JPH09320100A - 光ディスク原盤記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外線を発振する気体レーザーを搭載した光
ディスク原盤記録装置において、記録光の強度制御の精
度が向上し、光学系の調整確認が容易な記録装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 レーザー２０１の出射口と、記録光の強
度調整器（ノイズイーター）２０４の間に、発振波長の
光を反射し、青色を中心とした可視光を透過するフィル
ターミラー２０２、２０３を配置し、レーザー内部の放
電に起因する可視域の迷光を分離する。また、照射ヘッ
ド内のダイクロイックミラー２１９の入射面および（ま
たは）出射面からの反射光とガラス基板２２３の表面か
らの反射光を比較して、記録光の集光状態と光軸のずれ
を容易に確認できる構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパイラル状に配
したピット列により情報を記録した光ディスクの原盤記
録装置に関するものであり、特にデジタルビデオディス
ク（ＤＶＤ）を主とする高密度光ディスクの原盤記録装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクは、ＣＤ（コンパクト
ディスク）に代表されるように著しく普及し、最近では
情報機器用のＣＤ−ＲＯＭ（読み出し専用メモリー）と
して市場を拡大している。

【０００３】従来、光ディスク原盤の記録装置は、記録
用光源としてアルゴンイオンレーザーの４５８ｎｍやＨ
ｅ−Ｃｄレーザーの４４１ｎｍといった青色の光を用
い、光強度調整器及び光変調器によって記録信号に応じ
て調整された記録光を、感光材料が塗布された回転する
ガラス基板の所望の位置に、Ｈｅ−Ｎｅレーザー等を光
源とする焦点制御系を用いてガラス基板との距離を一定
に保った対物レンズで集光して、露光していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＤＶＤをはじ
めとする高密度の光ディスクの記録を行うには、従来の
青色の光源では、ガラス基板上に集光された光のスポッ
ト径を十分小さくできないため、良好な特性の原盤を安
定して得るのは難しい。

【０００５】そのため、記録光のスポット径をさらに小
さくできるように光源の短波長化が検討され、紫外線レ
ーザーの導入が検討されている。紫外線レーザーとして
は、現在その安定度等から、アルゴンイオンレーザーあ
るいはクリプトンイオンレーザーといった気体レーザー
が用いられる。

【０００６】しかしながら、上記気体レーザーからは、
その構成上出射光として紫外線のみならず、内部の放電
管中のプラズマの青色を主とする可視光も放射される。
一方、光の強度を測定するために一般的に用いられるシ
リコン系のフォトディテクターでは、紫外線に対する感
度が青色可視光に対する感度に比べ非常に低く、可視領
域の迷光等に対して紫外線の検出感度が不十分であるた
め、紫外線の強度検出が安定にできない。

【０００７】ところで、記録装置を構成する場合、経時
的要因等による記録光の光軸のずれに対する安定度を上
げるため、一般に光路長を可能な限り短くする。そこ
で、各光学装置を光源に近づけると、光源から発生する
不要な可視領域の放射光が光学装置のフォトディテクタ
ーに入り易くなり、記録光の強度検出に影響を与えるた
め、その検出強度に基づき行われる記録光の強度制御が
正確にできない。従って、光源と最も近い光学装置との
距離は可視領域の放射光が十分発散する程度に取らなけ
ればならない。

【０００８】また、ガラス基板上での記録光のスポット
径を十分小さくするために、記録光がガラス基板上で合
焦点に集光されているかを確認する方法として、ガラス
基板からの反射光を結像させ、その像の形で判断してい
たが、その形状の変化をそのスポット１点では判定する
のが難しかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、紫外線レーザー光源の後に出射光の可
視光成分を減少させるフィルターを設けることにより、
レーザーからの出射光として紫外線成分のみを分離抽出
して、各光学装置に入射させる構成としたものである。

