JP2001006178A - 光学記録方法及び光学記録装置 - Google Patents

光学記録方法及び光学記録装置

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JP2001006178A
JP2001006178A JP11177187A JP17718799A JP2001006178A JP 2001006178 A JP2001006178 A JP 2001006178A JP 11177187 A JP11177187 A JP 11177187A JP 17718799 A JP17718799 A JP 17718799A JP 2001006178 A JP2001006178 A JP 2001006178A
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laser
laser light
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light
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Somei Endo
惣銘 遠藤
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光ビームのビーム径を容易に変更可能と
し、各種光ディスクフォーマットに対応可能とする。 【解決手段】 波長の異なる複数のレーザ光をそれぞれ
光学変調器により記録信号に基づいて強度変調する。強
度変調されたレーザ光を対物レンズの光軸上で合成す
る。強度変調されたレーザ光の合成は、波長選択性ミラ
ーや偏光選択性ミラーにより行う。このとき、各レーザ
光をそれぞれ分割し、強度変調した後、対物レンズの光
軸上で再合成するようにしてもよい。以上の構成によ
り、複数の波長のレーザ光の切り換え、若しくは併用に
よって、対物レンズから出射される光ビーム自体のビー
ム径が容易に変更される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば一面に形成
されたフォトレジスト膜に対してレーザ光を照射するこ
とにより照射軌跡に応じた記録パターンを形成(描画)
する光学記録方法及び光学記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆるCDやLD等の再生専用形の光
ディスク、MD等、プリフォーマットとしての離散的情
報パターンやトラッキング用の案内溝(グルーブ)が予
め形成された書き込み可能な光ディスク、あるいは光磁
気(Magnet Optical:以下、MOと記載する。)ディス
ク等の各種光ディスクが提案されている。
【0003】このような光ディスクの製造プロセスは、
ピットやグルーブ等の所望の凹凸パターンに応じた表面
形状を有する金属原盤(スタンパ)を作製する工程(い
わゆる原盤工程)と、スタンパの表面形状をディスク基
板上に転写してから光ディスクとして製品化するまでの
工程に大別される。
【0004】このうち、上記原盤工程においては、表面
を研磨したガラス板を洗浄、乾燥した後、このガラス板
上に感光材料であるフォトレジストを塗布形成し、次い
でこのフォトレジストに対してレーザビーム等の光ビー
ムによる露光を行うことによってピットやグルーブの形
成パターンに応じた凹凸パターンを記録する方法が一般
的に使用されている。
【0005】上記露光によって上記フォトレジストに形
成された潜像は、現像され、得られた凹凸パターンが電
鋳によって金属表面に転写されてスタンパが作製され
る。このような光ビームによる露光によって凹凸パター
ンを記録する方法では、サブミクロンオーダーで所定の
パターンを上記フォトレジスト表面に忠実に転写するこ
とが要求される。
【0006】ところで、MDやMOディスク等のように
グルーブ自体を記録トラックとして使用する光ディスク
においては、最適なピット幅やグルーブ幅が異なる。こ
こで、露光ビームによりピットやグルーブを形成するた
め、上記ピット幅やグルーブ幅は、光ビームのスポット
径によって決まる。
【0007】従来、CDやLD等、1つの露光ビームで
記録し原盤を作製する場合は、図3に示すように、気体
を増幅媒質とするガスレーザ光源101(例えば、He
