号は出力信号８３及び８４の如く近接して２つの山形に変化する波形となり、このため出力信号８３及び８４の和が前方ディテクタとしての受光面信号８５となることを表している。
【００３０】
これを説明すると、ディテクタ受光面上のスポット形状は、図８（ｂ）左端の符号８６の如く両受光面を大きく覆う形状から、右端方向に向かうに従って小さくなり、中央の合焦点位置では符号８７の如く両受光面間に位置する様に小さくなり、更に右方向に向かうに従って両受光面を大きく覆う形状に変化する。従って、信号レベルは、前記符号８７で示す位置のスポット全体が暗線領域に納まっている状態で最も小さく、その直前後にデフォーカスして受光し始めると大きくなり、符号８８の如くディテクタ受光面とスポット形状がほぼ一致した状態が最も大きくなり、更にデフォーカスしてスポット形状が大きくなるに連れて低下する特性がある。このため２つの受光面８１と受光面８２から出力される受光信号はほぼ同じ信号波形となり、後方ディテクタ信号とスポット形状の変化についても、時間軸がシフトすること以外は同じである。
【００３１】
このように、従来の前後差動方式におけるディテクタ受光面を通過していくスポット形状は常に変化しているため、この信号の傾斜が消えない限り、必ず差分が生じてしまうことを発明者らは解析した。
【００３２】
発明者らは、前記差分を０レベルとする対策を検討した結果、前記差分を０レベルとするためには、ＡＦ引込み領域以外の前後の信号レベルを一致させる必要があることを発見した。即ち、ＡＦ引込み領域の直前後において、受光量が一定となる時間帯が存在すれば、それらの前後の差信号は０レベルとなり得ることに着目し、このＡＦ引込み領域の直前後の受光量を一定にするため、従来の前後差動方式に加えてナイフエッジ方式を組合せ、更にそのナイフの挿入量が６０％以上８０％以下が好ましいとことを発明した。
【００３３】
［構成］
以下、本実施形態によるオートフォーカス制御方法を採用したレーザ照射装置を詳細に説明する。
本実施形態によるレーザ照射装置は、図１に示す如く、所定波長及び強度のレーザ光を発光する半導体レーザ１と、該半導体レーザ１が発光したレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ２と、該コリメートレンズ２により平行化されたレーザ光を透過し、後述する反射光の方向を９０度変換して反射する偏向ビームスプリッター３と、該偏向ビームスプリッター３から出力されたレーザ光に１／４波長の位相差（波長板の射出面において速いほうの成分に比べて遅いほうの成分が遅延する）を生じさせる１／４波長板４と、該１／４波長板４から出力されたレーザ光を集光して所定形状のレーザスポットとして照射対象６に照射する対物レンズ９０と、該照射対象６から反射された反射光を１／４波長板４を介し且つ偏向ビームスプリッター３により方向が９０度変換されたレーザ光を入射して集光するＡＦ集光レンズ８と、該ＡＦ集光レンズ８により集光された反射光を半透過し、他の透過光を時間的に４５度方向変換して出力するハーフビームスプリッター９と、該ハーフビームスプリッター９を直線的に透過した反射光を受光する後方ディテクタ１１と、該ハーフビームスプリッター９により９０度進行方向が変化された反射光を受光する前方ディテクタ１０と、該前方ディテクタ１０及び後方ディテクタ１１から出力されるディテクタ信号を基に対物レンズ９０の位置制御を行って照射対象６上にレーザスポットの焦点合わせを行うＡＦ制御部（図示せず）と、前記偏向ビームスプリッター３により方向を９０度変換されたレーザ光をＡＦ集光レンズ８に入射する間に配置され、該レーザ光を所定量だけ遮るナイフ７とから構成される。
【００３４】
前記前方ディテクタ１０は、ＡＦ光学系の集光レンズ８によって集光された焦点位置（図６の符号６１３）の前方（図６の符号６１４の矢印が示す位置）に配置され、後方ディテクタ１１は前記合焦点位置６１３の後方（図６の符号６１５の矢印が示す位置）に配置され、これらディテクタから得られる信号は、前方ディテクタ１０から得られる信号が後方ディテクタに比べて早いように時間的にシフトしている。
【００３５】
前記前記ナイフ７は、反射光の透過を遮断する金属、或いは反射膜を施した透過材（ガラス）から構成されるものであるがこの限りではない。また前記レーザスポットの形状は、真円形状であっても、初期化範囲を広げて初期化効率を向上させるために長楕円形状に形成しても良い。
