JPH01269250A

JPH01269250A - ディスク

Info

Publication number: JPH01269250A
Application number: JP63095514A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yanagihara; 仁柳原; Hiroshi Nogami; 博志野上; Nobuhiro Tokujiyuku; 徳宿　伸弘; Masaharu Ishigaki; 正治石垣; Yukio Fukui; 幸夫福井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-26
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2713974B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、光学的な情報（信号）の記録再生が可能なサ
ンプルサーボ（ＳＳ）方式対応の光ディスクに関し、特
に、記録エリアの範囲内でピット信号変調度（トラッキ
ング誤差信号およびピット変調度）をほぼフラットとす
る元ディスクと、この元ディスクにピットを形成するピ
ット形成方法とに関する。

〔従来の技術〕

元ディスクを使用した情報の記録再生装置におけるトラ
ッキング方式には、連続サーボ方式とサンプルサーボ方
式とがある。これらの方式については１９８６年１２月
１５日付で発行された日経エレクトロニクスの第１６３
頁から第１７０頁に記載された「連続溝方式とサンプル
サーボ方式の２本立てに」や、昭和６２年１２月５日付
で発行された、財団法人光産業技術振興協会元ディスク
懇談会と社団法人情報処理学会情報規格調査会とによる
「光デイスク標準化動向説明会資料」に述べられている
。連続溝サーボ方式は以前から開発されてきた方式であ
る。一方、サンプルサーボ方゛　　式はトラッキング安
定性の良い点が注目されて、最近活発に開発されている
方式である。

従来のサンプルサーボ方式の記録再生装置に使用される
光ディスクについて、第２図を用いて説明する。

第２図は光ディスクの模式平面図とその局部拡大図を示
したものである。図示のごとく、元ディスクのディスク
基板１１の読取面１６上にトラック１７．１８が設けら
れている。このトラック１７．１Ｂを記録再生装置の光
ヘッド（図示せず）が走行するものである。そして、サ
ンプルサーボ方式ではトラック１７．１８の所々にトラ
ッキング用のサンプルマーク１２，１３が設けられてい
る。このサンプルマーク１２．ｉ３は、トラック１７．
１８を中心としてディスク半径方向く振り分けられて配
置された、ウォブルピットとして形成される。前記した
元ヘッドはクオプルピット１２．１３からの反射光量が
同じくなる点をトラック１７．１８の中心として検知し
、この点を走行位置として設定する。なお、破線で示し
たトラック１７．１８は配置の一例でありて、実際には
多数設けられている。第２図の局部拡大図では、他のト
ラックにおけるウォブルピット１２．１３についても記
載した。またクロックピット１４は、記録再生装置忙よ
って後に記録されるデータピット（図示せず）の検知を
行うために設けられたものである。さらに、ディスク基
板１１はプラスチックまたはガラスなどからなるレプリ
カ基板である。

ウォブルピット１２．１５およびクロックピット１４の
ディスク周方向の長さ、すなわちピット長ｔは前記元ヘ
ッドの走行時間に換算すると９０ｎｓＫなる。ピット長
ｔの実寸法はディスク半径ｒを５０ｍｍとし、元ディス
クの回転数を１８０Ｏｒｐｍとすると約（Ｌ５μｍとな
る。またディスク半径ｒを６０ｍｍにすると、ピット長
ｔは約１．０μｍになる。一方、これらのピットの光学
的な深さは、光ヘッドに使用される読取シレーザの波長
をλとするとλ／４になる。ここで波長λは通常８３０
ｎｍに選ばれるものである。このようなピットが設けら
れたサンプルマーク領域は、１回転（１トラツク）当９
１０００〜３０００箇所が必要であり、通常は１５７６
箇所となっている。また、サンプルマーク領域以外の部
分、すなわちセクタアドレス部１５は１トラツクに３２
箇所ある。このセクタアドレス部１５にはアドレスを示
すピット（図示せず）が設けられる。

