JPH11273158A - 光学情報記録原盤作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロストークを押さえながら従来より記録ト
ラックピッチを詰めることができる情報記録担体の原盤
を簡単に作成することを目的とする。 【解決手段】 原盤状に形成された感光剤に記録レーザ
を集光させ、原盤１回転毎に記録レーザー光をオン・オ
フさせてトラッキングガイド２の形状を凹状から凸状
（あるいは凸状から凹状）に切り換えて形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータシス
テムの記憶部として活用されている高密度情報記録可能
な光ディスクなどの情報記録担体のマスターである、フ
ォトレジスト原盤を作る光学情報記録原盤作製方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータシステムの情報の記
憶部として、光ディスクを用いた記録再生装置の改善が
進められている。とくに小型化のため光ディスクの高密
度記録の要望が大きい。この光ディスクに高密度記録を
行う場合、記録レーザー光の波長と記録レンズの開口数
（以降ＮＡと記す）とで制限される物理的な回折限界ま
でしか記録スポットを絞りこむことができず、記録密度
に限界がある。記録密度を向上させるために従来、記録
レーザー波長の少しでも短いものや、ＮＡの大きいレン
ズが用いられてきた。また超解像の原理を用い集束スポ
ットのエアリーディスクの０次部分の大きさを小さくす
る方法が試みられている。図１０に従来の実施例を示
す。図１０（ａ）に示す記録用集束レンズ３６により焦
点面に形成されるスポットの形状は、レンズ３６への入
射光束中、光軸上に光遮蔽物３７を置きレンズ周辺部の
光強度を中心部に比べて大きくすると図１０（ｂ）に示
すような強度分布のスポットが得られる。光遮蔽物３７
のある場合の０次光強度分布４０（エアリーディスク）
はない場合の強度分布３８に比べて幅（スポット径）を
小さくすることができる。しかしながら１次光の分布は
遮蔽物３７のない場合の強度分布３９に比べて強度分布
４１に示すように強度が増大する。その結果記録密度は
エアリーディスク径が小さくなった分、向上できるが、
１次光強度が増大する分、隣接トラックに対するクロス
トークが増大する。また図１１に他の従来例を示す。特
開昭５７−１０５８２８号で提案されている光ディスク
上の案内溝の構造をＶ字状にし、個々の溝の斜面を記録
領域として記録密度を上げる方法である。Ｖ字状の連続
した溝を形成する方法には、金属盤上に機械的に溝を刻
むやり方がある。しかしながらこの方法では高精度かつ
高切削性を有する金属盤が要求され、またトラックアド
レスなどを記録することは困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】記録密度を向上させる
ためには記録スポットサイズを小さくすること、または
記録トラックピッチを詰めることが必要である。しかし
ながら従来の方法では記録密度を上げようとするとクロ
ストークが発生したり、生産性に課題を有している。本
発明では記録レーザー波長を従来より短波長化したり、
記録レンズのＮＡを大きくすることなく従来より記録ト
ラックピッチを詰めることができ、かつクロストークを
実用レベルまで抑えて情報信号を記録再生可能な情報記
録担体を作成するため、簡単に光学情報記録原盤が作成
できる光学情報記録原盤作成方法を提供するものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、螺旋状のトラッキングガイドを有し、記録
再生用の光束を収束させ情報の記録あるいは再生が可能
な情報記録担体複製のため、原盤上に形成された感光剤
に記録レーザー光を収束させ、原盤１回転毎に記録レー
ザー光をオン、オフし、トラッキングガイド形状を凹状
から凸状または凸状から凹状に切り替えて形成すること
を特徴とする光学情報記録原盤作製方法である。

【０００５】これにより、トラッキングガイドのエッジ
部分を情報記録領域とすることによって、従来の記録方
法に比べ、クロストークを低くおさえたままで、記録密
度を大幅に向上させることができる情報記録担体の原盤
作成において、原盤回転に同期させて記録レーザ光をオ
ン・オフを繰り返すだけで、容易に情報記録担体複製の
ための光学情報記録原盤ができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載のもの
は、螺旋状のトラッキングガイドを有し、記録再生用の
光束を収束させ情報の記録あるいは再生が可能な情報記
録担体複製のための光学情報記録原盤作製方法であっ
て、原盤上に形成された感光剤に記録レーザー光を収束
させ、原盤１回転毎に記録レーザー光をオン、オフし、
トラッキングガイド形状を凹状から凸状または凸状から
凹状に切り替えて形成することを特徴とする光学情報記
録原盤作製方法で、これにより、トラッキングガイドの
エッジ部分を情報記録領域とすることによって、従来の
記録方法に比べ、クロストークを低くおさえたままで、
記録密度を大幅に向上させることができる情報記録担体
の原盤作成において、原盤回転に同期させて記録レーザ
光をオン・オフを繰り返すだけで、容易に情報記録担体
複製のための光学情報記録原盤ができる。