【００１０】この発明によれば、光学装置と光源の距離
を短くして光路長を短くすることができるため、光軸ず
れに対する記録装置の安定度が向上するとともに、出射
光から青色可視光が除去されているため、光学系の光軸
調整において、各光学素子の入射窓に紫外線である記録
光を入射させたときに入射窓で発生する青色の蛍光が認
識しやすくなり、その蛍光を見ての光軸調整が容易にな
るという利点が得られる。

【００１１】また、本発明では、移動可能な照射ヘッド
上に参照面となる反射面を設け、この反射面からの反射
光と基板上からの反射光をＣＣＤカメラの受光面上等に
結像させて比較することにより、基板上での記録光の集
光状態を確認する構成としたものである。

【００１２】この発明によれば、照射ヘッドの位置によ
らず、基板上での記録光の集光状態を容易に確認するこ
とができるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、感光材料を感光させるための光源と、前記光源から
の出射光を強度調整する強度調整装置と、記録すべき信
号に応じて前記出射光を変調する光変調装置と、感光材
料上に前記光変調装置で変調された光を照射する光照射
装置を有する光ディスク記録装置において、前記光源が
紫外線を発振する気体レーザーであり、前記光源の出射
口と前記強度調整装置の間に、可視光の強度を減少させ
るフィルターを有することを特徴とする光ディスク原盤
記録装置であり、これにより、フォトディテクターの相
対感度が高い可視光成分が除去された出射光を各光学装
置に入射するので、紫外線強度検出に対する記録装置の
安定度を容易に高められるとともに、光学装置と光源の
距離を短くして光路長を短くすることができるため、光
軸ずれに対する記録装置の安定度も向上する。

【００１４】さらに、出射光から青色可視光が除去され
ているため、光軸の調整において、各光学素子の入射窓
に紫外線である記録光を入射させたときに入射窓で発生
する青色の蛍光が認識しやすくなり、光軸の調整が容易
になるという利点を併せ持つ。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
光ディスク原盤記録装置において、可視光の強度を減少
させるフィルターとして、光源の波長である紫外光を反
射し、可視光を透過するミラーを用いることを特徴とす
るものであり、これにより、簡単な構成でフォトディテ
クターの相対感度が高い可視光成分を出射光から除去で
きる。

【００１６】請求項３に記載の発明は、感光材料を感光
させるための光源と、前記光源からの出射光を強度調整
する強度調整装置と、記録すべき信号に応じて前記出射
光を変調する光変調装置と、感光材料を塗布した基板を
保持する基板保持装置と、前記基板に対物レンズを通し
て前記変調光を集光して照射する一軸に可動な照射ヘッ
ドを有する光ディスク原盤記録装置であって、前記照射
ヘッド中の前記変調光が略平行光である部位に、前記変
調光の光軸に略垂直でかつ前記変調光を一部反射する反
射面を少なくとも１つ有し、前記反射面からの反射光と
前記基板からの反射光を比較して、前記変調光が前記基
板上で集光されるよう調整することを特徴とする光ディ
スク原盤記録装置であり、これにより、照射ヘッドの位
置によらず、基板上での記録光の集光状態を容易に確認
することができるようになる。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項３記載の光
ディスク原盤記録装置において、反射面の反射率を、前
記反射面からの反射光の強度と、基板からの反射光の強
度が略同等となるように設定することを特徴とするもの
であり、これにより、この反射面からの反射光とガラス
基板上からの反射光をＣＣＤカメラの受光面上等に結像
させた場合に、像の明るさが略同じになるため、その像
の形状の比較が容易となる。

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図１
および図２を用いて説明する。 （実施の形態１）本発明の光ディスク原盤記録装置は、
大別して、感光材料を塗布したガラス基板を回転させる
とともに、記録光を照射するヘッドを所望の位置に移動
させる機構系、記録すべき信号に応じて変調した記録光
を生成し、ガラス基板上に照射する光学系からなる。