このようなサンプルサーボ方式に対応した元ディスクの
ウォブルピット１２．１５およびクロックピット１４は
、ビデオディスクあるいはコンパクトディスクと同様に
、ホトレジスト膜を形成したプラスチックまたはガラス
などの原盤上に、細く絞ったカッティング用レーザ光を
照射し、照射後の原盤を現像することにより形成される
＝そして、カッティングマシンによるカッティング用レ
ーザ光の照射パワーＰＲは、元ディスク原盤の読取面上
の任意の点における線速度をＶとし、レーザ光の照射密
度をＪとした場合に％　ＰＢ　”＝　Ｊｖを満たすよう
に制御される。

第６図にこの場合のピット長ｔＦｃ対する、ディスク半
径方向のピットの幅（以後、ピット幅と呼ぶ）Ｗの測定
値を示す、第２図および第３図から分かるように、通常
のカッティングマシンではピット長ｔが長くなるとピッ
ト幅Ｗも大きくなる。

したがって、一定の角速度で回転させて使用するサンプ
ルサーボ方式の元ディスクにおいては、第２図に示した
ように、ウォブルピット１２．１３およびクロックピッ
ト１４０ピツト長ｔは光ディスクの内周側と外周側とで
異なってしまう、同様に、そのピット幅Ｗも内外周で異
なってしまう。

さらに言えば、光ディスクの読取面上に形成されるピッ
ト長ｔがカッティング用レーザ光のビームスポット径よ
）小さい場合、ピット長ｔが短いほど形成されるピット
幅Ｗは狭くなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の従来技術では、元ディスク用原盤の作製時に、ピ
ット長ｔとピット幅Ｗとが元ディスクの内外周で異なっ
て形成される。すなわち、外周側のピットが大きくなる
。このために１光デイスクの再生時において読取面上の
記録エリアの範囲内でピット信号変調度（トラッキング
誤差信号およびピット変調度）が変わってしまうという
現象が生じている。つまシ、従来技術ではこの点につい
ての配慮がなされてい々かった。

本発明の第１の目的は、記録エリアの範囲内でピット信
号変調度がｔｌぼフラットにされる光ディスクを提供す
ることＫある。そして、第２の目的は、この元ディスク
にピットを形成するピット形成方法を提供するととＫあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、以下に示す２つの手段の少なくとも一方を
採用することで達成される。すなわち、ピット面積をピ
ットのディスク半径方向の幅（ピット幅）とディスク周
方向の長さ（ピット長）との積とすると、（Ａ）　　ディスク半径方向の内周側ピットのピット幅
Ｗ１と外周側ピットのピット幅Ｗ０との関係を、ピット
面積をほぼ一定に保ちながら、Ｗｌ〉Ｗｏとして元ディ
スク原盤にピットを形成する手段。

（Ｂ）　　内周側ピットのピット幅Ｗ１と外周側ピット
のピット幅Ｗ０との関係を、Ｗ１中ｗ０として光デイス
ク原盤にピットを形成する手段。

である。そして、これらの手段を用いて形成されたピッ
トを有する元ディスクにより、上記目的は達成される。

また、元ディスク原盤にピットを形成するピット形成方
法については、特に、以下に示す３つの手段を採用する
ことにより、上記目的を達成できる。すなわち、（ＤＪ　　元ディスク原盤にカッティング用レーザ光を
照射するレーザ照射手段。

（Ｅ）　　カッティング用レーザ光の照射パワーを、第
１の照射密度Ｊ、と線速度Ｖとの積（Ｊｌ、）に第２の
照射密度Ｊ。′を加え之関数（Ｊ、Ｖ−）−Ｊｏ’）に
よって制御する照射パワー制御手段。

