专利名称：光盘原盘曝光装置和光盘原盘曝光方法以及针孔机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及光盘原盘曝光装置(exposure apparatus of an optical diskmaster)，尤其涉及使用偏转调制器的光盘原盘曝光装置。
背景技术：
图2示出传统的光盘原盘曝光装置的例子。在图2中标号201标记激光源，202标记消除激光的低频噪声或完成功率控制的EO调制器，203标记使用信息信号完成调制的AO调制器，204标记将激光束聚焦到AO调制器的晶体中的透镜系统，205标记EO偏转调制器，206标记聚焦激光束并将其放大到所需的激光直径的光束扩展器，207标记偏振光束分离器(PBS)，208标记1/4波长板，209标记将激光束聚焦到抗蚀原盘(resist master)的光学头，210标记转动抗蚀原盘的转盘，211标记鉴视从抗蚀原盘反射的激光束的CCD摄象机，212标记将激光束聚焦到CCD摄象机的透镜。
从激光源201输出的激光束进入称为“噪声消耗器”的EO调制器202，以减少输入到EO调制器202的激光噪声并将激光束调节到所需的强度。通过噪声消耗器的激光束进入AO调制器203，后者使用信息信号完成强度调制。因为AO调制器203的调制速度取决于在晶体中的光束直径，光束的聚焦的程度越大，调制变得越快，透镜系统204安排得在AO调制器203的晶体中产生聚焦。从AO调制器203输出的主要折射光输入到EO偏转调制器205，后者完成偏转调制。从偏转调制器205输出的激光束由光束扩展器206放大光束直径，然后由光学头209聚焦到抗蚀原盘，以曝光及记录信息信号。
发明内容
通过如AO调制器和EO调制器那样的光学单元的激光束在不小的程度上受波阵而变动的影响，其光束剖面以理想的高斯分布的形式变形。为了消除通过光学单元的激光束的波阵面的变动通常使用针孔形成光束。这是一个方法，通过光学单元并在不小程度上受波阵面变动影响的激光束被透镜系统聚焦，与光束有几乎相同的直径的针孔设置在被聚焦激光束的焦点位置，由于波阵面变动未被聚焦和分布在激光束直径之外的扰动分量被除去，单纯地放出具有强的光束强度的中心区域，从而消除了波阵面变动的影响。
为了尽可能多地消除波阵面变动，将针孔放在光学头前的最后级有效地消除激光束在通过所有光学单元后累积起来的波阵面变动。然而，在如图2所示使用偏转调制器205的光盘原盘曝光装置的情况，如果针孔放在偏转调制器205之后如光束扩展器206的一对透镜之间那样的位置，当激光束偏转时该激光束将被针孔档住，使得激光束受到强度调制，这就不能使用针孔形成光束。
考虑到上述传统的问题，本发明的目的是减少从光盘原盘曝光装置的偏转调制器输出的光的波阵面变动，并改善通过物镜的激光束的聚焦性能。
本发明第1发明的光盘原盘曝光装置，具有激光源，用于偏转从所述激光源的激光束得到的记录激光束的偏转调制器，和将所述记录激光束聚焦的光盘原盘上的物镜，包括设置在所述偏转调制器和所述物镜之间的透镜系统，具有用于聚焦从所述偏转调制器发射的所述激光束的第一透镜和用于调节所述聚焦的激光束到所需光束直径的第二透镜，以及设置在所述透镜系统的实际焦点位置的槽，在实质上垂直于所述偏转调制器的偏转方向的方向上以预定的宽度限止孔径。
本发明第2发明的光盘原盘曝光装置，具有激光源，用于偏转从所述激光源的激光束获得的记录激光束的偏转调制器，和用于将所述记录激光束聚焦到光盘原盘上的物镜，包括设置在所述激光源和所述偏转调制器之间的第一透镜系统，具有用于聚焦所述激光束的第一透镜和用于调节所述聚焦的激光束到所需光束直径的第二透镜，以及设置在所述第一透镜系统的实际焦点位置的针孔，设置在所述偏转调制器和所述物镜之间的第二透镜系统，具有用于聚焦从所述偏转调制器发射的激光束的第三透镜和用于调节所述聚焦的激光束到所需的光束直径的第四透镜，以及设置在所述第二透镜系统的实际焦点位置的槽，在实质上垂直于所述偏转调制器的偏转方向的方向上以预定的宽度限止孔径。