−Cdレーザ)を用い、このガスレーザ光源から出射さ
れたレーザ光102をミラーM1により後段の光学系1
03に導き、このミラーM1を介して導かれたレーザ光
102をビーム縮小(集光)レンズL1によってそのビ
ーム径を縮小して音響光学変調器(Acousto Optical Mo
dulator :以下、単にAOMと記載する。)104に入
射し、このAOMにおいて駆動系105より供給される
超音波(記録信号に基づいて変調されている。)に応じ
てその光強度を変調する。
【0008】このAOM104にて強度変調されたレー
ザ光102は、後段のビーム拡大レンズ(もしくはビー
ム縮小レンズ)L2によって、そのビーム径が拡大もし
くは縮小され、平行ビームのまま直進して、ミラーM2
で反射され、移動光学テーブル107上に水平に導かれ
る。
【0009】移動光学テーブル107上には、結像及び
回折光補正光学系と対物レンズ106が配設されてな
る。この結像及び回折光補正光学系は、第3のレンズL
3から構成される。この第3のレンズL3は、上記対物
レンズの結像集光面P1と共役な位置に形成される入射
側集光面P2に上記レーザビームを集光させるような位
置に配設される。その後、この結像び回折光補正レンズ
並びに対物レンズを介してフォトレジスト膜108に集
光照射される。
【0010】このとき、光源と対物レンズとの間にビー
ムリレー光学系を配し、レンズL2もしくはレンズL3
の焦点距離を変化させ、フォトレジスト108表面に対
物レンズが集光するように再調整することによって上記
対物レンズに対する有効開口数NAを変化させ、露光ビ
ームのスポット径を変化させる。
【0011】MOディスク等、ピットやグルーブを2つ
の露光ビームで記録する方法は、特開平6−10361
3号公報(光ディスク原盤の製造方法)において報告さ
れてている。
【0012】この2つの露光ビームで記録する光学的記
録装置は、図4に示すように、同一光軸上に1つの光源
101と、この光源101から出射されたレーザビーム
102を二分割するハーフミラーBS1と、ビームリレ
ー光学系103(OM1,OM2)と、分割された2本
のレーザビームを再合成する偏光ビームスプリッタ11
0及び対物レンズ106が配設されてなる。
【0013】上記光学的記録装置では、He−Cdレー
ザ光源101より出射されたレーザビーム102は、平
行ビームのまま直進して、ビームスプリッタBS1によ
って反射光(S偏光)と通過光(S偏光)に分けられ
る。
【0014】このうち、通過光はミラーM1で反射さ
れ、反射光はそのまま各変調光学系に導かれる。通過光
の変調光学系OM1は、レーザビームを集光レンズL1
1を用いてAOM104aに集光する。このAOM10
4aによって強度変調されて発散したレーザ光は、レン
ズL12によって平行ビーム(S偏光)になる。さら
に、この平行ビームは、λ/2偏光板109によりP偏
光平行ビーム111になる。
【0015】反射光も、同様に、変調光学系OM2のレ
ンズL21、AOM104b、レンズL22によりS偏
光平行ビーム121になる。
【0016】上述の各平行ビームは、ミラーM2及びM
21によって移動光学テーブル107上に水平かつに平
行に導かれ、P偏光平行ビーム111はそのまま偏光ビ
ームスプリッタ110(PBS)に入射され、S偏光平
行ビーム121はミラーM22で反射され、その進行方
向が90°変換されてPBSに入射される。
【0017】次に、P偏光平行ビーム111はそのまま
PBS110を透過し、S偏光平行ビーム121はPB
S110で反射してレンズL3及び対物レンズ106の
光軸上にアライメントされる。
【0018】すなわち、この偏光ビームスプリッタ11
0に入射された上記成分Y(S偏光平行ビーム121)
は、該偏光ビームスプリッタ110の反射面にて上記成
分X(P偏光平行ビーム111)と合成される。この
時、この偏光ビームスプリッタ110の反射面は、反射
面で合成されて出射されるレーザビームの進行方向に対
して適度な反射角をなして形成される。これにより、こ
の偏光ビームスプリッタ110から出射されたレーザビ
ームが上記対物レンズ106の結像集光面(すなわち、
露光対象であるフォトレジストの表面)P1に集光され
る際に、上記成分X,Yに対応する2つのスポットが若