である。

〔作用〕

第４因にピット面積とピット信号変調度（トラッキング
誤差信号およびピット変調度）との関係を表わす実験デ
ータが示されている。第４図によると、トラッキング誤
差信号訃よびピット変調度は、ピット面積に対してそれ
ぞれ最大値を持ち、この最大値付近ではピット面積の変
化に対するこれらの変化分（微分値）が小さくなってい
る。したがって、トラッキング誤差信号およびピット変
調度をバラツキが少ない状態で砥ぼ一定とするには、こ
れらの最大値に対応するピット面積にピットを設定する
ことが有効である。また、ディスク周方向のピット長ｔ
は、ディスク半径方向の内外周で異なシ、外周側のピッ
ト長ｔ０が内周側のピット長ｔ１よシも長くなる。この
結果、前記の手段（Ａ）を採用することにより、内周側
ピット幅ｗ１を外周側ピット幅Ｗ０よシも長くすれば、
内周側のピット面積と外周側のピット面積とをほぼ同じ
にすることができる。なお、ピット長ｔ０とピット幅Ｗ
ｉとを同一寸法に、かつピット長ｔ１とピット幅Ｗ０と
を同一寸法に設定することが好ましい。さらに、第４図
において、ピット面積（ｔｘＷ）をα３５μ−程度にす
るとトラッキング誤差信号かはぼ一定となるので好まし
い、さらに、トラックの間隔Ｔｒが十分に大きい場合に
は、トラッキング誤差信号の最大値とピット変調度の最
大値との中間に位置するピット面積を採用することもで
きる。

また、第５図にピット幅Ｗとトラッキング誤差信号との
関係を表わす実験データが示されている。

ここでピット長ｔは約０．５〜１．０μｍである。

第５図から分かるように、トラッキング誤差信号はピッ
ト幅Ｗに対しても最大値を有しておシ、この最大値付近
ではピット＠Ｗの変化に対する変化分が小さくなってい
る。したがって、トラッキング誤差信号をバラツキが少
ない状態で一定とするには、ピット幅に最適値（トラッ
キング誤差信号の最大値に対応するピット幅の値）が存
在している。つまり、トラッキング誤差信号のみを一定
にする場合には、前記の手段ｆＢｌを採用して、ピット
幅Ｗを最適値付近でほぼ一定にするだけでよい。

そして、第５図においてピット幅Ｗの最適値はほぼ［１
５μｍである。

なお、第４図および第５図の測定諸元は次のとおりであ
る。ピット形成諸元については、対物レンズ（後述する
）の開口数ＮＡが約α７、レーザ光の強度がスポット中
心の１／２に低下する径であるビームスポット径φは約
［Ｌ９μｍ、トラックピッチＴｒは１．５μｍ、ピット
長ｔは約ｃＬ５〜１゜Ｑｔｔｒｎ、光学的ピット深さ（
λ／４）は、ディスク基板として屈折率が約１．５９の
ポリカーボネートを用いたときに、約１３α０ｎＩｎで
ある。また、再生光学系諸元についてはＮＡが約０．５
、レーザ波長λは約８３０ｎｍ、レーザのビーム径φは
約１．５μｍであり、そのビーム断面積は約１．８μ−
である。

次に、ピット形成方法に関する前記手段（Ｃ）　、　（
Ｄ）。

（Ｅ）の作用について述べる。まず、回転手段は線速度
Ｖで光デイスク原盤を回転させるので、ピットを形成す
べき原盤の位置が更新される。レーザ照射手段はピット
を形成すべき原盤の位置にカッティング用レーザ光を照
射するので、原盤にピットを形成する。照射パワー制御
手段はカッティング用レーザ光の照射パワーを関数（、
Ｔ、　ｖ＋ＪＯ’　）　ＩＣよって制御するので、ディ
スク半径方向の位置に応じて、形成されるピットの寸法
を変化させる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例におけるサンプルサーボ
方式光ディスクの模式平面図と局部拡大図を示すもので
ある。第１図において、ディスク基板１はポリカーボネ
ート（ｐｃ）よりなり、その中央に設けられた孔６の内
径φ１は１５ｍｍ。

ディスク基板１の外径φ。は１３０ｍｍ、厚さｔはｔ　
２　ｍ　ｒｎであシ、データエリア７は半径ｒが３０〜
６０ｍｍの範囲とした。またトラックピッチＴ、は１．
５μｍ１元学的ピット深さ（λ／４）は、ｐｃの屈折率
が約１．５９として、約１５（ＬＯｎｍである。ここで
、レーザ波長λは８３０部ｍである。そして、カッティ
ング用レーザ光源としては、レーザ波長λ。が４４１．
６ｎｍであるヘリウムカドミウム（Ｈ，−Ｃｄ）レーザ
発生装置が盾屯れる。

