JPH05314543A - 光ディスク原盤記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 グルーブ幅を大きくしながらグルーブノイズ
が少なく、グルーブ変調方式においてもプリフォーマッ
ト信号の分解能を高くできる光ディスク原盤記録装置を
提供すること。 【構成】 レーザ源１０からのレーザビームを第１およ
び第２のビームに分割する第１のビーム分割器１４、第
１および第２のビームを光ディスク原盤３６上に記録す
べきグルーブおよびピットに応じてそれぞれ変調するビ
ーム変調器１７，１８、変調後の第１のビームを同一パ
ワーの第３および第４のビームに分割する第２のビーム
分割器２１、原盤３６上での第３および第４のビームの
相対位置を原盤３６の半径方向において一部で重なり合
うように制御する第１のビーム位置制御系２４と、原盤
３６上での変調後の第２のビームと第３および第４のビ
ームとの相対位置を制御する第２のビーム位置制御系３
１を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク原盤にグル
ーブやピットを記録する光ディスク原盤記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは高密度・大容量のメモリと
して注目され、各種の情報処理システムや、オーディ
オ、ビデオ信号の記録媒体として使用されている。光デ
ィスクは通常、原盤（光ディスク原盤という）からメッ
キ工程を経てスタンパを作製し、このスタンパを用いて
射出成形で大量に複製される。

【０００３】光ディスク原盤は、一般にディスク状基板
の表面にフォトレジスト膜を塗布して構成される。フォ
トレジスト膜にレーザビームを対物レンズで絞り込んで
照射することにより露光を行い、さらにフォトレジスト
膜を現像することによってピットやトラッキング用のグ
ルーブが記録される。

【０００４】光ディスクには、書き込みができない再生
専用ディスク、同じ個所に１回だけ書き込みができる追
記型ディスク、および消去・再書き込みができる書き換
え可能型ディスクがある。光ディスク原盤上には、再生
専用ディスクの場合は記録すべき情報に応じたピットを
形成し、追記型や書き換え可能型ディスクの場合はグル
ーブやプリフォーマット用のピットを形成することにな
る。

【０００５】ここで、光ディスク上のピットやグルーブ
の深さおよび断面形状は、再生時に光ディスクに照射す
るレーザビーム（再生用ビーム）のビーム径との関係で
再生信号に大きな影響を与えるため、システムに応じて
任意に設定可能であることが望まれる。これらのうち深
さに関しては、光ディスク原盤のフォトレジストの塗布
厚により規定できるが、断面形状は記録ビームプロファ
イルとレジスト特性などによって決まり、理想的な矩形
とはならない。γ＝３．３程度の特性を持つレジストを
用いると、現像後にレジストが全て溶解する光量と、溶
解が始まる光量との比は２となる。

【０００６】図７（ａ）に示すように、光ディスク原盤
の露光に用いるレーザビームの強度分布がガウシアンで
ある時、光ディスク原盤および光ディスクに形成される
ピットやグルーブの断面形状は図７（ｂ）に示すように
台形状、つまりピットやグルーブの側面が傾斜した形状
となる。このような断面形状を持つピットやグルーブに
再生用ビームをトラッキングさせると、断面の傾斜した
側面は表面粗さが大きいため、グルーブに起因するノイ
ズ（グルーブノイズという）の原因となる。このため側
面の傾斜が小さくなるように、矩形に近いシャープな断
面形状を持ったピットやグルーブを形成することが要求
されている。

【０００７】ところで、光ディスクにおける記録方式に
は、オンランド記録とイングルーブ記録の二種類があ
る。オンランド記録は、図８に示すようにグルーブ８１
で挟まれたランド部８３にプリフォーマット信号やデー
タに応じたピット８２を記録する方式であり、グルーブ
記録と比較してグルーブノイズが小さく、かつ再生信号
レベルが大きいために、再生Ｃ／Ｎが高いという特徴が
ある。しかし、オンランド記録ではトラックピッチ内に
グルーブ８１とピット８２を並行して形成する必要があ
るため、トラックピッチが狭くなるとグルーブやピット
を正確に形成できなくなり、トラック密度を高めること
が難しいという欠点がある。

【０００８】これに対し、イングルーブ記録では図９に
示したようにグルーブ９１とランド部９３の幅をほぼ等
しく設定し、グルーブ９１内にデータに応じたピットを
記録する方式であるため、オンランド記録と比較すると
トラック密度を高めることができるが、ピットを読み取
るためのビームがグルーブ９１上をトラッキングするこ
とから、グルーブノイズが大きい。また、グルーブ９１
内にデータに応じたピットを記録するために、再生信号
レベルが小さい。グルーブ幅を大きくすればグルーブノ
イズは減少するが、ランド記録に比較すると遥かに大き
いので、再生信号レベルが小さいことと相まって再生Ｃ
／Ｎが低いという欠点がある。