干(上記フォトレジストの感度分解能程度に)ズレた位
置にそれぞれ集光されるようになり、半径方向において
グルーブ間の中央にピットが露光される。上記方法でピ
ットとグルーブを露光することにより、1種類のMOフ
ォーマットの記録が可能となる。
【0019】さらに、レンズL21,L22若しくはレ
ンズL3の焦点距離を変化させ、フォトレジスト108
表面に対物レンズ106が集光するように再調整するこ
とによって、露光ビームのスポット径を変化させれば、
1倍密度MO,2倍密度MO,4倍密度MO等、各種フ
ォーマットに対応した記録が可能となる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】ところが、高密度光デ
ィスク(いわゆるDVD−ROM、5倍密度MO、10
倍密度MO等)においては、上述のようにHe−Cdレ
ーザを用いレンズL2若しくはレンズL3の焦点距離を
変化させ、レンズの位置を再調整する方法では、露光ビ
ームのスポット径を充分に小さくすることができず、最
適なピットやグルーブを形成することが困難である。
【0021】なお、露光ビームのスポット径は、以下の
数式で与えられる。
【0022】d=kλ/NA d:スポット径 λ:レーザ波長 NA:対物レンズの開口数 k:開口形状や入射ビーム断面形状で決まる定数 このため、短波長レーザ、例えばKrレーザ(波長λ:
413nm、351nm)を用いスポット径を小さくす
る必要があるが、新たに高価な短波長レーザ光学記録装
置を導入しなければならない等、多大な設備投資が必要
になる。また、光源のみを短波長レーザに交換した場合
でも、リレー光学系の調整が非常に難しく、その作業も
繁雑であり、光学調整の熟練者に頼らなければならなか
ったり、長時間の調整で仕事の効率が良くない等の問題
がある。
【0023】さらに、近年、MD DataIIと称され
るフォーマット等、2つのグルーブと1つのピットから
なるフォーマットが提案されている。このフォーマット
の露光記録は、それぞれ別々の露光ビームで行うことが
望ましく、これによりはじめて好適なピット形状やグル
ーブ形状を得るとができる。したがって、3ビーム以上
の露光ビームによる記録技術が必要になる。
【0024】本発明は、かかる従来の状況に鑑みて提案
されたものであり、露光ビームのビーム径を容易に変化
させることができ、各種光ディスクフォーマットに対応
して好適なピット形状、グルーブ形状を得ることが可能
な光学記録方法及び光学記録装置を提供することを目的
とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の光学記録方法は、波長の異なる複数のレ
ーザ光をそれぞれ光学変調器により記録信号に基づいて
強度変調することを特徴とするものである。
【0026】また、本発明の光学記録装置は、波長の異
なるレーザ光を出射する複数のレーザ光源と、各レーザ
光源からのレーザ光を記録信号に基づいて強度変調する
変調手段と、強度変調されたレーザ光を対物レンズの光
軸上で合成するための光学系とを有することを特徴とす
るものである。
【0027】以上の構成を有する本発明の光学記録方
法、光学記録装置では、複数の波長のレーザ光の切り換
え、若しくは併用によって、対物レンズから出射される
光ビーム自体のビーム径が容易に変更される。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した光学記録
方法、光学記録装置について、図面を参照しながら説明
する。
【0029】本発明の光学記録方法においては、複数の
波長のレーザ光源から出射されたレーザ光に対して、各
々ビームリレー光学系とその間のAOMをブラッグ条件
を満たすように配置する。またリレー光学系は、上記光
源から出射された光ビームをレンズを用いてAOMに集
光するように配置する。
【0030】AOMに集光された各レーザ光は、このA
OMに供給される超音波に基づいて強度変調される。
【0031】各々強度変調されて発散したレーザ光は、
レンズにより平行ビームとなり、さらにダイクロイック
ミラー等により同一光軸上に再合成され、上記対物レン
ズに集光される。
【0032】ここで、複数の波長のレーザ光の切り換え
によって、フォトレジスト表面に対物レンズで集光する
露光ビームのスポット径を変化させる。露光ビームは、
