JPS63214939A - ディジタル記録情報の担体を模写する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばコンパクトディスクのように光学的位
相変化（ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｈａｓｅ　ｃｏｎｊｕｇａ
ｔｉｏｎ）を用いてディジタル形式で記録された情報を
有する担体の模写技術に関する。

ＰＣＴ特許明細書第８７１００３３４号にはコンパクト
ディスクを表わすホログラムを作成しそしてその後で再
作成された実像からの再生を行うことが開示されている
。従って、そのホログラムは実際のコンパクトディスク
の３−Ｄ　（３次元）映像を表わし、かつ読取レーザが
実像をインタロゲート（Ｉｎｔｅｒｏｇａｔｅ）する、
すなわち、映像内のλ／４の深さのビットを探す。

本発明の目的は、従来のプレス法よりも潜在的に安価に
実施できかつ店内での模写さえ可能な模写技術を提供す
ることである。

本発明の他の目的は既存のコンパクトディスク・プレー
ヤに適合しうる模写技術を提供することである。

本発明は、ディジタル形式で記録された情報を有する担
体を模写するための装置であって、ディジタル形式で記
録された情報を有する担体の透光部材（ｔｒａｎｓｐａ
ｒｅｎｃｙ）を模写ステーションに位置づけるための手
段と、感光プレートをその模写ステーションに位置づけ
るための手段と、前記模写ステーシヨンにおける前記担
体と感光プレートを照明して前記担体上でホログラフィ
ック・パターニング（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｐａｔ
ｔｅｒｎｉｎｇ）を行うための手段と、前記担体上にお
けるホログラフィック・パターニングから得られたディ
ジタル形式で記録された情報をそれぞれ有するｌまたは
それ以上の模写担体を作成するための手段を具備する装
置を提供する。

好ましくは、担体はディスクよりなる。あるいはカード
であってもよい。

本発明はまた、ディジタル形式で記録された情報を有す
る担体を模写する方法であって、ディジタル形式で記録
された情報を有する担体の透光部材を模写ステーション
に位置づけ、前記模写ステーションに感光プレートを位
置づけ、前記模写ステーションにおける前記担体と感光
プレートを照明して前記担体上でホログラフィック・パ
ターニングを行い、そして前記担体上でのホログラフィ
ック・パターニングから得られたディジタル形式で記録
された情報の表示をそれぞれ有する１またはそれ以上の
模写担体を作成することよりなる方法を提供する。

本発明はこの明細書に記載された装置および／または方
法によって作成された模写担体をも提供する。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。

本発明のホログラフインク法によってコンパクトディス
クを製造する技術は、マスターディスク作成（ｍａｓｔ
ｅｒｉｎｇ）　、サブマスター・ホログラムの作成およ
び模写の３つの段階を有する。

マスターディスク作成段階では、ホログラフィック模写
のためのマスターディスクが、標準的なコンパクトディ
スク用マスターディスク作成技術を修正したものによっ
て作成される。マスターディスクが作成されうる前に、
基板と記録されるべき情報が準備される。マスターディ
スク用基板はコンパクトディスクの直径の約２倍の研磨
されたガラスディスクである。これが清浄され、検査さ
れ、そしてクロムのような反射性金属の薄い層を被覆さ
れる０次にこのディスクは有機接着剤層を被覆され、そ
の上に厚さ約０．１ミクロンのポジのフォトレジストの
薄い層を被覆される０次に、このディスクはそのフォト
レジストの安定性を増大させるために焼成される。

記録されるべきデータ（例えば、音楽、コンピュータ・
データベース、コンピュータ・プログラム等）が（必要
に応じて）ディジタル化され、そしてサブコード情報お
よびエラー補正情報の付加を含む標準フォーマット（例
えばジー・ボウホウイスほかによる「プリンジプルズ・
オブ・オプティカル・ディスク・システムズ」を参照）
、これでそのディスクは記録可能な状態となる。