本发明第3发明的光盘原盘曝光装置，是在本发明第1或2所述的发明中，所述激光源的波长为270nm或更小。
本发明第4发明的光盘原盘曝光装置，是在本发明第2所述的发明中，所述针孔的直径是2.5λ·f/w或更小，其中λ是所述激光源的波长，f是用于聚焦所述激光束的透镜的焦距，且w是入射到用于聚焦所述激光束的透镜的光束的半径。
本发明第5发明的光盘原盘曝光装置，是在本发明第1或2所述的发明中，所述针孔的直径是2.5λ·f/w或更小，其中λ是所述激光源的波长，f是用于聚焦所述激光束的透镜的焦距，且w是入射到用于聚焦所述激光束的透镜的光束的半径。
如上所述，例如本发明可以对光盘原盘曝光装置采取一种结构，它在偏转调制器前使用带有光束成形针孔的偏转调制器，从而消除了在激光束输入到偏转调制器前累积的激光束的波阵面变动，减少了从偏转调制器输出的光的波阵面变动，并改善了激光束在通过物镜之后的聚焦性能。
图1示出本发明的光盘原盘曝光装置的实施例1。
图2示出传统的光盘原盘曝光装置的例子。
图3示出本发明的光盘原盘曝光装置的实施例2。
图4示出本发明的光盘原盘曝光装置的实施例3。
图5示出在通过光学单元以后的畸变量。
图6示出本发明的光盘原盘曝光装置的实施例4。
图7示出本发明的光盘原盘曝光装置的实施例5。
图8示出针孔直径和畸变量之间的关系。
图9示出槽口宽度和畸变量之间的关系。
图10是在本发明的实施例5中使用的液晶板的概示图。
图11A示出由平行的平板形成的小的波阵面变动的干涉图案，和图11B示出由平行的平板形成的波阵面变动的干涉图案。
符号说明101 激光源102 EO调制器103 AO调制器104 透镜系统105 针孔106 透镜系统107 EO偏转调制器108 光束扩展器109 偏振光束分离器110 1/4波长板111 光学头112 转盘113 CCD摄象机114 透镜201 激光源202 EO调制器203 AO调制器204 透镜系统205 EO偏转调制器206 透镜系统207 偏振光束分离器208 1/4波长板209 光学头210 转盘211 CCD摄象机212 透镜301 激光源
302 EO调制器303 AO调制器304 透镜系统305 EO偏转调制器306 光束扩展器307 槽308 偏振光束分离器309 1/4波长板310 光头311 转盘312 CCD摄象机313 透镜401 激光源402 EO调制器403 AO调制器404 透镜系统405 针孔406 透镜系统407 EO偏转调制器408 光束扩展器409 槽410 偏振光束分离器411 1/4波长板412 光学头413 转盘414 CCD摄象机415 透镜601 激光源602 EO调制器603 AO调制器604 透镜系统
605 EO偏转调制器606 光束扩展器607 针孔608 压电单元609 偏转信号产生器610 偏振光束分离器611 1/4波长板612 光学头613 转盘614 CCD摄象机615 透镜701 激光源702 EO调制器703 AO调制器704 透镜系统705 液晶板706 EO偏转调制器707 光束扩展器708 平行平板709 光电探测器710 操作线路711 偏振光束分离器712 1/4波长板713 光学头714 转盘715 CCD摄象机716 透镜1001 分解的液晶板外周边1002 分解的液晶板的中间周边1003 分解的液晶板的内部圆周1101 由光电探测器检测的激光束
1102 干涉图案1103 由光电探测器检测的激光束1104 干涉图案具体实施方式