また、ホトレジストとしてはポジ型レジストが用いられ
る。図中の５は第２図の１５と同様のセクタアドレス部
である。

第１図の下部に記載された局部拡大図は、横軸側に半径
ｒ＝５０ｍｍＩＣおけるトラックの一部分（ｒ３０部）
と、半径ｒ＝６０ｍｍにおけるトラックの一部分（１６
０部）とをとシ、縦軸側には採用した手段（Ａ）および
手段（Ｂ）をとって示したものである。

ここで、２および５は第２図の１２．１３と同様のウォ
ブルピットであシ、４は第２図の１４と同様のクロック
ピットである。まず、前記した手段（Ａ）を採用した場
合について述べる。この場合にはｒ５０部のピット幅Ｗ
１＝　Ｗ、と１６０部のピット幅Ｗ０＝Ｗ２との関係は
Ｗ、＞Ｗ２と設定するものである。なお、本実施例では
内周側ピッ）＠Ｗ。

を約［１７μｍ１外周側ピット幅Ｗ２を約１３５μｍＫ
設定してピットを形成し、ピット面積をほぼα３５μ−
一定とした。

さて、所定面積のピットを形成する方法について述べる
ことにする。一般にピット寸法はカッテインク時のレー
ザ光の照射パワーＰに比例している。また、第３図に示
したように、従来の照射パワー制御方式（ＰＢ＝Ｊｖ）
によってピットを形成すると、内周側ピット幅Ｗ１が狭
くなり、外周側ピット幅Ｗ０が広くなる。そこで、照射
パワー制御方式として照射パワーＰを定数Ｊ。中２．７
ｍＪに設定する方式を採用し、回転させたディスク原盤
に対してカッティングを行う、この結果、ピット面積が
ほぼ一定となシ、ピット幅の関係はＷｌ＞Ｗ２　となる
。この結果として、記録エリア内で、トラッキング誤差
信号およびピット変調度がそれぞれ約４０％、約７０％
と一定な光ディスクを作製することができる。

以上に述べた第１の実施例においては、ピット面積をα
３５μ−一定としたが、ピット面積α２〜α８μ−でも
十分なトラッキング誤差信号およびピット変調度が得ら
れた。この時のピット面積は再生光のビーム面積１．８
μ−の１０〜４５％に相当している。

なお、照射パワー制御方式として照射パワーＰの大きさ
を制御する場合について述べたが、ピットカッティング
時間Ｔを制御するととＫよっても一定のピット面積を得
ることができる。

従来のピットカッティング時間Ｔ０二９ｏｎ８に対する
補正（制御）後のピットカッティング時間ＴＡ、　ＴＢ
、　Ｔｏについてタイムチャートを第７図に示す、第７
図において横軸は時間であ＊→、縦軸はカッティング用
レーザ光の照射オンを示すものである。従来のピットカ
ッティング時間Ｔ０は破線で示されている。また、この
タイムチャートにおいては、左側からウォブルピット２
のピットカッティング時間Ｔ０、ウォブルピット３の時
間Ｔ０、クロックピット４０時間Ｔ０の順に記載した。

第７図（ａ）はｒｈｏ部でのピットカッティング時間Ｔ
Ａ＝１２０ｎａを示すものである。

第７図（ｂ）は元ディスクの半径ｒ＝４５ｍｍｌｃおけ
るトラックの一部分（１４５部）でのピットカッティン
グ時間ＴＢ＝８５ｎｓを示すものである。

第７図（Ｑ）は１６０部でのピットカッティング時間Ｔ
、＝５０ｎａを示すものである。このように時間Ｔ。を
光ディスクの半径ｒの値にともなって、時間ＴＡ、　Ｔ
Ｂ、　Ｔ、と補正していく場合においても、はぼ一定の
ピット面積（α３５μ−）が得られる。

次に、第１図において、前記した手段（Ｂ）を採用した
場合について述べる。この場合には、１６０部のピット
幅Ｗ１＝　Ｗ３と１６０部のピット幅Ｗ０＝Ｗ４との関
係はＷ３キＷ４に設定するものである。なお、本実施例
ではＷ、キＷ４キ（Ｌ５μｍに設定してピットを形成し
た。