マスターディスクに記録するためには、標準的なマスタ
ー作成機械にブランク・ディスクが装着される。そのブ
ランク・ディスクは最終のコンパクトディスクと同じ速
度で回転される（読取／書込速度＝１．２５メートル／
秒）、ディープブルー・レーザからの光（通常アルゴン
イオン・レーザからの光の波長は４５７．９ナノメート
ル、ヘリウム・カドミウム・レーザからの光の波長は４
４２ナノメートルである）が、記録されるべきデータに
従って光ビームの強度を変調する高速光変調器（通常は
電気・光または音響・光変調器）を通される０次に、そ
の光ビームはネガティブ・レンズまたはテレスコープを
用いて拡張され、高開口数対物レンズの開口を充満する
。このレンズは光を前記フォトレジスト層上に集光させ
る。その光の一部分はディスクによって反射され、対物
レンズにもどされてそれを通され、そしてビーム分割器
を通されて、システムの集光状態をモニタするビデオカ
メラに送られる。

このレンズの焦点深度は杓子／−０，５ミクロン（ｍｉ
ｃｒｏｍｅｔｅｒｓ）であり、従ってダイナミック・フ
ォカソシング・システムが必要とされる。赤または赤外
レーザ（例えばヘリウム・ネオンまたはダイオード・レ
ーザ）からの光がダイクロイック・ミラーを用いて光学
系に結合される。上記フォトレジストは赤および赤外光
に対する感度が低い。

この光はディスクによって反射され、そして例えばダブ
ル・ウェッジ・ラコールト法（ｄｏｕｂｌｅ−ｗｅｄｇ
ｅ　ｒｏｕｃａｕｌｔ　ａ＋ｅｔｈｏｄ）を用いて集光
誤差信号（ｆｏｃｕｓ　ｅｒｒｏｒ　ｓｉｇｎａｌ）を
与えるために用いられる。

この誤差信号は、マグネットの内側に取付けられた対物
レンズのまわりに巻装されたコイルに流れる電流を制御
するために用いられる。これによって、対物レンズが上
下に移動され、光がディスク上で焦点を結んだ状態に維
持する。対物レンズの直線往復移動とマスターディスク
の回転も制御されなければならない、その直線往復移動
は誘導型速度トランスデユーサで測定され、回転速度は
タコメータで測定されるが、両方とも閉ループ・サーボ
系統によって制御される。フォトレジストの露呈された
領域に対する光はそれの溶解度（ｓｏｌｕｂｉｌｌｔｙ
）を局部的に変化させるように作用する。

ディスクを現像するためには、そのディスクがマスター
ディスク作成機械から取り出され、現像機械に装着され
る。このディスクが回転され、そしてフォトレジストの
表面上にアルカリ溶液が流される。これによって露呈さ
れた領域におけるフォトレジストが溶解され、これらの
領域における金属層が露呈される。現像時間は通常２０
〜３０秒である。フォトレジスト特性および記録条件の
若干の変化は現像時間を調節することによって補償され
うる。ディスク上の特別に記録されたテストバンドをヘ
リウムネオン・レーザからの光で照明することによって
現像時にピット構造がモニタされる。−次元回折（ｆｉ
ｒｓｔ　ｄｉｆｆｒａｃｔｅｄ　ｏｒｄｅｒ）強度が溶
解された材料の量の目安となり、従って、最適時間で現
像工程を停止するために用いられる。

ディスクが現像された後に、露呈された金属領域は酸ま
たはプラズマエツチングによりて除去される０次に残り
のフォトレジストが化学的に除去され、そしてディスク
が洗滌されそして乾燥される。このようにして得られた
マスターディスクは不透明な金属層に透光領域を有する
透明材料である。これらの光学的開口は従来のマスター
ディスクのピットに対応する。ディスクが現像されて後
に、第一および二次元の回折伝送がピットの均一性およ
び品質についての情報を提供するために被記録領域上で
測定されうる。