【０００９】書き換え可能型光ディスクの一方式である
ＭＯ（光磁気）ディスクは、標準化された方式ではオン
ランド記録が採用されている。ＭＯディスクは微小なカ
ー回転角の変化を利用して再生を行う方式であるために
再生信号レベルが低いことから、オンランド記録の前述
した特長に着目して再生Ｃ／Ｎの劣化を防いでいるもの
と言われている。

【００１０】書き換え可能型光ディスクのもう一つの方
式であるＰＣ（相変化）ディスクは、オーバーライトも
可能で、ＭＯディスクに比べて光検出器出力での再生信
号レベルが１０〜３０倍も大きい。このためＰＣディス
クでの再生Ｃ／Ｎは、ＭＯディスクのように光検出器の
ショットノイズに依存せず、主にレーザノイズに支配さ
れるので、比較的容易に高い再生Ｃ／Ｎが得られる。こ
のことからＰＣディスクを用いる場合は、オンランド記
録よりトラック密度を高くできるイングルーブ記録の方
が適していると言える。しかし、グルーブノイズが大き
ければ再生Ｃ／Ｎはグルーブノイズで支配されることに
なるため、高トラック密度化を図るためには結局、グル
ーブノイズを低減させなければならない。

【００１１】一方、特公平３−７０２９５号にはイング
ルーブ記録において、図９に示したように、プリフォー
マット部をグルーブの断続（変調）により形成するグル
ーブ変調方式が示されている。図９において、ピット９
２がプリフォーマット部である。この方式はグルーブ間
にプリフォーマット用ピットを形成する必要のあるオン
ランド記録に比べて、高トラック密度化に適している。
しかし、この方式ではグルーブ９１に記録されるデータ
ピットが一般にグルーブ幅より狭く形成され、再生時の
反射光量変化すなわち再生振幅が大きく得られるのに対
し、プリフォーマット部のピット９２はグルーブ９１と
同一幅に形成されることから、再生時のピット９２から
の反射光量変化すなわちプリフォーマット信号の再生振
幅が大きく得られず、分解能が低下してしまうという問
題がある。

【００１２】さらに、イングルーブ記録ではトラッキン
グ信号のＳ／Ｎや記録媒体の信頼性の点から、図９に示
されるようにグルーブ９１の幅はトラックピッチの半分
程度と、オンランド記録方式の場合より広くすることが
望まれ、一方データピットの幅は再生信号レベルを大き
くするために再生ビーム径の１／３程度と狭いことが望
まれる。このためイングルーブ記録では、光ディスク原
盤におけるグルーブの形成は、オンランド記録の場合よ
り径の大きなレーザビームで行われる。

【００１３】しかし、レーザビームの径を大きくする
と、フォトレジスト膜の適性露光条件での光ディスク原
盤上のレーザビームの強度分布の傾斜が緩やかになる。
この結果、露光、現像、光ディスク原盤の回転駆動系な
どで生じる揺らぎがグルーブ幅の揺らぎやグルーブ側面
の傾斜部の表面粗さを増大させ、これがグルーブノイズ
を増大させる原因となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の光ディスク原盤記録装置ではオンランド記録およびイ
ングルーブ記録のいずれの方式においても、グルーブの
幅を大きくしようとすると、グルーブ側面の傾斜部の表
面粗さが大きくなってグルーブノイズが増大し、また特
に従来のグルーブ変調方式ではグルーブ幅とプリフォー
マット幅が同じであるため、プリフォーマット信号の分
解能が低下するという問題があった。

【００１５】本発明は、グルーブ幅を大きくしながらグ
ルーブノイズが少なく、またグルーブ変調方式において
もプリフォーマット信号の分解能を高くできる光ディス
ク原盤記録装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は光ディスク原盤にエネルギービームを照射
してグルーブおよびピットを記録する光ディスク原盤記
録装置において、グルーブを記録するためのエネルギー
ビームとして、光ディスク原盤の半径方向において一部
で重なり合うようにした２つのビームを用いることを骨
子とする。

【００１７】すなわち、本発明ではエネルギービーム源
からのエネルギービームが第２のビーム分割手段により
第１および第２のビームに分割される。第１のビームは
第１のビーム変調手段により光ディスク原盤上に記録す
べきグルーブに応じて変調され、第２のビームは第２の
ビーム変調手段により光ディスク原盤上に記録すべきピ
ットに応じて変調される。第１のビーム変調手段により
変調された第１のビームは、第２のビーム分割手段によ
ってほぼ同一パワーの少なくとも第３および第４のビー
ムに分割される。そして、光ディスク原盤上での第３お
よび第４のビームの相対位置を両ビームが光ディスク原
盤の半径方向において一部で重なり合うように制御する
第１のビーム位置制御手段と、光ディスク原盤上での第
２のビーム変調手段により変調された第２のビームと第
３および第４のビームとの相対位置を制御する第２のビ
ーム位置制御手段が備えられ、これら第１および第２の
ビーム位置制御手段により制御されたビームが光ディス
ク原盤に照射される。