本发明的实施例将在下面解释[实施例1]图1示出本发明的光盘原盘曝光装置的例子。在图1中，标号101标记用作激光源波长为248nm的氩离子激光器，102是消除激光的低频噪声并实现功率控制的EO调制器，103是使用信息信号完成调制的AO调制器，104是透镜系统，它将激光束聚焦到AO调制器的晶体上，105是针孔，106是透镜系统，它将激光束聚焦到针孔105并将输出激光束整形成平行光束，107是EO偏转调制器，108是光束扩展器，它将激光束放大到所需的光束直径，109是偏振光束分离器(PBS)，110是1/4波长板，111是光学头，它将激光束聚焦到抗蚀原盘，112是转动抗蚀原盘的转盘，113是监视从抗蚀原盘反射的激光束的CCD摄象机，114是将激光束聚焦到CCD摄象机的透镜。
而且，透镜系统106包括靠近激光源101用于聚焦的第一透镜106a和靠近EO偏转调制器107用于获得预定的光束直径的第二透镜106B。在上述结构中，激光源101对应本发明的激光源，EO偏转调制器107对应本发明的偏转调制器，透镜系统106对应本发明的透镜系统，第一透镜106a对应本发明的第一透镜，第二透镜对应本发明的第二透镜，针孔105对应本发明的针孔，以及光学头对应本发明的物镜。
从激光源101输出的激光束进入称为“噪声消耗器”的EO调制器102，并将激光束调节到所需的强度。通过噪声消耗器的激光束进入AO调制器103，后者使用信息信号完成强度调制。AO调制器103的调制速度取决于在晶体中光束的直径，且当光束聚焦程度增加时得到更快的调制，因而设置透镜系统104产生在AO调制器103的晶体中的聚焦。从AO调制器103输出的主要衍射光进入EO调制器107，后者完成偏转调制。此外，从偏转调制器107输出的激光束由光束扩展器108放大其光束直径，然后由光学头111聚焦到抗蚀原盘并曝光/记录信息信号。
通过如AO调制器和EO调制器那样的光学单元的激光束接收波阵面变动，且它的光束剖面以理想的高斯分布的形式变形。通常一个透镜在它的畸变量是30mλ或更多时降低了其聚焦性能。在波长为351nm时对从光学单元接收到的畸变的调查示出，畸变分量约为10mλ。对于351nm的波长，此畸变分量约为8nm。何定当光通过光学单元时接收到的波阵面变动对于各个波长几乎相同，能计算畸变分量随波长的变化。图5示出畸变分量随波长的变化。当波长短于270nm时畸变分量变成接近270nm波长的30mλ，这对物镜的聚焦性能有大的影响。
因此，此实施例使用针孔完成光束成形以消除通过光学单元的激光束的波阵面变动。在方法中受波阵面变动影响的激光束被透镜系统的透镜聚焦，在激光束的焦点位置设置直径与在那里的光束直径几乎相同的针孔，因而由于波阵面变动以及分布在激光束直径以外的干扰分量在通过透镜以获得预定光束直径以前被消除了，只放出高光束强度的中心区域，波阵面变动被消除了。此时，最好针孔的形状实际上是理想的圆且它的内圆圈光滑。
为了尽可能多地消除波阵面变动，将针孔放在光学头前的最后级是有效的。然而，在如实施例1中所示使用偏转调制器的曝光装置的情况，激光束被偏转周而针孔不能放在偏转调制器107之后。因而，如透镜系统106所示，同样放大倍数的平凸透镜，如劳一透镜106a和第二透镜106b，设置在偏转调制器之前，而针孔设置在透镜系统106的焦点位置，即在第一透镜106a的焦点位置。此结构使得可能消除在偏转调制器107前累积的波阵面变动。
被用于将激光束聚焦到针孔105的透镜系统106聚焦的光束的焦点位置处的光束半径给定为λ·f/(π·w)，其中λ是激光束的波长，f是透镜的焦距，w是入射到透镜上的光束的半径。因此，针孔直径dw被改变以决定激光束的畸变分量。图8示出结果。水平轴示出相对于在透镜焦点位置处光束半径w的针孔直径dw的大小。当针孔的直径近似或小于在透镜系统106的焦点位置光束半径的2.5倍时，畸变分量是30mλ或更小。
更具体地，假设激光波长是在270nm等级，从第一透镜106a到焦距位置的透镜焦距是在40mm等级，当光束直径(zw)在焦点位置处8μm时，针孔直径设置成近似于10μm。针孔直径的一个具体例子是设成10μm到30μm，且光束在焦点位置处的直径根据上述公式调节到此范围。
此外，有关使用针孔光束直径的聚焦性能，进行下述试验。