対物レンズを介してフォトレジスト膜に照射され、照射
軌跡に応じた記録パターンが描画される。
【0033】次に、描画された記録パターンは、現像に
より記録部分のフォトレジストが溶解除去され、凹凸パ
ターンであるナローピットとワイドグルーブが形成され
る。この凹凸を有するガラス原盤の複製をNiメッキす
ることにより、金型(スタンパ)を作製する。その金型
を用いて、PMMA(ポリメチルメタクリレート)やP
C(ポリカーボネイト)等の透明樹脂に成形を行い、微
小な凹凸(信号に相当するピットやグルーブパターン)
が転写された透明基板を形成する。
【0034】これらピットやグルーブを含む表面には、
光を反射する金属膜や光磁気膜等が設けられ、さらに保
護膜がピットや反射膜を保護するために設けられ、C
D,LD,MO等の光ディスクになる。
【0035】以上が本発明を適用した光学記録方法のプ
ロセスの概略であるが、以下、ピットやグルーブを有す
る光ディスクの製造プロセス等において、所望の凹凸パ
ターンをディスク基板の表面に転写するためのスタンパ
を形成するに際し、好適なピット形状やグルーブ形状を
容易に形成するための具体的な方法及び装置について説
明する。
【0036】図1は、本発明を適用した光学記録装置の
一構成例を示すものである。この光学記録装置は、光デ
ィスクの製造プロセスにおいて、各所望の凹凸パターン
をディスク基板の表面に転写するためのスタンパを形成
するに際し、2つ異なる波長の光源から出射されたレー
ザビームをダイクロイックミラーにより同一光軸上に合
成し、2つのレーザビームのスポット径を波長により変
化させ露光することによって、好適な上記凹凸パターン
を形成し得るものである。
【0037】この光学記録装置において、光源は特に限
定されるものではなく、適宜選択して使用すればよい。
ここでは、波長の異なるレーザ光を出射する複数のレー
ザ光源として、He−Cdレーザ光源1(波長λ:44
2nm)と短波長のKrレーザ光源13(波長λ:35
1nm)を使用した。
【0038】これらの光源より出射されたレーザビーム
は、平行ビームのまま直進してミラーM1,M31で反
射され、変調光学系OM1,OM3に導かれる。
【0039】変調光学系OM1において、He−Cdレ
ーザ光源1から出射されたレーザ光は集光レンズL11
を用いてAOM4aに集光されるが、このAOM4aに
より強度変調され発散されたレーザ光は、レンズL12
によって平行ビーム12になる。
【0040】同様に、変調光学系OM3において、Kr
レーザ光源13から出射されたレーザ光は集光レンズL
31を用いてAOM4cに集光され、このAOM4cに
より強度変調され発散されたレーザ光は、レンズL32
によって平行ビーム32になる。
【0041】上述の平行ビーム32は、ミラーM32に
より反射され、ダイクロイックミラー40(波長選択性
ミラー:波長λ351nm=反射、波長λ442nm=
透過)でさらに反射される。
【0042】一方、平行ビーム12はダイクロイックミ
ラー40に導かれ透過し、平行ビーム32と同一光軸上
に合成される。
【0043】その結果、平行ビーム12,32は移動光
学テーブル7上に水平に導かれ、さらにレンズL3、ミ
ラーM3、対物レンズ6を通り、フォトレジスト8表面
にスポット径の異なる露光ビームが集光される。
【0044】なお、ここでは対物レンズの開口数NAは
0.9に設定した。また、音響光学変調器AOM4a及
びAOM4cには、酸化テルル(TeO2 )を用いた。
これら音響光学変調器AOM4a,AOM4cには、入
力端子から信号がドライバーを介して供給されるが、こ
の信号はピットを形成する場合はEFM(8→14変
調)信号であり、グルーブを形成する場合は一定レベル
のDC信号である。このEFM信号によって、レーザ光
が強度変調(ON/OFF)される。
【0045】上記構成の光学記録装置では、レンズL1
2,L32,L3の焦点距離を変えることにより露光ビ
ームのスポット径を変えることが可能であり、本例で
は、He−Cdレーザにより記録したピット幅は0.4
〜0.8μm、Krレーザにより記録したピット幅は
0.25〜0.5μmであった。
【0046】したがって、この光学記録装置では、レー
ザの切り替えにより、ピット幅を0.25〜0.8μm
の範囲で大きく変えることができ、CD,LD,DVD