この方法の次の段階はホログラフィック・サブマスター
の作成に関する。ホログラフィック・プレート１が、４
５度プリズムの斜面フェースに光学的に接触される。こ
の場合、良好な接触状態を得るためにそれら間に屈折率
整合用流体が配設される。プリズムの２つの短いフェー
スは漂遊反射光を回避するために反射防止用被覆を施さ
れる必要はない、ホログラフィック・プレート１には薄
いスペーサ３が対接して配置され、かつそのスペーサ３
の他側面には、マスター透光部材４（ガラス基板５と情
報担持層６を有する）が対接して配置される。プリズム
、ホログラフィック・プレート、スペーサおよび透光部
材の組合せがそれらを同じ相対位置に保持するためにそ
のサンドイッチ状体のエツジのまわりでクランプされる
（第１図参照）０次にこれらが第２図に概略的に示され
ている光学系内に配置される。

ディープブルー・レーザ７　（例えばアルゴンイオンま
たはヘリウムカドミウム・レーザ）から直線傷光が、偏
光方向の配向を任意所望の方向に回転させるための回転
マウントにおける半波プレート８を通過される。シヤツ
ク９　（例えば写真用カメラに用いられている種類のリ
ーフシャフタ）が露光時間を制御する０次に光は偏光ビ
ーム分割器１０（例えば薄膜偏光ビーム分割器キューブ
）を通り、これが直交方向の偏光をともなった２本の光
ビームを出力する。半波プレート８を回転させることに
よって、偏光ビーム分割器に入射した光ビームにおける
直交偏光状態の相対振幅が変化され、従って偏光ビーム
分割器１０を出る２本の光ビームの相対強度が変化され
うる。

ホログラムを記録するためにこれら２本の光ビームが互
いに干渉するためには、これらの光ビームは同じ偏光状
態を有していなければならない。

偏光ビーム分割器１０から出力として、これら２木のビ
ームは直交偏光状態を有し、従って、それらのビームの
うちの１本はそれの偏光軸の方向を９０度だけ回転され
ていなければならない、これは、適当に配向された半波
プレート１１でそれらのビームのうちの１本内に配置す
ることによって実現されうる。

各光ビームは、プリズム２のアパーチャを充満するのに
十分な大きさの直径を有するように、ビーム拡張器を用
いて拡張される。

２個のレンズを有する望遠鏡を用いて適当なビーム拡張
器が作成されうる。この場合、それらのレンズのうちの
第１のものは顕微鏡対物レンズであり、第２のものはダ
ブレット−レンズである。

第１のレンズによって発生される回折パターンの外側領
域を除去し、ビームを横切る方向における強度分布の均
一性を改善するために、第１のレンズの焦点にピンホー
ル・アパーチャが配置される。

第２のレンズはそれの焦点がそのピンホールに一致し、
コリメートされた出力ビームを発生するように配置され
る。

これらのビームは平面鏡１５および１６によって偏向さ
れ、そしてプリズム２のフェースのうちの２つのフェー
スに入射される。光はマスター透光部材におけるアパー
チャによって回折され、そしてその透光部材４とホログ
ラフィック・プレート１の間のスペーサ３によって形成
された空隙内に散開する。

他のビームはプリズム２の短いフェースの１つを垂直に
通される。このビームはホログラフィック・プレート１
に入り、空気・ホログラフインク・エマルジッン境界で
全反射され、そして他方の短いフェースを通ってプリズ
ム２から外に出る。

従って、マスター透光部材４によって伝送されるビーム
、反射される前にプリズム２の傾斜フェースに入射する
ビーム、および全反射したビームの３つのビームがホロ
グラフインク・エマルジッン内に存在する。これらのビ
ームはそれぞれ他の２本のビームと干渉し、混合したリ
ップマン（Ｌ　１ｐｐｉｅａｒｖ）および透過型の複雑
なホログラムを形成する０次に、ホログラフィック・プ
レート１がプリズム２から分離され、通常の方法で処理
され、そして再びプリズム２に接触した状態となされる
。

これら２本のビームの光通路長はほぼ等しいので、これ
らのビームは再び合成された場合に互いにコヒレントと
なり、ハイ・コントラスト・フリンジ（ｈｉｇｈ　ｃｏ
ｎｔｒａｓｔ　ｆｒｉｎｇｅｓ）を生ずる。