【００３６】
［動作］
この様に構成されたレーザ照射装置は、多層膜が形成された光ディスクである照射対象６に対して半導体レーザ１から照射されたレーザ光を対物レンズ９０が集光してレーザビームとして照射し、この照射したレーザビームの反射光が１／４波長板４を介し且つ偏向ビームスプリッター３により方向が９０度変換されたレーザ光をナイフ７が所定量だけ遮光し、この遮光されたレーザ光をＡＦ集光レンズ８が集光し、この集光した反射光を前方ディテクタ１０及び後方ディテクタ１１が受光し、該前方ディテクタ１０及び後方ディテクタ１１からのディテクタ信号を入力とするＡＦ制御部がオートフォーカス制御を行う様に構成されている。
【００３７】
このレーザ照射装置は、前述したナイフ７が前方ディテクタ１０及び後方ディテクタ１１に入射する反射光を５０％〜９０％、好適には６０％〜８０％遮光することによって、ＡＦ引込み領域以外の前後の信号レベルを一致させることができ、従って間隔が狭い多層の光ディスクにおいても両層に合焦点を行った初期化を行うことができる。この動作の詳細を次に説明する。
【００３８】
本実施形態によるレーザ照射装置は、ナイフ７が前方ディテクタ１０及び後方ディテクタ１１に入射する反射光の５０％を遮光する場合、前方ディテクタ信号の変化として図３（ａ）に表した如く、２つの受光面（ＳＦ１）８１及び受光面（ＳＦ２）８２からディテクタ信号３３及び３４が出力され、該ディテクタ信号３３及び３４の和が破線で示す前方ディテクタ信号３５として生成される。
【００３９】
この前方ディテクタ信号３５は、図８を用いて説明した前後差動方式の場合と比べてわかるように、光束の５０％をマスクすることによって、図３（ｂ）の左端から右端に示す如く、従来のスポット形状が光束中心から遮光され、片側の受光面である受光面（ＳＦ１）８１のみで受光していたものが、暗線内にスポット３７が納まるのを境に、もう片側の受光面である受光面（ＳＦ２）８２のみが受光する様に変化することによって、図３（ａ）に示す両ディテクタ信号３３及び３４を出力することができる。前述したスポット形状の変化は、後方ディテクタ信号とスポット形状の変化についても、時間軸がシフトすること以外は同じであり、その和の信号波形も結果的に図３の前方ディテクタ信号３５とほぼ同じ形状とすることができる。
【００４０】
このように、従来から一般的に認知されているナイフエッジ方式では、１つのディテクタ内にある２つの受光面同士の差信号によってディテクタ信号を生成しているが、この場合はそのディテクタを光軸に対して前後に２つ配置して差信号としており、前後差動方式に対してナイフエッジ方式を組合せたとしても、得られる信号波形はほとんど同じである。しかし、本実施形態の如くナイフを５０％以上挿入し且つディテクタを構成する２つの受光面の検出信号の和によりディテクタ信号を生成することによって、ＡＦ引込み領域の直前後において画期的な変化を生じさせることができる。
【００４１】
次にナイフを７０％挿入した場合の前方ディテクタ信号とスポット形状の変化を図４を参照して説明する。図４（ｂ）に示す如く、ナイフを７０％挿入、すなわち光量の７０％がマスクされて残りの３０％から形成されるスポット形状による受光量は全体の３０％となり、これは時間軸でどのタイミングでも同じであり、常に本来のスポット形状に対して３０％分のスポット形状がディテクタ受光面（受光面８１及び８２）上を通過していく様に変化する。
【００４２】
但し、暗線内に納まる状態のスポット４７を境に受光面が相反することは前述と同様である。しかし、スポット全体が受光するスポット４８から当該スポット全体が受光面から溢れ出す迄のスポット４９の領域では受光量が一定となる。これは、マスクしているナイフのエッジがスポットの内側から現れるために起こる現象であり、スポット面積は徐々に変化しても、その受光量はスポット全体を受光しているために変化しないためである。
【００４３】
従ってスポット全体が受光するまでの領域においては、従来の前後差動方式と同様の信号であるが、スポットの内側に端部が現れてからは信号が一定となり、ディテクタ信号４３及び４４は、ＡＦ引込み領域の直前後において台形状の一定値となる。この信号が一定となる領域は、ナイフの挿入量を増やすほど、ディテクタ受光面上のスポット形状が小さくなり、広がっていく。また、ディテクタ受光面の形状を、スポットが広がっていく方向に広げることでも同じ効果を得ることができる。
【００４４】