在覆盖敷层的玻璃上一个记录点被曝光/记录。根据被记录的记录点的形状计算由物镜聚焦的激光束的光束直径。当激光波长为270nm且物镜的NA为0.9时，传统例子的光束直径是0.33μm，而如在实施例1将针孔放在偏转调制器前完成光束成形的情况，得到的结果约为0.3μm的值。即，与不同光束成形的情况比较，可以肯定聚焦性能已经改善约10％。
此外实施例1使中EO调制器和AO调制器，但是在不管调制器组合的其他组合情况也能得到类似的效果。
图3示出本发明的光盘原盘曝光装置的一个例子。在图3中，标号301标记作为光源的波长为248nm的氩离子激光器，302标记EO调制器，它消除激光的低频噪声并实现功率控制，303标记AO调制器，它使用信息信号完成调制，304标记透镜系统，它将激光束聚焦到AO调制器的晶体上，305标记EO偏转调制器，306标记光束扩展器，它将激光束放大则所需的光束直径，307标记一个槽，它用预定的宽度并在实质上垂直于所述EO调制器305的偏转方向的方向上限止孔径，308标记偏振光束分离器(PBS)，309标记1/4波长板，310标记将激光束聚焦到抗蚀原盘的光学头，311标记转动抗蚀原盘的转盘，312标记鉴视从抗蚀原盘反射的激光束的CCD摄象机，313标记将激光束聚焦到CCD摄象机的透镜。
此外，光束扩展器306具有靠近EO偏转调制器305用于聚焦的第一透镜306a和靠近光学头310用于得到预定光束直径的第二透镜。在上述结构中，激光源301对应本发明的激光源，EO偏转调制器305对应本发明的偏转调制器，光束扩展器306对应本发明的透镜系统，第一透镜306a对应本发明的第一透镜，第二透镜306b对应本发明的第二透镜，槽307对应本发明的槽，光学头310对应本发明的物镜。
从激光源301输出的激光束进入称为“噪声消耗器”的EO调制器302，以减少激光噪声并调节激光束到所需的强度。通过噪声消耗器的激光束进入AO调制器303，后者使用信息信号完成强度调制。AO调制器303的调制速度取决于在晶体中光束的直径，并当聚焦程度增加时得到更快的调制，因而设置透镜系统304使得产生在AO调制器303的晶体中的聚焦。从AO调制器303输出的主要衍射光进入EO调制器305，完成偏转调制。此外，从偏转调制器305输出的激光束被光束扩展器306在光束直径与放大并随后被光学头聚焦到抗蚀原盘，且曝光记录信息信号。
通过如AO调制器和EO调制器那样的光学单元的激光束受到波阵面变动，且它的光束剖面以理想高斯分布的形式变形。这同样在图5中说明。
在光束扩展器306前累积的波阵面变动未被聚焦到作为光束扩展器306的前透镜的另一透镜306的焦点位置，并分布在光束直径之外。
因此，本实施例设置了槽307，它用预定的宽度并在实质上垂直于所述EO调制器305的偏转方向的方向上限止孔径，在光束通过第二透镜306b获得预定的光束直径以前消除分布在光束以外的波阵面变动分量，取出高光束强度的中心区域并消除波阵面变动。此外，本实施例不限制在EO偏转调制器305的偏转方向的孔径，所以即使在偏转过程中光束不被阻挡，在输出中不产生强度调制。这就有可能在信号记录点在曝光/记录时改善聚焦性能。
第一透镜306a用于激光束聚焦到槽，由它聚焦的光束的焦点位置处的光束半径给定为λ·f/(π·w)，其中λ是激光源的波长，f是透镜的焦距且w是入射到透镜的光束的半径。因此，改变槽的孔径并检查激光束的畸变分量。图9示出结果，水平轴表示相对于在透镜的焦点位置处光束半径w，槽的孔径的大小。当槽宽度约为透镜焦点处的光束半径的2.5倍或更小时，在与实施例1相同的条件下畸变分量是30mλ或更小。
此外，在与实施例1相同的条件下进行有关使用槽时光束直径聚焦性能的试验。
一个记录点在覆盖敷层的玻璃板上曝光/记录。根据被记录的记录点的形状计算由物镜聚焦的激光束的光束直径。已经肯定，如在本实施例2的情况用在偏转调制器之后设置的槽实现光束成形的结果与没有光束成形的情况比较，光束直径聚焦性能改善约10％。