等の既存の光ディスクに好適なピット幅(形状)を得る
ことが可能である。
【0047】図2は、上記図1に示す構成の光学記録装
置をさらに改良したものである。具体的には、MD D
ataIIフォーマット等のようにピットと2つのグルー
ブの両方を有する光ディスクの製造プロセスにおいて、
各所望の凹凸パターンをディスク基板の表面に転写する
ためのスタンパを形成するに際し、2つの異なる波長の
光源から出射されたレーザビームをビームスプリッタに
より二分割し、ダイクロイックミラーと偏光ビームスプ
リッタにより同一光軸上に再合成し、4つのレーザビー
ムのスポット径を波長、光学系により変化させ露光する
ことによって、好適な上記凹凸パターンを形成した例で
ある。
【0048】この光学記録装置においては、He−Cd
レーザ光源1より出射されたレーザビームは、平行ビー
ムのまま直進して、ビームスプリッタBS2によって反
射光(S偏光)と通過光(S偏光)に分けられる。
【0049】それらのうち、通過光はミラーM1で反射
され、反射光はそのまま各変調光学系に導かれる。通過
光の変調光学系OM1は、レーザビームを集光レンズL
11を用いてAOM4aに集光する。このAOM4aに
よって強度変調されて発散したレーザ光は、レンズL1
2によって平行ビーム(P偏光)になる。さらに、この
平行ビームはλ/2偏光板9aによりS偏光平行ビーム
12になる。
【0050】反射光も、同様にレンズL21,AOM4
b,レンズL22からなる変調光学系OM2よって平行
ビーム22(S偏光)になる。
【0051】一方、Krレーザ光源13より出射された
レーザビームも、同様に、平行ビームのまま直進して、
ビームスプリッタBS4によって反射光(S偏光)と通
過光(S偏光)に分けられる。
【0052】ここでも通過光はミラーM31で反射さ
れ、反射光はそのまま各変調光学系に導かれる。そし
て、通過光の変調光学系OM3は、レーザビームを集光
レンズL31を用いてAOM4cに集光する。このAO
M4cによって強度変調されて発散されたレーザ光は、
レンズL32によって平行ビーム(P偏光)になる。さ
らに、この平行ビームは、λ/2偏光板9bによりS偏
光平行ビーム32になる。
【0053】反射光も、レンズL41,AOM4d,レ
ンズL42からなる変調光学系OM4よって平行ビーム
42(S偏光)になる。
【0054】次に、上述のP偏光平行ビーム32は、ミ
ラーM32により反射され、ダイクロイックミラー40
でさらに反射される。これに対し、P偏光平行ビーム1
2は、ダイクロイックミラー40に導かれ透過し、平行
ビーム32と同一光軸上に再合成される。
【0055】これらP偏光平行ビーム12,32は、ミ
ラーM2により反射され、移動光学テーブル7上に水平
に導かれ、さらに偏光ビームスプリッタ10、レンズL
3、対物レンズ6を通り、フォトレジスト8表面にスポ
ット径の異なる露光ビームとして集光される。
【0056】同様に、上述のS偏光平行ビーム42は、
ミラーM42により反射され、ダイクロイックミラー4
1でさらに反射される。S偏光平行ビーム22はダイク
ロイックミラー41に導かれ透過し、平行ビーム42と
同一光軸上に再合成される。
【0057】これらS偏光平行ビーム22,42は、ミ
ラーM21によって移動光学テーブル7上に水平かつに
平行に導かれ、ミラーM22で反射され、その進行方向
が90°変換されて偏光ビームスプリッタ10に入射さ
れる。
【0058】そして、そのまま偏光ビームスプリッタ1
0を通過したP偏光平行ビーム12,32と、偏光ビー
ムスプリッタ10で反射されたS偏光平行ビーム22,
42とは、結果的に同一光軸上に再合成されることにな
る。
【0059】したがって、これらビームは、さらにレン
ズL3、対物レンズ6を通り、フォトレジスト8表面に
スポット径の異なる4つの露光ビームとして集光され
る。
【0060】上記装置により、MD DataIIフォー
マット等に対応して、2つのグルーブと1つのピットを
同時に記録する記録技術が可能になる。さらに4つの露
光ビームによる記録技術により、例えば2種類のピット
形状と2種類のグルーブ形状を同時に形成できる。
【0061】本発明の光学記録方法、光学記録装置は、
CD,LD,MOの他、種々のピットまたはグルーブを
有する高密度光ディスク[DVD−ROM,DVD−R