さて、所定ピット幅Ｗのピットを形成する方法について
第６図を用いて説明する。第６図はディスク半径ｒに対
するレーザ照射パワーＰを、照射パワー制御方式ごとに
記載したものである０図中の破線は従来の照射パワー制
御方式（ＰＢ　＝　Ｊ　ｖ　）を示すものであり、実線
は所定面積のピットを作製する場合に用いた本発明の照
射パワー制御方式（Ｐ＝Ｊｏ）を示すものである。そし
て、第６図中の一点鎖線は、今回、記録エリア内におけ
るピット幅Ｗを一定にするために用いた、本発明の照射
パワー制御方式（Ｐ＝Ｊ１ｖ−）−Ｊｏ’　）を示すも
のである。ここでＪ、、Ｊ。’はレーザ光の照射密度で
ある。この方式（Ｐ”Ｊｌｖ　＋　Ｊｏ）において、Ｊ
、キ（Ｌ　６５　ｍ　Ｊ　ＨＪＯ’中１．７　ｍ　Ｊ　
　と設定して回転させたディスク原盤に対してカッティ
ングを行った。このようにしてカッティングを行うと、
ピット幅Ｗがほぼ一定となシ、ピット幅の関係はＷ５中
Ｗ４となる。この結果として、記録エリア内で、トラッ
キング誤差信号およびピット変調度がそれぞれ約３５〜
４０％、約６０〜８０％とほぼ一定な元ディスクを作製
することができ次。

なお、ピットカッティング時間Ｔを制御することＫよっ
てもほぼ一定のピット幅Ｗを得ることができた。これを
第７図の場合に適応させて述べると、１３０部でのピッ
トカッティング時間ＴＡは１２０ｎａ、１４５部でのピ
ットカッティング時間ＴＢは１０５ｎｓ、１６０部での
ピットカッティング時間Ｔ、は９０ｎ８となる。このよ
うに従来のピットカッティング時間Ｔ０を光ディスクの
半径ｒの値にともなって、時間ＴＡＩＴＢ、Ｔ、と補正
していく場合においても、はぼ一定のピット幅（α５μ
ｍ）が得られる。

また、以上の実施例では光ディスクの読取面上で、ピッ
トが円形またはピット幅Ｗよりピット長ｔが長くなるも
のについて述べたが、カッティング用レーザ光のディス
ク周方向（トラック方向）に対するビームスポット径を
最短ピットよシも小さくシ、ピット幅Ｗがピット長ｔよ
シ長いピットを形成してもピット幅Ｗを内外周で一定と
することができる。この実施例を第８図に示す。

第８図は、第２因と同様に元ディスクの模式平面図と局
部拡大図を示したものであって、８１はディスク基板、
８２および８３はウォブルピット、８４はクロックピッ
ト、８５はセクタアドレス部である。この第８図の実施
例においてもピット信号変調度のほぼ一定な光ディスク
を得ることができる。さらに１　カッティング時のビー
ムスポット径を最小ピット長と同等になるように、光学
系を用いて絞り込んでいっても同様の効果が得られる。

さて、本発明の元ディスクのピット形成に使用するカッ
ティングマシンについて、−例を挙げて簡単に説明する
。

第９図は本発明で使用するカッティングマシンの構成図
である０図示のカッティングマシンでは、ピットを形成
するにあたって、まず、読取面上にホトレジスト膜２９
を有するガラス原盤２８を、回転手段（図示せず、）を
用いて一回転中心軸３０まわシに回転させる。さらに、
光偏向器２６および対物レンズ２７などからなるヘッド
移動部２５を、ガラス原盤２８の回転にともなって、半
径方向に移動させる。ここで、ヘッド移動部２５の移動
は、一回転で１トラックピッチ分である。このような機
械系の動作状態において、ヘリウムカドミウム（Ｈａ−
Ｃｄ）レーザ発生装置２１はレーザ光２０を出力する。