图4示出本发明的光盘原盘曝光装置的例子。在图4中标号401标记用作光源的波长为248nm的氩离子激光器，402标记EO调制器，它消除激光的低频噪声并实现功率控制，403标记AO调制器。它使用信息信号完成调制，404标记透镜系统，它将激光束聚焦到AO调制器403的晶体上，405标记针孔，406标记透镜系统，它将激光束聚焦到针孔并将激光束输出整形成并行光束，407标记EO调制器，408标记放大激光束到所需光束直径的光束扩展器，409标记槽，它用预定的宽度并在实质上垂直于所述EO调制器407的偏转方向的方向上限止孔径，410标记偏振光束分离器(PBS)，411标记1/4波长板，412标记光学头，它将激光束聚焦到抗蚀原盘，413标记转动抗蚀原盘的转盘，414标记CCD摄象机，它鉴视从抗蚀原盘反射的激光束，415标记将激光束聚焦到CCD摄象机的透镜。
此外，透镜系统406具有靠近激光源401用于聚焦的第一透镜406a和靠近EO偏转调制器407用于获得预定光束直径的第二透镜406b。
而且，光束扩展器408具有靠近EO偏转调制器用于聚焦的第三透镜408a和靠近光学头412用于得到预定光束直径的第四透镜408b。在上述结构中，激光源401对应本发明的激光源，EO偏转调制器407对应本发明的偏转调制器，透镜系统406对应本发明的第一透镜，第一透镜406a对应本发明的第一透镜，第二透镜406b对应本发明的第二透镜，针孔405对应本发明的针孔，光束扩展器306对应本发明的透镜系统，第三透镜408a对应本发明的第三透镜，第四透镜408B对应本发明的第四透镜，槽409对应本发明的槽，和光学头412对应本发明的物镜。
从激光源401输出的激光束进入称为“噪声消耗器”的EO调制器402以减少噪声并调节激光束到所需的强度。通过噪声消耗器的激光束进入AO调制器403，后者使用信息信号实现强度调制。AO调制器403的调制速度取决于在晶体中的光束直径，并当光束的聚焦程度增加时得到更快的调制，因此设置透镜系统404产生在AO调制器403的晶体中的聚焦。从AO调制器403输出的主要衍射光进入EO偏转调制器407完成偏转调制。此外，从EO偏转调制器407输出的激光束被光束扩展器408放大其光束直径，并随后被光学头412聚焦到抗蚀原盘并曝光/记录信息信号。
通过如AO调制器和EO调制器那样的光学单元的激光束受到波阵面变动且它的剖面以理想的高斯分布的形式受到变形。通常，一个透镜的聚焦性能在其畸变为30mλ或更多时认为是变坏了。
因此，为了消除在EO偏转调制器407前累积的波阵面变动分量，本实施例使用针孔405实现光束整形。如在透镜系统406中所示，使用两个平凸透镜，即第一透镜406a和第二透镜406b，激光束用第一透镜406a聚焦，并随后光束被第二透镜406b整形成平行光束。到这里为止累积的波阵面变动不被聚焦到由作为透镜系统406的前透镜的第一透镜406聚焦的激光束的焦点位置，并分布在光束直径之外。本实施例将针孔405放在透镜系统406的第一透镜406a的焦点位置，其孔直径设置成只消除在光束直径外的干扰分量并消除在光束通过第二透镜406b前在光束直径之外的干扰分量。作为针孔405的直径使用在针孔405前的透镜(第一透镜406a)的焦点位置处的光束半径的约2.3倍。
此外，有EO偏转调制器407产生的波阵面变动不聚焦在作为光束扩展器408的前透镜的第三透镜408a的焦点位置并分布在光束直径之外。本实施例将几乎与光束直径相同大小的槽409设置在作为光束扩展器408的前透镜的第三透镜408a的焦点位置，它用预定的宽度并在实质上垂直于所述EO调制器305的偏转方向的方向上限止孔径，这样在光束通过第四透镜408b之前消除了分布在光束之外的波阵面变动分量，取出高光束强度的中心区域并消除波阵面变动。而且本实施例不限制在EO偏转调制器407的偏转方向上的孔径以防止光束即使在偏转时受到阻挡，并防止在输出上发生强度调制。这就有可能在信号记录点被曝光/记录时改善记录方向聚焦性能。这里，槽409的孔径设置成第三透镜408a的焦点位置处光束半径的约2.3倍。