【００１９】機構系は、ガラス基板を回転させる回転機
構系、任意の半径位置に照射ヘッドを移動させるスライ
ド機構系、それらの動きを複合的に制御する制御系から
なるが、その概略図を図１に示す。

【００２０】機構系は防震台であるエアー定盤１０１上
に設置されている。回転機構系は、空気軸受のスピンド
ル１０２と、ガラス基板を吸着するターンテーブル１０
３、ガラス基板の芯だし機構１０４からなる。

【００２１】スピンドル１０２には、１回転当たり４０
９６パルスを発するエンコーダーが付属しており、回転
角をその分解能で検出できる。

【００２２】ターンテーブル１０３は、直径１４０ｍｍ
であり、直径２００ｍｍ厚み６ｍｍの穴無しガラス基板
１０５を真空吸着し、最大２４００ｒｐｍでの回転が可
能である。

【００２３】芯だし機構１０４は、穴無しガラス基板１
０５を吸着する際に自動で芯だしを行う機構であり、３
つのシリンダーの動きによって起きあがる爪で構成さ
れ、３つの爪が起きあがった時にガラス基板を押す点を
結んで得られる円の中心と、スピンドル１０２の回転中
心が一致するように調整されている。この３つの爪を同
じ圧力でシリンダーを駆動して起きあがらせ、ガラス基
板の側面を押すことにより、芯だしを行う。

【００２４】スライド機構系は、空気軸受のスライダー
と、それを動かすリニアモーター１０６、移動量を測る
測長システムからなる。

【００２５】スライダーは、固定されたガイド部１０７
と、それに沿って可動なテーブル部１０８からなり、ガ
ラス基板の任意の半径位置に記録光を照射するための照
射ヘッド１０９をテーブル部に付帯している。

【００２６】リニアモーター１０６は、スライダーの下
側に取り付けられ、駆動部がテーブル部１０８に留めら
れており、テーブル部１０８を駆動する。

【００２７】測長システムには、レーザー測長器１１０
とホログラムを用いたレーザースケール１１１の２つの
システムを搭載しており、容易に２つのシステムを切り
替えることができる。

【００２８】制御系は、上記の回転機構系とスライド機
構系を複合的に動かせており、回転数とトラックピッチ
を指定してＣＡＶ（Constsnt Angler Velocity 一定角
速度）、線速度とトラックピッチを指定してＣＬＶ（Co
nstant Linear Velocity 一定線速度）の動作が可能で
ある。また、スピンドルの回転方向も時計回りおよび反
時計回りが可能で、スライドの送り方向についてもガラ
ス基板の内周から外周および外周から内周方向への指定
トラックピッチでの送りが可能である。

【００２９】さらに、制御系には、記録光のシャッタの
開閉や、後述の記録光強度調整装置の制御機能も内蔵し
ており、記録動作のパラメーターを入力することによ
り、記録動作を自動的に行う機能を持っている。

【００３０】次に、光学系は、図２に示すように、記録
用光源、光強度調整器、光変調器、ビーム拡大器、ヘッ
ド入射調整ミラー、記録光強度モニタ、焦点制御系を含
む移動可能な照射ヘッド、ガラス基板からの反射光モニ
タおよびそれらをつなぐミラー類からなる。

【００３１】記録用光源にはアルゴンイオンレーザー２
０１を用い、３６３．８ｎｍの波長で発振させている。
レーザーミラーの調整または交換により、３５１ｎｍま
たは４５８ｎｍの波長での発振も可能である。

【００３２】光強度調整器には、電気光学効果を利用し
た素子であるノイズイーター２０４を用い、気体レーザ
ーに特徴的な出力の変動を取り除くとともに、透過する
レーザーからの出射光（記録光）の強度を所望の値に調
整する。ノイズイーター２０４は、電気光学効果を持つ
結晶を配したヘッド、偏光面の方向に応じて光を分離す
る偏光ビームスプリッター、その透過する記録光の一部
を取り出すピックオフ、その取り出した記録光の強度を
測るシリコン系のアバランシェフォトダイオードからな
るディテクター、ならびにそれらを制御する制御ボック
スと電源からなる。そして、制御ボックスに入力される
電圧とディテクターの出力とを比較してヘッドに加える
電圧を調整し、偏光面の回転量を調整することによっ
て、偏光ビームスプリッターを透過する記録光の強度を
調整する。