とのレーザ光２０は、順に照射パワー制御器２−２、ミ
ラー２３、コリメートレンズ２４、光変調器３１、コリ
メートレンズ３２、ミラー３３を通ってヘッド移動部２
５に入射する。このヘッド移動部２５に入射したレーザ
光２０′は光偏向器２６と対物レンズ２７を経てホトレ
ジスト膜２９に照射される。この結果としてカッティン
グが行なわれ、ピットが形成されるわけである。

第６図などで説明したレーザ照射パワーＰの制御（Ｐ　
＝　Ｊｌ　ｖ＋　ＪＯ’　）は照射パワー制御器２２で
行われる。線速度Ｖの設定は、ヘッド移動部２５の位置
をボテンシ璽メータ（図示せず）で検出し、この検出値
に基づいて設定した（ただし、この方法に限るものでは
ない）、また、光変調器３１は、第７図のピットカッテ
ィング時間Ｔｃに示したようなタイミングで、カッティ
ング用のレーザ光２０の照射オン、照射オフの制御（変
調）を行う。

そして、光変調器３１により変調されたレーザ光２０’
は、光偏向器２６によって偏向される。この偏向は、ウ
ォブルピットを形成するときにのみ行うものであって、
トラックを中心としたディスク半径方向の対称位置に、
カッティング用レーザ光を照射するために行うものであ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、サンプルサーボ方式対応の光ディスク
において、記録エリアの範囲内のピット信号変調度をほ
ぼ一定（フラット）にすることができるので、品質の高
い光ディスクを提供できる。

また、本発明のピット形成方法によれば、光デイスク原
盤の半径方向の位置における線速度Ｖに応じ、カッティ
ング用レーザ光の照射パワーを関数（Ｊ　＋　Ｖ　＋　
Ｊ　ｏ’　）　Ｋよって変えるので、前記した光ディス
クに適した形状のピットを形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第８図はそれぞれ本発明による実施例の元
ディスクの模式平面図および局部拡大図、第２図はサン
プルサーボ方式を適用した従来の元ディスクの模式平面
図および局部拡大図、第５図〜第７因は本発明を説明す
るための特性図、第９因は本発明の元ディスクのピット
形成に使用するカッティングマシンの一例を示す構成図
である。１．１１．８１・・・ディスク基板、２　、５　、１２
゜１３．８２．８３・・・ウォブルピット、４，１４゜
８４・・・クロックピット、５，１５．８５・・・セク
タアドレス部。第　１　図第　２図ピット　　　　　　　　　　ピット第３１２１ピット久ノＣＰ哨）第　６（２１テ゛イスフ４ネＬと（重量）梧４０第　５０ピ１．トナ４ｖノＣＰＩＩ）第　８０

Claims

【特許請求の範囲】１、光ヘッドにより光学的に情報信号を読取られる形態
で、読取面に複数のピットが設けられる光ディスクにお
いて、ディスク半径方向の内周側に配置された前記ピッ
トの幅を外周側に配置された前記ピットの幅と同等以上
の長さに設定した前記複数のピットが設けられているこ
とを特徴とする光ディスク。２、前記ピットのディスク半径方向の幅とディスク周方
向の長さとの積から算出されるピット面積が、個々の前
記ピットにおいて等しく設定されていることを特徴とす
る請求項１記載の光ディスク。３、前記光ヘッドがディスク再生光を前記読取面に照射
したことにより生じるスポットの、スポット面積に対す
る個々の前記ピット面積の割合が１０〜４５％に設定さ
れていることを特徴とする請求項１記載の光ディスク。４、前記ピットのディスク半径方向の幅がディスク周方
向の長さよりも長く設定されていることを特徴とする請
求項２記載の光ディスク。５、請求項１または請求項２、または請求項３記載の光
ディスクにピットを形成するピット形成方法であって、
次の各工程からなるピット形成方法。（イ）光ディスク原盤を、その面上の半径方向の位置に
おける線速度を所定値ｖとして、回転させる第一工程。（ロ）前記原盤にカッティング用レーザ光を照射する第
二工程。（ハ）前記レーザ光の照射パワーを、第１の照射密度Ｊ
＿１と線速度ｖとの積（Ｊ＿１ｖ）に第２の照射密度Ｊ
′＿０を加えた関数（Ｊ＿１ｖ＋Ｊ′＿０）によって制
御する第三工程。