【０００７】また、請求項２に記載のものは、トラッキ
ングガイド凹部および／または凸部の境界領域上にアド
レス情報を記録することを特徴とする請求項１に記載の
光学情報記録原盤作製方法で、かつ請求項３に記載のも
のは、トラッキングガイド凹部の延長線上にアドレス情
報を記録することを特徴とする請求項１に記載の光学情
報記録原盤作製方法である。

【０００８】（実施の形態１）まず、記録に関する説明
を行う。一般に記録に際しては、通常、記録層は記録ガ
ンマ特性（記録パワーに対する記録物質の変化の立ち上
がり部分）を有しており所定以上の強度の光が投入され
ないと記録が開始されないという性質を有している。し
たがって、光ディスク面上でガウス分布に近い強度分布
を有する光束の記録スポットを用いて、その強度分布の
一部で、記録層のガンマ特性に応じた書き込みが可能な
ため、記録スポットサイズ以上の分解能で光学的記録と
しての記録ピットを形成することができる。しかしなが
ら光ディスク面上から信号読みだしを行う場合は、再生
のための光束のスポットが照射される領域からその強度
分布に応じて回折光による記録情報が再生される。した
がって、微小なピットを、記録することはできるが、記
録と同じ強度分布を有する光束による再生スポットで再
生すると大きなクロストークを生じてしまう。そこで本
発明は、記録再生に従来と同じ強度分布のスポットを用
い、光ディスク面上のトラッキングガイドの境界に光束
を照射させ、記録再生することにより反射回折光に、情
報再生トラックと隣接トラックとの間で、空間的に異な
る方向に強度分布を持たせ、クロストークを大幅に低減
させている。

【０００９】すなわち光の波長オーダーの凹凸構造を有
する反射面または位相構造を有する光透過性物体に光を
入射させると、反射光または透過光は構造により回折，
干渉をおこす。とくにトラッキングガイドの境界部分の
ように段差部を光スポットが横切る場合、段差の形状お
よび高さにより、種々の方向への回折を起こす。この段
差の高さを適切に選ぶことによって光束による光スポッ
トの進行方向に対する段差の方向すなわち段差が正の段
差の場合と負の段差の場合とに対応して、回折方向が入
射光束方向に対して互いに反対方向に振れる。正の段差
と負の段差を有する領域を互いに隣接した記録領域とす
ることによって回折方向を異なった方向にすることがで
きる。そこでトラッキングガイドの両側の境界では段差
が方向が反対であるので各々の回折方向に光検出器を配
置することによって隣接トラック間を詰めた場合でも、
クロストークの少ない高品位な、信号記録再生を行うこ
とができる。

【００１０】本発明の一参考例の平板状情報記録担体を
図１に示す。いわゆる案内溝であるトラッキングガイド
２および隣接のトラッキングガイド２間に設けられる隔
離帯であるランド部の幅をほぼ等しく形成した平板状基
板１に、トラッキングガイド２の左右の各々の境界にあ
るエッジ５，６を中心として情報信号４を記録層３に記
録した光ディスクの部分の状態を示す。この情報信号４
を再生するために光束を照射して得られる再生信号情報
は、記録層３が相変化型や穴あけ型の場合、回折光の強
度変化となって現れ、光磁気膜の場合には偏光面の回転
となって現れる。

【００１１】トラッキングガイド２のエッジ５，６に集
光したレーザー光を照射したときエッジ５，６により光
が回折，干渉し、ファーフィールド分布がどのようにな
るかをまず求める。図２にトラッキングガイド２のエッ
ジ６に記録再生スポットをレンズ７を介して照射したと
きのニアフィールド（ディスク面上）の座標系（ｘ，
ｙ）およびファーフィールド（レンズ面）の座標系
（ｘ，ｙ）を示す。ｘ＝ｘ0，ｙ＝０における振幅反射
率をｒ（ｘ，ｘ0）とすると、 ｒ（ｘ，ｘ0）＝ｕ（ｘ−ｘ0）ｅｘｐ［ｉｋＧ（ｘ）］……（１） Ｇ（ｘ）＝２ｈのとき｜ｘ｜≦ａ／２ Ｇ（ｘ）＝０のとき｜ｘ｜＞ａ／２ と表せる。ただし、ｕ（ｘ）はディスク面上でのスポッ
トの振幅分布、ｈは溝深さ、ａは溝幅、ｋ＝２π／λを
表す。