在本实施例中，在如实施例1和2的同样条件下进行了一个试验，曝光/记录一个在覆盖了敷层的玻璃板上的记录点。根据被记录的记录点的形状计算由物镜聚焦的激光束的光束直径。如在本实施例3的情况，作为将针孔设置在偏转调制器前以及将槽设置在偏转调制器之后并实现光束成形的结果，可以肯定，与没有光束成形的情况比较光束直径的聚焦性能改善约10％。
图6示出本发明的光盘原盘曝光装置的例子。在图6中标号601标记用作光源波长为248nm的氩离子激光器，602标记EO调制器，它消除激光的低频噪声并实现功率控制，603标记使用信息信号实现调制的AO调制器，604标记将激光束聚焦到AO调制器的晶体上的透镜系统，605标记EO偏转调制器，606标记光束扩展器，它将激光束聚焦到针孔607并将激光束输出整形成平行光束，607标记针孔，608标记压电单元，它在通常垂直于激光束的光轴方向上移动针孔607，609标记偏转信号发生器，610标记偏振光束分离器(PBS)，611标记1/4波长板，612标记光学头，它将讲述聚焦到抗蚀原盘，613标记转动抗蚀原盘的转盘，614标记鉴视从抗蚀原盘反射的激光束，615标记将激光束聚焦到CCD摄象机的透镜。
此外，光束扩展器606具有靠近EO偏转调制器605用于聚焦的第一透镜606a和靠近光学头用于得到预定的光束直径的第二透镜606b。另外，在上述结构中，激光源601对应本发明的激光源，EO偏转调制器605对应本发明的偏转调制器，光束扩展器606对应本发明的透镜系统，第一透镜606a对应本发明的第一透镜，第二透镜606B对应本发明的第二透镜，针孔607对应本发明的针孔，压电单元608对应本发明的驱动装置，光学头612对应本发明的物镜。此外，本发明光盘原盘曝光装置的操作的实施例和光盘原盘曝光方法的实施例以及针孔机构将在下面说明。
从激光源601的激光束输出进入所谓“噪声消耗器”的EO调制器602，以减少激光噪声并调节激光束到所需的强度。通过噪声消耗器的激光束进入AO调制器603，后者使用信息信号完成强度调制。AO调制器603的调制速度取决于晶体中的光束直径，并当光束的聚焦程度增加时得到更快的调制，因而设置透镜系统604以产生在AO调制器603的晶体中的聚焦。从AO调制器603的主要衍射光输出进入EO偏转调制器605，后者完成偏转调制。此外，从EO偏转调制器605输出的激光束被光束扩展器606放大器光束直径并随后被光学头612聚焦到抗蚀原盘，曝光/记录信息信号。
通过如AO调制器和EO调制器那样的光学单元的激光束受到波阵面变动，其光束剖面以理想的高斯分布形成变形。通常，当一个透镜的畸变是30mλ或更大时，它的聚焦性能认为是变坏了。这与参考图5说明的相同。
因此，为了消除通过光学单元的激光束的波阵面变动，本实施例使用针孔实现光束成型。在此方法中，受波阵面变动影响的激光束被透镜系统聚焦，与去那个位置的光束直径几乎相同的直径的针孔设置在被聚焦的激光束的焦点位置以消除由于波阵面变动未能聚焦及分布在光束直径以外的干扰分量，并只取出具有强光束强度的中心区域，从而在光束通过透镜以得到预定的光束直径以前消除波阵面变动。此时，如在实施例1的情况，针孔的形状实质上是一完善的圆且内圆圈是光滑的。
为了尽可能多地消除波阵面变动将针孔放在光学头前的最后级是有效的。然而，在使用偏转调制器的曝光装置的情况，激光束被偏转，因此针孔不能设置在偏转调制器之后。
另一方面，本实施例将压电单元608连接到针孔607，使能借助到压电单元608的电压输入在主要平行于EO调制器605的偏转方向中移动针孔607的位置，并即使在激光束偏转时防止激光束被针孔609阻挡。当EO偏转调制器605的偏转角是θ，透镜系统的光束扩展器606的前透镜的焦距为f，则真空607的移动距离是f·θ。偏转信号生成器609输出偏转信号到偏转调制器并输出针孔移动信号到压电单元608。两个信号在信号延迟量中调节，并互相同步操作。此时，同步频率能设成约数百个KHZ。