ホログラフィック・マスターディスク作成装置は、市販
されている種類の振動減衰装置を装着された光テーブル
上に取付けられなければならない。

また、その装置は空気流を排除するために箱の中に封入
されなければならない。

次の段階はホログラム１を横長ユニットに配置すること
である（第３図参照）。

ディープブルー・レーザ２０（例えばアルゴンイオンま
たはヘリウムカドミウム・レーザ）からの直線偏光され
た光が前述と同様にそれの偏光面を回転させるために半
波プレート２１を通される。

なぜならば、ホログラムが、偏光に依存する全反射によ
る位相差をもってマスター透光部材の２つの映像を再構
成するからである。前述の場合と同様にシヤツク２２も
必要とされる。

スペーサ２３がホログラムｌに対接して配設され、かつ
そのスペーサに対接して感光性のターゲットデイスク２
４が配設される。ディスク２４は幾つかの層を有してお
り、基板はポリカーボネート・シートから切り出される
かあるいはブレーンモールド（すなわち両側が平坦な型
）で射出成形され、そして感光層と、金属反射層と、保
護ラッカ一層を被覆される。

ホログラム１、スペーサ２３、およびディスク２４は前
述の場合と同様の態様でエツジのまわりに互いにクラン
プされる。前述した種類のビーム拡張器２５を用いてレ
ーザビームを拡張した状態で、そのビームがプリズム２
６の１つの短いフェースに入れられ、この場合、そのフ
ェースはホログラム記録状態時に光が出て来たフェース
に対応する。この光は回折されて幾本かのビームとなさ
れる。これらのビームのうちの２本がオリジナルのマス
ター透光部材によって透過される光のレプリカであるが
、それらのビームは最終的なコンパクトディスク上のピ
ントに対応したターゲットディスク上の点に収斂するよ
うに反対方向に進行する。光の残部はエマルジッン・空
気境界面で全反射され、プリズム２６の第３のフェース
から出て行く。

プリズムの傾斜フェースにおいて光が反射された場合に
生ずる偏光感応位相変化に基因するディスクの２つの再
構成された映像間に位相差が存在するであろう、入射光
の偏光が変化されると、映像の相対位相が変化する０位
相差がゼロであれば、振幅は加算され、映像の強度は最
大となされる。

位相差が１８０度であれば、振幅がｆＩｉＸされ、映像
の強度は最小限におさえられる。ディスクの再構成され
た映像は、コンパクトディスク上のビットに対応して大
数の強いスポットよりなる。夕一ゲ７トディスクは感光
性であり、適当な波長の光によって照明されると、ある
種の物理的または化学的変化を受ける。

露光されて後に、ターゲットディスクが除去され、露光
されていないディスクと交換される。各レプリカ・ディ
スクに対してこのサイクルが反復される。

使用時には、レーザ・パワーはオペレータの視覚に危険
を及ぼすのに十分なだけ大である。従って、模写ユニッ
トは箱の中に封入されており、レーザが作動していると
きにその箱が開くとレーザビームを遮断するように安全
装置が装着されている。

第４図のフローチャートにこのホログラフィック製作工
程が要約して示されている。

ターゲットディスクは射出成形によって作成されうる。

より安価な装置を用いる他の安価な方法は適当な材料の
シートを押出成形によって作成し、そしてそのシートを
適当なディスク形状に切断する。

上述した方法の問題点は、ターゲットディスク上に得ら
れる映像がオリジナル・マスターディスクに対して反転
される点である。１つの解決策は、記録時にオリジナル
のガラス製マスターディスクの回転方向を反転すること
である。他の方法としては、第５図に示されているよう
にサブマスターディスクはコンタクト・プリントされる
。従って、薄い可撓性の透明なディスク３０　（例えば
ポリマー・ディスク）に金属（例えばクロム）の薄い層
３が被覆され、その上にポジのフォトレジストの層が被
覆される。２枚のディスク３０．３３は空気圧の若干の
差をもって親密な接触状ｌ１ｉ（例えば）に保持される
。