【００１２】θ方向のファーフィールド回折光振幅は

【００１３】

【数１】

【００１４】と表せる。ここで記録再生レンズの焦点距
離をｆ、開口数をＮＡとすると、Ｘ＝ｆ・ｓｉｎθとな
り（数１）は

【００１５】

【数２】

【００１６】となる。

【００１７】ただし、ａ1＝（−ｘ0−ａ／２）ｋＮＡ，
ａ2＝（−ｘ0＋ａ／２）ｋＮＡであり、強度分布は（数
２）の絶対値の２乗、｜Ｒ（ｘ／ｆ，ｘ0）｜2で求める
ことができる。図３にその計算結果を示す。右側のエッ
ジ６にスポットがあるとき、ファーフィールド分布は図
３（ｂ）のＡのようになり、左側のエッジ５にスポット
があるときはファーフィールド分布は図３（ｂ）のＢの
ようになる。入射光軸に対する強度分布の変化量は、矩
形溝の場合光学的溝深さがλ／８のときに最大になるこ
とがわかる。右側のエッジ６および左側のエッジ５をス
ポットがトレースしたときに各々回折光強度が最大にな
る位置に２個の光検出器を配置しておけばそれぞれの部
分からの情報を十分分離して検出することができる。図
３（ｃ）は光検出器（Ａ1），（Ａ2）がエッジ６用、光
検出器（Ｂ1），（Ｂ2）はエッジ５用に配置した例であ
る。この再生信号情報は、記録層が相変化型や穴あけ型
の場合、回折光の強度変化となって現れ、光磁気膜の場
合には偏光面の回転となって現れる。レーザーカッティ
ングマシンでフォトレジストを塗布したガラス原盤に溝
を記録する場合、溝エッジ部分は完全な矩形にはならず
必ず傾斜を持つ。傾斜を持つ場合溝深さは、矩形の場合
に比べ見かけ上浅くなったと同じ結果になる。したがっ
て、溝エッジの傾斜がついてゆくに従って、溝深さを少
し深くすることが望ましい。

【００１８】また、記録層にとっては溝エッジがシャー
プに立っているより傾斜を持っている方が、耐環境性，
繰り返し記録消去特性などの面から考えて望ましい。１
本の溝につき、エッジは２個あり、トラッキングする場
合、両方のエッジを追従するためには、たとえば、図４
に示すように、１周ごとに隣接エッジにスポットをジャ
ンプさせる必要がある。そうすることによってディスク
面内の全エッジをトレースすることが可能である。１周
ごとに隣接エッジへジャンプさせないで全エッジをトレ
ースできるようにするには、図５（ａ）に斜線部分が凹
条、白紙部分が凸条として示すように、１周ごとにフォ
トレジスト原盤製作時に、溝の極性すなわちトラッキン
グガイド２が凹から凸条になるように変えてやればよ
い。そのためにはカッティングレーザー光を原盤１回転
ごとにオン，オフを繰り返せば、情報記録再生記録ビー
ムにとってディスク１回転ごとに極性の異なるスパイラ
ル状のエッジを得ることができる。その極性変換部分に
不連続部８が発生する。図５（ｂ）にはその極性切替区
間の拡大図を示す。溝の左側のエッジ５を追従していた
スポット９はトラッキングガイド２の極性切替区間であ
る不連続部８を経て溝の右側のエッジ６を追従する。

【００１９】図６に、このような平板状情報記録担体の
光ディスクの記録再生装置への駆動例を示す。構成要素
として、レーザーの発生手段としてのレーザー発生手段
（図示せず）からのレーザー光１１が入力されるビーム
スプリッタ２２、そのビームスプリッタ２２を透過した
レーザー光１２が入力し光ディスクの平板状基板１の前
述した光情報を記録再生するトラック２３にレーザー光
１３の光束を集束してスポットとして照射するレンズ
７、トラック２３に記録された光情報により反射した回
折光がレンズ７を介して、ビームスプリッタ２２で反射
し、再生情報を含む回折光としてレーザー光１４が入力
する光検出器１８，１９，２０，２１、この光検出器１
８，１９，２０，２１の出力を入力とする差動アンプ２
４，２５、および加算アンプ２７，２８、これらのアン
プの出力を選択して出力する極性切り換えスイッチ２６
とを有するものである。その構成要素の関連動作を説明
する。