此外，在与实施例1同样的条件下进行有关光束直径聚焦性能的试验。在覆盖敷层的玻璃板上一个记录点被曝光/记录。根据被记录的记录点的形状计算被物镜聚焦的激光束的光束直径。已经肯定，用如在本实施例4的情况设置的针孔实现光束成型，其结果是，与不用光束成形的情况比较，光束直径聚焦性能改善约10％。
此外，本实施例4使用EO调制器和AO调制器作为调制器，但是在与调制器组合无关的其他组合的情况中也能得到相似的效果。
此外，压电单元用作移动针孔的装置，但本发明的驱动装置不限于此，只要它是与偏转信号同步地移动针孔的装置即可，如音圈和线性马达均可使用。
图7示出本发明的光盘原盘曝光装置的例子。在图7中标号701标记用作光源的波长为248nm的氩离子激光器，702标记EO调制器，它消除低频激光噪声并实现功率控制，703标记使用信息信号实现调制的AO调制器，704标记透镜系统，它将激光束聚焦到AO调制器703的晶体上，705标记调节激光束的波阵面变动的液晶板，706标记EO偏转调制器，707标记将激光束放大到所需光束直径的光束扩展器，708标记平行的平板，它分流激光束并在背面和前面产生反射光的干涉图案，709标记接收干涉图案的光电探测器，710标记操作线路，它识别由光电探测器709接收的干涉图案并产生对液晶板705的输入信号，711标记偏振光束分离器(PBS)，712标记1/4波长板，713标记光学头，它将激光束聚焦到抗蚀原盘，714标记转动抗蚀原盘的转盘，715标记鉴视从抗蚀原盘反射的激光束的CCD摄象机，此外，光束扩展器707具有靠近EO偏转调制器706用于聚焦的第一透镜707a和靠近光学头713用于得到预定光束直径的第二透镜707b。
另外，在上述结构中，激光源701对应本发明的激光源，EO偏转调制器706对应本发明的偏转调制器，液晶板705对应本发明的液晶板，平行平板708对应本发明的平行平板，光电探测器709对应本发明的光电探测器，操作线路710对应本发明的调节装置，光学头713对应本发明的物镜。此外，本发明的光盘原盘曝光装置的操作实施例和光盘原盘曝光方法的实施例在下面说明。
从激光源701的激光束输出进入所谓“噪声消耗器”的EO调制器702以减少激光噪声并调节激光束到所需的强度。通过噪声消耗器的激光束进入AO调制器703，后者使用信息信号实现强度调制。AO调制器703的调制速度取决于在晶体中的光束直径且当光束的聚焦度增加时得到更快的调制，因而设置透镜系统704以产生在AO调制器703的晶体中的聚焦。从AO调制器703输出的主要衍射光进入实现偏转调制的EO偏转调制器706。此外，如在前述实施例中的光束扩展器那样，光束扩展器707放大从EO偏转调制器706输出的激光束的光束直径，然后光束被光学头713聚焦到抗蚀原盘并曝光/记录信息信号。
通过如AO调制器和EO调制器那样的光学单元的激光束受到波阵面变动，它的光速剖面以理想的高斯分布形式变形。这与参考图5说明的情况相同。
在本实施例中，通过EO偏转调制器706被光束扩展器707扩展其直径并形成并行光束的部分激光束被平行平板708反射。在平行平板708的前面和背面上反射的光束由于平行平板708的厚度被重叠和移位，形成干涉图案。此干涉图案由光电探测器709鉴视。由于激光束的部分相移产生的激光束的波阵面变动并不形成干涉图案的直线性阴影，但出现与由光电探测器709检测的激光束1103一起的变形的线(图中的黑线1104)，如图11B所示，没有波阵面变动的理想状态用与由光电探测器709的激光束1101一起的干涉图案的直线性阴影线(在图中的黑线1102)表示，如图11A所示。