次に可撓性のディスク３０はオリジナルのガラス製のマ
スターディスク３３を介して紫外線に露光され（ｆｌｏ
ｏｄ　ｅｘｐｏｓｅｄ）そして前述の場合と同様に処理
される。これによりマスターディスクの可撓性の「鏡像
」コピーが得られる。

次の工程はホログラフィック・サブマスターを記録する
ことである。前述の方法はマスターディスクとターゲッ
トディスクが完全に平坦であると仮定している。実際に
は、それらは正確に平坦ではないので、集束上の問題を
生ずる。

これらの問題を解決するためには、ホログラフィック記
録装置は基準面を有していなければならず、この基準面
に対して可撓性のマスターディスクが押しつけられ、情
報を担持した層が、明確に画定された平面内にあるよう
になされる。それは平１旦なガラスプレート３５であり
うるが、このガラスプレートの光学的品質は重要ではな
い（第６図参照）。

ホログラム・プレート３６は前述のように露光され、ス
ペーサ３７および基準ガラスプレート３５に対して同じ
位置で処理されかつ交換される。以後、ホログラム・プ
レート３６、スペーサ３７および基準ガラスプレート３
５は１つの物体として処理される。基準プレートがビー
ムに対して収差を生じさせても、それらはホログラムが
再構成されるときに打消される。このホログラム／スペ
ーサ／基準プレートのサンドインチ軟体が模写ユニット
に装着される。

ターゲットディスクは第７図に示されている形態ををし
ている。すなわち、薄い可撓性のポリマーディスク３８
にアルミニウムの層３９が被覆され、その上に感光性の
材料（例えばフォトレジスト）の層４０が被覆される０
次に、ターゲットディスクが若干の空気圧差を用いて模
写ユニットで押上げられて基準面に対接され、感光性層
がその基準面に接触される。ホログラムがターゲ７）デ
ィスクを露光するために再構成される。露光の後で、タ
ーゲットディスクは、最終的なディスクを作成するため
に厚さ１．２鶴の透明なポリマー基板（例えばポリカー
ボネート）上に積層される。模写工程が第８図に要約さ
れている。

上述した方法の変更例では、フォトレジスト層を有する
ターゲットディスクの代りにフォトクロミック・ディス
クが用いられる０例えば、ポリマー・ディスク基板に例
えばアルミニウムのような反射性金属の層が被覆され、
そしてその上に透明なバインダを用いて可撓性を有する
フォトクロミック材料の層が被覆される。そのフォトク
ロミック層は、紫外光またはブルー光に露光されると、
より長い波長の光を吸収する形態に変わる。従って、フ
ォトクロミック層を、従来のディスク上の「ピット」に
対応した暗くされた小さい領域において紫外線またはブ
ルー光に露光させることによって、標準のコンパクトデ
ィスク・プレーヤに適応しうるディスクが得られる。

スピロピラン（ｓｐｉｒｏｐｙｒａｎｓ）は公知の種類
のフォトクロミック有機化合物である。それは最初は可
視光に対して透明であるが、紫外光に露光されると、レ
ッド光を吸収するようになる。

第９図は典型的なスピロピランのスペクトル吸収を示し
ている。それが波長λ１の紫外線に露光されると、λ、
のまわりの吸収帯域が発生され、そして最初は透明なス
ピロピランが着脱される。

不都合なことに、この着脱は安定しておらず、通常数週
間以下の寿命である。

を色塩を形成する酸ＥＸとスピロピランが反応すれば安
定した着色が得られる（第１０図参照）。

この酸ＥＸは酸ドナー化合物を添加することによってス
ピロピランを含む層内で発生されうる。マスロウスキ（
Ｍａｓｌｏｗｇｋｉ）　（アプライド・フィジックス、
第１３巻、第８５７頁、１９７４年）はＣＢｒ５ＣＨｔ
基を含むある種の有機化合物が非常に安定していること
を見出した。このような分子が紫外光を吸収すると、臭
化水素（ＨＢｒ）が発生し、これがスピロピランと直ち
に反応して安定した塩を形成する。酸ドナー化合物を適
当に選択することによって、ＨＢｒを発生させるのに必
要な波長を選択することが必要である。この材料は可視
光には全熱感応せず、紫外光に対して保護されていれば
何年でも安定している。