W、高密度MO(5倍密度MO,10倍密度MO等)、
MD DataII等]の製造に適用することが可能であ
る。本発明を適用することで、1台の光学記録装置によ
り、各種フォーマットの光ディスクの製造が可能にな
る。
【0062】以上、本発明を適用した光学記録方法及び
光学記録装置について説明してきたが、例えば装置構成
等は本発明の技術的思想に基いて様々に変形可能であ
る。
【0063】例えば、上記の例ではレーザとしてHe−
Cdレーザ(波長442nm)及び短波長のKrレーザ
(波長351nm)を用いたが、他のレーザ、例えばA
rレーザ(波長488nm,458nm,351nm)
やHe−Cdレーザ(波長325nm)、Krレーザ
(波長413nm)等を用いてもよい。
【0064】また、本発明は、上述した2ビームや4ビ
ームの光学記録方法に限らず、レーザ光源、波長選択性
ミラー(ダイクロイックミラー)、偏光選択性ミラー
(偏光ビームスプリッタ)等の増設により、6ビームや
8ビームの光学的記録方法とすることができる。
【0065】さらに、本発明は、光ディスク原盤の製造
のみならず、信号記録システムやこれら双方の機能を有
するシステム等にも適用可能である。
【0066】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、異なる波長のレーザの切り換えによって対
物レンズが集光するレーザビームのスポット径を変化さ
せることができ、幅の異なるピットやグルーブを容易に
形成することができる。
【0067】また、スポット径の異なる多ビーム(4ビ
ーム、6ビーム、8ビーム等)による光学記録が可能で
あり、各種フォーマットの光ディスクを簡便かつ容易に
製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した光学記録装置の一構成例を示
す模式図である。
【図2】本発明を適用した光学記録装置の他の構成例を
示す模式図である。
【図3】従来の光学記録装置の一例を示す模式図であ
る。
【図4】従来の光学記録装置の他の例を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
1 He−Cdレーザ光源、4a,4b,4c,4d
AOM(音響光学変調器)、6 対物レンズ、8 フォ
トレジスト、10 偏光ビームスプリッタ、13Krレ
ーザ光源、40,41 ダイクロイックミラー、OM
1,OM2,OM3,OM4 変調光学系

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波長の異なる複数のレーザ光をそれぞれ
    光学変調器により記録信号に基づいて強度変調すること
    を特徴とする光学記録方法。
  2. 【請求項2】 上記強度変調されたレーザ光を対物レン
    ズの光軸上で合成することを特徴とする請求項1記載の
    光学記録方法。
  3. 【請求項3】 波長選択性ミラーにより合成することを
    特徴とする請求項2記載の光学記録方法。
  4. 【請求項4】 波長選択性ミラー及び偏光選択性ミラー
    により合成することを特徴とする請求項2記載の光学記
    録方法。
  5. 【請求項5】 各レーザ光をそれぞれ分割し、強度変調
    した後、対物レンズの光軸上で再合成することを特徴と
    する請求項2記載の光学記録方法。
  6. 【請求項6】 波長の異なるレーザ光を出射する複数の
    レーザ光源と、各レーザ光源からのレーザ光を記録信号
    に基づいて強度変調する変調手段と、強度変調されたレ
    ーザ光を対物レンズの光軸上で合成するための光学系と
    を有することを特徴とする光学記録装置。
  7. 【請求項7】 上記光学系は、波長選択性ミラーを備え
    ることを特徴とする請求項6記載の光学記録装置。
  8. 【請求項8】 上記光学系は、波長選択性ミラー及び偏
    光選択性ミラーを備えることを特徴とする請求項6記載
    の光学記録装置。
  9. 【請求項9】 各レーザ光源からのレーザ光を分割する
    光学系を有することを特徴とする請求項6記載の光学記
    録装置。
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