【００３３】ここで、前記ディテクターは、可視光に比
較して紫外線に対する検出感度が低いため、前記記録光
に不要な可視光成分が含まれると、紫外線の検出が不安
定になるとともに、出力に大きなオフセット量となって
影響を与える。そのため、記録光の強度を変化させたと
きのリニアリティーが損なわれる。

【００３４】そこで、レーザーから放出される可視領域
の放射光を取り除くとともに、光軸を任意に調整できる
ように、レーザー２０１とノイズイーター２０４の間に
２枚のステアリングミラー２０２、２０３を配し、各ミ
ラーは波長３６３．８ｎｍの紫外線を９９％以上反射
し、可視光を透過する構成としている。

【００３５】これにより、記録光から可視領域の放射光
を取り除き、紫外線のみを伝搬させることができ、ノイ
ズイーターの動作を安定化できる。また、可視領域の放
射光のノイズイーターへの入射を抑制するために光源と
の距離を長く設定する必要がないため、光路長を短くす
ることができ、光軸ずれに対する記録装置の安定度も向
上する。

【００３６】さらに、出射光から青色可視光が除去され
ているため、以下に述べる光学系の光軸の調整におい
て、各光学素子の入射窓に紫外線である記録光を入射さ
せたときに入射窓で発生する青色の蛍光が認識しやすく
なり、光軸の調整が容易になる。

【００３７】光変調器には、電気光学効果を利用した光
変調器２０５（帯域５０ＭＨｚ）を用いる。これは、電
気光学効果を持つ結晶を配したヘッド、偏光面の方向に
応じて光を分離する偏光ビームスプリッター、その透過
する記録光の一部を取り出すピックオフおよびその取り
出した記録光の強度を測るディテクター、偏光ビームス
プリッターの反射する記録光の一部を取り出すピックオ
フ及びその取り出した記録光の強度を測るディテクタ
ー、ヘッドに電圧を加えるドライバー、およびそのバイ
アス点を最適に自動調整するＡＢＣ（Auto Bias Contro
l 自動バイアス制御）装置からなる。そして、ＨＩＧＨ
またはＬＯＷの２値的な記録すべき信号に応じて、ヘッ
ドに電圧を加えることにより、透過する記録光のオン，
オフを行う。ＡＢＣ装置としては、素子の透過強度の平
均値が一定になるようにバイアス点を調整するＣ−ＡＢ
Ｃ、変調する信号と同期して入力がＬＯＷになる時を知
らせるブランキングパルスを受け取り、そのパルスの時
にディテクター出力が最低になるようにバイアス点を調
整するＢ−ＡＢＣに加え、変調信号がＬＯＷになったの
を判断して、自動的にその時のディテクター出力が最低
になるようバイアス点を調整するＩＢＣのモードを持っ
ている。

【００３８】ビーム拡大器は、２枚の平凸レンズ２０
７、２０９の組とピンホール２０８で構成したケプラー
型のビーム拡大器を用いており、使用する対物レンズ２
２１に対して、ビーム拡大器を用いたときの透過率が、
ビーム拡大器のない時の透過率の略８０％程度になるよ
うに倍率を調整している。また、入射側のレンズ２０７
の焦点に配したピンホール２０８により、ビームの波面
を成形する。

【００３９】照射ヘッドへの入射調整ミラーとして、ビ
ーム拡大器の後に３枚のミラー２１０、２１１、２１２
で記録光ビームの平行移動２軸、あおり２軸のステアリ
ングができ、後述するスライダーの動きとの平行度調整
と、対物レンズ２２１への入射位置を微調整できる。な
お、これらのミラーでの反射における波面の乱れは、集
光したときのスポットの大きさに影響を与えるため、直
径３０ｍｍ以上、厚さ５ｍｍ以上の基板を用いてミラー
を構成するのが望ましい。