このようなディスクの一例が次のようにして作成されう
る（ディスクの露光に関する第１１ａ図と、基板上に積
層された状態での読取に関する第１１ｂ図を参照）、デ
ィスク５０は互いに積層された２枚のディスクとして作
成される。このディスクの下半分は薄くて可撓性を有す
るポリマー・ディスク５１　（例えばポリカーボネート
）である。

これにアルミニウムの反射性層５２が被覆され、その上
に可撓性を有するフォトクロミック材料（例えば酸ドナ
ー化合物を有するスピロピラン）の１１５３が被覆され
る。この場合に対しては、スピロピランと酸ドナーは適
当な透明ポリマーに溶解される必要がある。ディスク５
３は、フォトクロミンク側から、従来の一度書込型光デ
イスクシステムのように一度に１つのスポットをまたは
例えばホログラフィック・プロジェクトを用いて一回の
露光によりすべてのスポットを紫外光またはブルー光に
露光される。

次にこのディスクは例えば接着剤を含むポリカーボネー
ト５５よりなる紫外線遮光基板５４上に積層される。そ
のポリカーボネートは、ディスクが例えば太陽からの通
常の紫外光によって暗化されるのを防止するために、紫
外線遮光染料で染色されてもよい。

コンパクトディスク・プレーヤは７８０ナノメートルで
動作するダイオードレーザを用いているから、フォトク
ロミンク材料は書込前この波長で透明であるが、書込後
にはこの波長で強く吸収するように最適化される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の実施例による模写システムに
関する図、第５図は第１図〜第４図に示されたシステム
の変更例に関する図、第６図〜第８図は第１図〜第４図
に示されたシステムの他の変更例に間する図、第９図〜
第１１図は第１図〜第４図のシステムに使用するための
材料に関する図である。 図面において、１はホログラフィック・プレート、２は
プリズム、３．２３はスペーサ、４はマスター透光部材
、７はレーザ、８．２１は半波プレート、９．２２はシ
ャッタ、１０は偏光ビーム分割器、２４はターゲットデ
ィスク、２５はビーム拡張器、２６はプリズム、３０は
ディスク、３３はマスターディスク、３５はガラスプレ
ート、３６はホログラム・プレート、３７はスペーサ、
３８はポリマーディスク、５０，５１はディスク、５２
は反射性層、５３はフォトクロミック材料層、５４は紫
外線遮光基板をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディジタル形式で記録された情報を有する担体の透
   光部材を模写ステーションに位置づけ、前記模写ステー
   ションに感光プレートを位置づけ、 前記模写ステーションにおける前記担体と感光プレート
   を照明して前記担体上でホログラフィック・パターニン
   グを行い、 前記担体上でのホログラフィック・パターニングから得
   られたディジタル形式で記録された情報の表示をそれぞ
   れ有する１またはそれ以上の模写担体を作成することよ
   りなるディジタル記録情報の担体を模写する方法。 ２、前記担体がディスクよりなる特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３、ディジタル形式で記録された情報を有する担体の透
   光部材を模写ステーションに位置づけるための手段と、 感光プレートを前記模写ステーションに位置づけるため
   の手段と、 前記模写ステーションにおける前記担体と感光プレート
   を照明して前記担体上でホログラフィック・パターニン
   グを行うための手段と、 前記担体上におけるホログラフィック・パターニングか
   ら得られたディジタル形式で記録された情報を有する１
   またはそれ以上の模写担体を作成するための手段を具備
   するディジタル記録情報の担体を模写する装置。 ４、前記担体がディスクよりなる特許請求の範囲第３項
   記載の装置。