操作线路710调节输入到设置在EO偏转调制器706之前的液晶板705的信号，并鉴视干涉图案的阴影图形。使用的液晶板705有三个同心的部分内部圆1001，中间圆环1002和外圆环1003。此液晶板705能借助调节施加到各分别部分的电压改变内部圆1001，中间圆环1002和外圆环1003的光路经长度，并能移动通过液晶板705的各个部分的激光束的相移。输入到液晶的信号可以调节使得由光电探测器709鉴视的干涉图案变得更直。此结构能减少通过EO偏转调制器706的激光束的波阵面变动。
这里用分成三个同心部分的液晶板709，但分割部分的数目可大可小。分割部分的数目越大，可能调节更精细。但是增加分割部分的数目增加了结构的复杂性，因而希望按照所使用的激光束的光束直径及应用情况安排适当数目。而且，操作线路710是本发明的调节装置的例子，它可用如计算机或其CPU那样的硬件或软件替代。
此外，在与实施例1相同的条件下进行了有关光束直径聚焦性能的试验。在覆盖敷层的玻璃板上曝光/记录一个记录点。根据被记录的记录点形状计算由物镜聚焦的激光束的光束直径。可以肯定，借助使用液晶板调节波阵面完成光束成形，其结果是与没有光束成形的情况比较，光束直径的聚焦性能改善约10％。
此外，本实施例5使用EO调制器和AO调制器作为调制器，但是在无关调制器组合的其他组合的情况也可得到相似的效果。
如上所述，按照本发明，使用偏转调制器的光盘原盘曝光装置设置一针孔用于在偏转调制器之前作光束成形，或在偏转调制器之后设置光束成形槽，能因此消除累积的激光束的波阵面变动并改善通过物镜的激光束的聚焦性能。
权利要求
1.一种光盘原盘曝光装置，具有激光源，用于偏转从所述激光源的激光束得到的记录激光束的偏转调制器，和将所述记录激光束聚焦的光盘原盘上的物镜，其特征在于，包括设置在所述偏转调制器和所述物镜之间的透镜系统，具有用于聚焦从所述偏转调制器发射的所述激光束的第一透镜和用于调节所述聚焦的激光束到所需光束直径的第二透镜，以及设置在所述透镜系统的实际焦点位置的槽，在实质上垂直于所述偏转调制器的偏转方向的方向上以预定的宽度限止孔径。
2.一个光盘原盘曝光装置，具有激光源，用于偏转从所述激光源的激光束获得的记录激光束的偏转调制器，和用于将所述记录激光束聚焦到光盘原盘上的物镜，其特征在于，包括设置在所述激光源和所述偏转调制器之间的第一透镜系统，具有用于聚焦所述激光束的第一透镜和用于调节所述聚焦的激光束到所需光束直径的第二透镜，以及设置在所述第一透镜系统的实际焦点位置的针孔，设置在所述偏转调制器和所述物镜之间的第二透镜系统，具有用于聚焦从所述偏转调制器发射的激光束的第三透镜和用于调节所述聚焦的激光束到所需的光束直径的第四透镜，以及设置在所述第二透镜系统的实际焦点位置的槽，在实质上垂直于所述偏转调制器的偏转方向的方向上以预定的宽度限止孔径。
3.如权利要求1或2所述的光盘原盘曝光装置，其特征在于，所述激光源的波长为270nm或更小。
4.如权利要求2所述的光盘原盘曝光装置，其特征在于，所述针孔的直径是2.5λ·f/w或更小，其中λ是所述激光源的波长，f是用于聚焦所述激光束的透镜的焦距，且w是入射到用于聚焦所述激光束的透镜的光束的半径。
5.如权利要求1或2所述的光盘原盘曝光装置，其特征在于，所述针孔的直径是2.5λ·f/w或更小，其中λ是所述激光源的波长，f是用于聚焦所述激光束的透镜的焦距，且w是入射到用于聚焦所述激光束的透镜的光束的半径。
全文摘要
本发明揭示一种光盘原盘曝光装置，具有激光源，用于偏转从所述激光源的激光束得到的记录激光束的偏转调制器，和用于将所述记录激光束聚焦的光盘原盘的物镜，包括设置在所述的激光源和所述偏转调制器之间的透镜系统，具有用于聚焦所述激光束的第一透镜和用于调节所述聚焦的激光束到所需光束直径的第二透镜，以及设置在所述透镜系统实际焦点位置的针孔。
文档编号G11B7/00GK1667727SQ200510059440
公开日2005年9月14日 申请日期2002年6月28日 优先权日2001年6月29日
发明者佃雅彦, 阿部伸也, 富山盛央, 佐藤秀二, 伊藤英一 申请人:松下电器产业株式会社