【００４０】記録光強度のモニターは、入射調整ミラー
後に配した偏光ビームスプリッター２１３と、光変調器
２０５の直後に配した２分の１波長板２０６の回転角度
を調整することにより、記録光の一部を取り出してレン
ズ２１７でフォトディテクター２１８上に集光し、変調
された記録光の平均強度を測定することにより行う。ま
た、同時に記録光の強度変化は周波数帯域の高いアンプ
系を通して取り出し、光変調器２０５による変調波形を
モニターすることができる。

【００４１】可動な照射ヘッド１０９は、前述のスライ
ド機構上に構成されており、Ｈｅ−Ｎｅレーザーを光源
として用い、対物レンズと基板との距離を一定に保つた
めの焦点制御光学系２２２と、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光と
記録光を合成するための、波長３６３．８ｎｍに対する
透過率が９０％、波長６３２．８ｎｍに対する反射率が
８０％以上であるキューブ型のダイクロイックミラー２
１９と、両波長を反射するダイクロイックミラー２２０
と、フォーカスアクチュエータに取り付けられ、ガラス
基板１０５上に記録光を集光する対物レンズ２２１から
なる。

【００４２】ここで、照射ヘッドに入射する記録光は平
行光となっており、また、焦点制御光学系２２２は、光
源であるＨｅ−Ｎｅレーザーをスライダー上またはスラ
イダー外にも置くことも可能であり、制御を行う構成と
して、斜め入射法および非点収差法の両方に対応可能で
ある。

【００４３】以上の構成の光ディスク原盤記録装置によ
れば、記録光として紫外線を用いた高密度の記録が安定
にできるようになり、良好な特性の光ディスク原盤を得
ることができる。

【００４４】（実施の形態２）次に、上記の光学系にお
いてガラス基板上での記録光の集光状態を確認するため
にガラス基板１０５からの反射光をモニターする手段に
ついて述べる。

【００４５】偏光ビームスプリッター２１３の後に４分
の１波長板２１４を配し、偏光面の角度を調整にするこ
とにより、偏光ビームスプリッター２１３によってガラ
ス基板１０５で反射してきた記録光を分離し、その光を
レンズ２１５を用いてＣＣＤカメラ２１６の受光面に結
像させる。このとき、ＣＣＤカメラ２１６の受光面とガ
ラス基板１０５の表面が共焦点関係となるように光学系
を配置する。

【００４６】ここで、ダイクロイックミラー２１９の入
射面および（または）出射面からの反射光も取り出し、
ＣＣＤカメラ２１６の受光面に同時に結像させることに
より、それらの面を参照面として、照射ヘッドがどの位
置にあっても、ガラス基板１０５からの反射光と参照面
からの反射光の状態を比較でき、ガラス基板上での記録
光の集光状態を確認できる。すなわち、ガラス基板表面
からの反射光の像が参照面からの反射光の像と同一であ
れば、対物レンズによるガラス基板上への集光は合焦点
状態にある。また、照射ヘッドを移動させたときのその
像の動きから、光軸と照射ヘッドの動きの平行度がずれ
た場合や、記録光が平行光からずれている場合を判別で
きる。

【００４７】この際、ダイクロイックミラー２１９の入
射面および（または）出射面からの反射光の強度と、ガ
ラス基板１０５の表面からの反射光の強度がほぼ同じに
なるように、入射面および（または）出射面にコーティ
ングを行ったダイクロイックミラーを用いることによ
り、ＣＣＤカメラ２１６の受光面上での前記各面からの
反射光の像の明るさがほぼ同じになり、スポット形状の
比較が容易となる。