【００２０】レーザー光１１はビームスプリッタ２２、
記録再生用のレンズ７を通り記録層３が形成されている
トラック２３に集光される。記録層３で反射された光束
はファーフィールド面上に配置した光検出器１８，１
９，２０，２１に入射する。光スポットがトラッキング
ガイド２のエッジ５，６のどちらに位置するかによって
ファーフィールド内の光強度分布が大きく変化すること
は、すでに図３により説明した。そのため、たとえば右
側のエッジ５を追従するためには再生レンズの開口に対
して光検出器１８，１９を用い、左側のエッジ６を追従
するためには光検出器２０，２１の出力信号を用いる。
光検出器１８，１９からの出力を減算器２４、光検出器
２０，２１の出力信号を減算器２５につなぎ、トラッキ
ング信号を得ることができる。トラッキングガイド２の
エッジのいずれの側を追従させるかによりトラッキング
の極性切替スイッチ２６にて極性を切り替える。またＲ
Ｆ信号は光検出器出力を加算器２７，２８で加算するこ
とにより得る。これもいずれのエッジを追従するかによ
って極性切替スイッチ２６により切替を行う。

【００２１】つぎにトラッキングディテクターおよびト
ラッキング極性切り替えについて説明する。溝の光学的
深さがおよそλ／８のとき溝の左右のエッジからの回折
光の偏りが最も大きくなることは図３に示すようにすで
に述べた。光ディスクからの反射回折光のファーフィー
ルド分布は図７に示すように、０次光（１５），＋１次
光（１６），−１次光（１７）の重なりの干渉結果とな
って再生レンズ面上に光検出器１８，１９，２０，２１
の位置との関係が図のように現れる。トラッキングガイ
ド２１の溝の右側エッジを追従するか、左側エッジを追
従するかによって０次と＋１次の重なりが明るくなった
り、０次と−１次の重なりが明るくなったりする。たと
えば、溝の右側のエッジ５を追従するためには再生レン
ズの開口に対してトラッキング検出器１８，１９を配置
し、左側のエッジ６を追従するためにはトラッキング検
出器２０，２１を配置する。図６のようにトラッキング
検出器からの出力を差動アンプ２４，２５につなぎ、極
性切替スイッチ２６にてディスク１回転ごとに図５の不
連続部８にてトラッキング極性を切り替える。極性切替
スイッチ２６の切替信号はディスク１周ごとにでる回転
同期信号などによって得られる。ＲＦ信号は検出器１
８，１９の加算信号または検出器２０，２１の加算信号
によって得られる。トラッキングガイド２の溝幅と残り
の隣接トラッキングガイド２との隔離帯であるランド部
の幅をほぼ１：１に設定すればトラックピッチを最も詰
めることができる。記録トラックピッチを１μｍ〜０．
８μｍに詰めた場合でもクロストークを、データ情報の
再生に必要な−２５dB程度以下に低減することができ
る。

【００２２】つぎに幅が１μｍ程度か、またはそれ以上
の幅の広い溝を形成する手段についてのべる。通常のガ
ウス分布をした集束スポットのピークパワーを上げ強度
分布の裾野のあたりで広溝を形成するか、または、集光
スポットの絞れ方を悪くし、ガウス分布の裾野を広げ広
溝を形成する方法などがある。しかし、これらの方法で
は、フォトレジストが、感光される部分以外にも広がっ
たレーザービームが照射され、いわゆるかぶりを生じ
て、本来露光されてはいけない領域のフォトレジストが
膜減りを起こしてしまう。図８（ａ）に示すように集光
スポットが通常のガウスビーム２９では隣接領域への影
響が非常に大きい。本発明での方法のように複数の集光
スポットを合成すれば台形状の強度分布３０を得ること
ができる。複数のスポットを合成するための一実施例を
図８（ｂ）に示す。偏光ビームスプリッター３１に、互
いに直交する２本のビームを入射させれば記録レンズ３
２の焦点面に、合成された強度分布３０スポットが得ら
れる。強度分布の形状は、２つのビームの互いになす角
θを変えることによりコントロールできる。台形状の裾
の広がりの小さいスポットを用いることによりかぶりの
少ない高品位な広溝を形成することができる。２個のビ
ームを合成するのは空間的であっても時間的であっても
いずれでもよい。

【００２３】記録トラックの識別を行うためにはトラッ
クアドレスを記録しておく必要がある。その記録方法の
一実施例について説明する。２個のビームを照射して広
溝記録を行う際、図９（ａ）に示すように、一方のビー
ムをオフにしておき、他方のビームをオン，オフすれば
アドレス情報に対応したピット３３を形成することがで
きる。図９（ｂ）には、一方のビームはオンのままで他
方のビームをオン，オフした場合のアドレス情報３４の
記録の仕方を示す。以上は溝の右側エッジと左側エッジ
に個別のアドレスを付ける場合である。溝の右側エッジ
をたとえば偶数アドレスとし左側エッジを奇数アドレス
としておけば、図９（ｃ）に示すように、１組で１つの
代表アドレス３５で表すことができる。代表アドレスに
対してトラッキング極性を正にすれば、代表アドレス＋
１番地となり、負にすれば代表アドレスと同じアドレス
になり、左右の溝エッジに対応したアドレスの読みだし
ができる。