図５に層間隔が狭く反射率差が著しい多層光ディスクに対する従来の前後差動方式及び本実施形態によるナイフ前後差動方式を図５（ａ）、同ＡＦ信号を図５（ｂ）として示す。
【００４５】
従来の単純前後差動方式の受光面信号５１及び５２は、図５（ａ）に示す如く、比較的高レベルの値から湾曲して出力が低下し、ＡＦ引込み領域直前後から値が上昇する波形を形成するため、これら両信号５１及び５２の差であるＡＦ信号５３が、図５（ｂ）に示す如く、０レベルを下回ってから０レベルを超える迄の時間が比較的長時間を要する特性をもつ。
【００４６】
これに対して本実施形態によるナイフ前後差動方式のディテクタ信号５４及び５５は、図５（ａ）に示す如く、比較的低レベルの一定値から急激に出力が低下し、ＡＦ引込み領域直前後から値が上昇する波形を形成するため、これら両信号５４及び５５の差であるＡＦ信号５６は、図５（ｂ）に示す如く、０レベルを下回ってから０レベルを超える迄の時間を比較的短時間にすること、換言すればＡＦ信号の立ち上がりを急速に行うことができる。
【００４７】
このため本実施形態によるナイフ前後差動方式によるＡＦ信号２５は、層間の間隔２１が２０μｍ以下の光ディスクの場合、図２（ａ）に示す単純前後差動方式による手前層のＡＦ信号２２の立ち上がり及び立ち下がりが図７（ｂ）同様に遅い特性をもつものであるのに対し、図２（ｂ）に示す如く、急激な立ち上がり及び立ち下がりをもつ特性の信号となる。
【００４８】
即ち、本実施形態によるナイフ前後差動方式によるＡＦ信号２５は、前後のディテクタ信号５４及び５５が共にＡＦ引込み領域の直前後において信号レベルが一定であるため、それらの差信号であるＡＦ信号５６は０レベルとなり、暫く０レベルの状態を持続し、従来の前後差動方式のＡＦ信号５３に比べて、０レベルに到達する時間も早い。これは、層間隔が狭くて反射率差が著しい場合において非常に有効な信号波形であり、光の干渉を解消する最も理想的なＡＦ信号波形となる。
【００４９】
従って従来の単純前後差動方式では、手前側の層（ＦＬ）のＪＦ位置が奥側の層（ＢＬ）からの戻光の影響を受けて埋もれてしまい、ＡＦ引込み領域が確保できなかったものであるのに対し、本実施形態によるナイフ前後差動方式によって、ＡＦ引込み領域の直前後を光量一定とし、素早く０レベルに到達し、その０レベルが暫く持続し、手前側の層（ＦＬ）の反射率の低い小さな信号でも、正確に波形として現れている。これは、ＡＦ引込み領域を１０μｍとすると、層間隔が１０μｍ程度まで分離することが可能であり、どちらの層にもＡＦ引込み領域を確立させて安定したフォーカス制御が行えるＡＦ信号を生成することができる。
【００５０】
尚、前述した実施形態においては、本発明によるフォーカスサーボ方法を光ディスクの初期化装置に適用する例を説明したが、本発明の適用は光ディスク初期化装置に限られるものではなく、複数の膜から構成される半導体部品等をレーザスポットの照射によって改質するレーザ加熱装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態による多層膜用レーザ照射装置の基本構成を示す図。
【図２】従来と本実施形態によるオートフォーカス信号の比較を示す図。
【図３】本発明の第１の実施形態による前後作動方式における前方ディテクタ信号とスポット形状の変化を示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態による前後作動方式における前方ディテクタ信号とスポット形状の変化を示す図。
【図５】従来技術によるオートフォーカス信号の比較を示す図。
【図６】従来技術による前後作動方式を説明するための図。
【図７】従来技術によるオートフォーカス信号を示す図。
【図８】従来技術による前後作動方式における前方ディテクタ信号とスポット形状の変化を示す図。
【符号の説明】
【００５２】
１：半導体レーザ、２：コリメートレンズ、３：偏向ビームスプリッター、４：１／４波長板、６：照射対象、７：ナイフ、８：ＡＦ集光レンズ、９：ハーフビームスプリッター、１０：前方ディテクタ、１１：後方ディテクタ、９０：対物レンズ、６１０：ＡＦ集光レンズ、６１１：対物レンズ、６１３：合焦点位置、６１８：暗線幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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