【００４８】また、４分の１波長板２１４と偏光ビーム
スプリッター２１３によって、ガラス基板１０５および
ダイクロイックミラー２１９からの反射光を入射してく
る記録光から分離することは、前記反射光が光軸に沿っ
て光変調器２０５へ戻って迷光となり、記録光の変調波
形を不安定にすることを防ぐ効果も合わせ持つ。

【００４９】なお、上記実施の形態１および２では、基
板としてガラス基板を用いたが、本発明の特徴から明ら
かなように基板材質はガラスに限られるものではない。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明の構成を用いるこ
とにより、光ディスク原盤記録装置に紫外線を発振する
気体レーザーを光源として用いても、記録光の強度を正
確に調整でき、変調した波形も安定するため、安定した
原盤記録が行える装置を提供することができる。

【００５１】また、基板上での記録光の集光状態の確認
を容易に行うことができるとともに、可動な照射ヘッド
への入射光軸のずれも確認できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態における機構部
を概説する上面図 （ｂ）は同側面図

【図２】本発明の一実施の形態における光学系を説明す
る構成図

【符号の説明】

１０１ エアー定盤 １０２ スピンドル １０３ ターンテーブル １０４ 芯だし機構 １０５ ガラス基板 １０６ リニアモーター １０７ スライダーのガイド部 １０８ スライダーのテーブル部 １０９ 照射ヘッド １１０ レーザー測長器 １１１ レーザースケール ２０１ アルゴンイオンレーザー ２０２ フィルターミラー１ ２０３ フィルターミラー２ ２０４ ノイズイーター ２０５ 光変調器 ２０６ ２分の１波長板 ２０７ ビーム拡大器入射側レンズ ２０８ ピンホール ２０９ ビーム拡大器出射側レンズ ２１０ 入射調整ミラー１ ２１１ 入射調整ミラー２ ２１２ 入射調整ミラー３ ２１３ 偏光ビームスプリッター ２１４ ４分の１波長板 ２１５ 平凸レンズ ２１６ ＣＣＤカメラ ２１７ 平凸レンズ ２１８ フォトディテクター ２１９ ダイクロイックミラー ２２０ ダイクロイックミラー ２２１ 対物レンズ ２２２ 焦点制御光学系

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光材料を感光させるための光源と、前
   記光源から出射された記録光の強度を調整する強度調整
   装置と、記録すべき信号に応じて前記記録光を変調する
   光変調装置と、前記感光材料上に前記光変調装置で変調
   された記録光を照射する光照射装置を有する光ディスク
   原盤記録装置であって、前記光源が紫外光を発振する気
   体レーザーであり、前記光源の出射口と前記強度調整装
   置の間に、可視光の強度を減少させるフィルターを有す
   ることを特徴とする光ディスク原盤記録装置。
2. 【請求項２】 可視光の強度を減少させるフィルターと
   して、光源の波長である紫外光を反射し、可視光を透過
   するミラーを用いることを特徴とする請求項１記載の光
   ディスク原盤記録装置。
3. 【請求項３】 感光材料を感光させるための光源と、前
   記光源から出射された記録光の強度を調整する強度調整
   装置と、記録すべき信号に応じて前記記録光を変調する
   光変調装置と、前記感光材料を塗布した基板を保持する
   基板保持装置と、前記基板に対物レンズを通して前記変
   調光を集光して照射する一軸に可動な照射ヘッドを有す
   る光ディスク原盤記録装置であって、前記照射ヘッド中
   の前記変調光が略平行光である部位に、前記変調光の光
   軸に略垂直でかつ前記変調光を一部反射する反射面を少
   なくとも１つ有し、前記反射面からの反射光と前記基板
   からの反射光を比較して、前記変調光が前記基板上に合
   焦点に集光されるよう調整することを特徴とする光ディ
   スク原盤記録装置。
4. 【請求項４】 反射面の反射率を、前記反射面からの反
   射光の強度と、基板からの反射光の強度が略同等となる
   ように設定することを特徴とする請求項３記載の光ディ
   スク原盤記録装置。