【００２４】なお、本発明によればトラッキングガイド
２の隣接するエッジの記録層に光情報を記録再生するこ
とができるので、複数の光検出器を配置して、隣接する
エッジからの記録再生を同時に行うことができる。また
エッジの段差方向が途中で変化しても、前述のように２
個の光検出器を１組で構成することにより、隣接する全
てのエッジ情報を検出することができる。

【００２５】また、一般に光ディスクのトラッキングガ
イド、いわゆる案内溝を形成するには、ガラス原盤に感
光性フォトレジストをスピンナーで塗布し、プリベーク
を行った後、アルゴンレーザーまたはＨｅ−Ｃｄレーザ
ー光などを集束させて露光，記録を行う。その後現像工
程を経て案内溝が形成する。そこから金属スタンパーを
作成しさらにポリカーボネート，ＰＭＭＡなどの樹脂で
複製ディスクを作る。その上に記録層を形成する。この
記録層は熱磁気記録材料はもちろんのこと、変形または
溶融蒸発により反射率または透過率の変化を生じる材料
や、相変化型，穴あき型，色素材料などの記録材料を用
いて、記録再生または消去を行うことで同様の効果を有
することは言うまでもない。

【００２６】

【発明の効果】このようにこの発明によれば、トラッキ
ングガイドのエッジ部分を情報記録領域とすることによ
って、従来の記録方法に比べ、クロストークを低くおさ
えたままで、記録密度を大幅に向上させることができる
情報記録担体の原盤作成において、原盤回転に同期させ
て記録レーザ光をオン・オフを繰り返すだけで、容易に
情報記録担体複製のための光学情報記録原盤ができると
いう優れた効果を有する。また、本発明の高密度光ディ
スクには、熱磁気記録材料はもちろんのこと、相変化
型，穴あき型，色素材料にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作製方法による光ディスクの部分断面
図

【図２】同、光ディスク面への光束の照射を示す状態図

【図３】（ａ）は同、異なる段差方向への光束照射を示
す状態図 （ｂ）は同、光束による回折光のファーフィールド強度
分布を示すグラフ （ｃ）は同、光検出器の配置を示す正面図

【図４】同、光ディスク上のトラッキングガイドの形状
を示す概念図

【図５】（ａ）は光ディスク上のトラッキングガイドの
形状を示す上面図 （ｂ）は光ディスク上のトラッキングガイドの不連続部
の拡大部分を示す上面図

【図６】本発明の作製方法による光ディスクに対して情
報の記録再生を行う記録再生装置の主要部のブロック図

【図７】同、光検出器の配置状態を示す上面図

【図８】（ａ）は本発明の作製方法による光ディスクの
案内溝と露光用の光ビームの強度分布との関連を示す状
態図 （ｂ）は同実施例の複数ビームによる露光を示す概念図 （ｃ）は同実施例の露光ビームの強度分布を示すグラフ

【図９】本発明の作製方法による光ディスクの記録層の
情報記録状態を示す状態図

【図１０】（ａ）は従来の光ディスクへの光束の状態を
示す状態図 （ｂ）は同従来の光束による強度分布を示すグラフ

【図１１】同従来の光ディスクへの情報記録状態を示す
部分断面図

【符号の説明】

１ 平板状基板 ２ トラッキングガイド ３ 記録層 ４ 情報信号 ５，６ エッジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 螺旋状のトラッキングガイドを有し、記
   録再生用の光束を収束させ情報の記録あるいは再生が可
   能な情報記録担体複製のための光学情報記録原盤作製方
   法であって、原盤上に形成された感光剤に記録レーザー
   光を収束させ、前記原盤１回転毎に前記記録レーザー光
   をオン、オフし、トラッキングガイド形状を凹状から凸
   状または凸状から凹状に切り替えて形成することを特徴
   とする光学情報記録原盤作製方法。
2. 【請求項２】 トラッキングガイド凹部および／または
   凸部の境界領域上にアドレス情報を記録することを特徴
   とする請求項１に記載の光学情報記録原盤作製方法
3. 【請求項３】 トラッキングガイド凹部の延長線上にア
   ドレス情報を記録することを特徴とする請求項１に記載
   の光学情報記録原盤作製方法