【００１８】ここで、第２のビーム位置制御手段は、例
えば第２のビーム変調手段により変調された第２のビー
ムの位置を第３および第４のビームの中央または該中央
から光ディスク原盤の半径方向に１／２トラックピッチ
分ずれた位置に制御するように構成される。

【００１９】

【作用】このように、本発明では光ディスク原盤の半径
方向において一部で重なるようにした２つのグルーブ記
録用ビーム（第３および第４のビーム）を用いてグルー
ブを記録するため、これら２つのグルーブ記録用ビーム
の間隔を制御することによって、任意の幅をもつ幅広の
グルーブを記録できる。図６はこの様子を示す図であ
り、（ａ）は２つのグルーブ記録用ビームの光ディスク
原盤半径方向における相対位置関係、（ｂ）は記録され
るグルーブを示している。

【００２０】この場合、２つのグルーブ記録用ビームの
それぞれの径は細くてよいので、図７に示したように１
本の太いビームを用いてグルーブを記録する従来技術の
場合に比較して、グルーブ側面の傾斜部は急峻となり、
幅広でありながらグルーブノイズの小さいグルーブが形
成される。

【００２１】一方、ピットはグルーブ記録用のビームと
は別のピット記録用のビーム（第２のビーム）を用いて
記録されるため、このピットをプリフォーマット信号と
することで、プリフォーマット幅はグルーブ幅より狭く
なり、再生振幅つまり分解能の高いプリフォーマット信
号の記録が可能となる。これにより、再生時にオフトラ
ックを起こすことなく、プリフォーマット信号であるア
ドレス情報などを読み取ることができる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る光ディスク原盤
記録装置における光学系の構成を示す図である。

【００２３】図１において、レーザ光源１０からのレー
ザビームは、まず第１のレーザ光軸制御系１１に入射す
る。このレーザ光軸制御系１１は２枚のマイクロモータ
付きミラー１２，１３と図示しないポジションセンサか
らなり、ポジションセンサ出力をマイクロモータの駆動
系にフィードバックすることによって、レーザビームの
光軸を常に一定にするように構成される。

【００２４】レーザ光軸制御系１１を出たレーザビーム
は、ハーフミラー１５とミラー１６からなる第１のビー
ム分割器１４によって、グルーブ記録用ビームＢ１（第
１のビーム）と、ピット記録用ビームＢ２（第２のビー
ム）の２つのビームに分割される。各々のビームＢ１，
Ｂ２は、ＡＯ（音響光学）またはＥＯ（電気光学）変調
器からなる第１および第２のビーム変調器１７，１８に
導かれ、光ディスク原盤３６上に記録すべきグルーブお
よびピットのパターンに応じてそれぞれビーム強度が変
調される。この変調はビームをオン・オフすることで行
ってもよい。

【００２５】ビーム変調器１７で変調されたグルーブ記
録用ビームは、ミラー１９を経てビーム整形器１９によ
りビーム径や断面形状などが調整された後、波長板２２
と偏光ビームスプリッタ２３からなる第２のビーム分割
器２１によって、光量、つまりパワーの等しい２つのビ
ームＢ３，Ｂ４（第３および第４のビーム）に分割され
る。

【００２６】ビーム分割器２１で分割された２つのグル
ーブ記録用ビームＢ３，Ｂ４は、一方のビームＢ３が第
１のレーザ光軸制御系１１と同様に２枚のマイクロモー
タ付きミラー２５，２６と図示しないポジションセンサ
からなる第２のレーザ光軸制御系２４（第１のビーム位
置制御手段）により光軸が制御された後、ハーフミラー
２７によって再び合成される。ハーフミラー２７で合成
された２つのグルーブ記録用ビームは、ミラー２８，２
９を経てハーフミラー３０に導かれる。

【００２７】一方、ビーム変調器１８で光ディスク原盤
上に記録すべきプリフォーマット信号などのピットパタ
ーンに応じて変調されたピット記録用ビームは、第１、
第２のレーザ光軸制御系１１，２４と同様に２枚のマイ
クロモータ付きミラー３２，３３と図示しないポジショ
ンセンサからなる第３のレーザ光軸制御系３１（第２の
ビーム位置制御手段）により光軸が制御され、さらにビ
ーム整形器３４でビーム径や断面形状などが調整された
後、ハーフミラー３０に導かれる。これによりハーフミ
ラー３０において、２つのグルーブ記録用ビームと１つ
のピット記録用ビームが合成される。

【００２８】ハーフミラー３０で合成されたビームは、
対物レンズ３５により絞り込まれて光ディスク原盤３６
に照射される。ビーム整形器３４はレンズ、ピンホー
ル、スリットなどからなり、通常は対物レンズ３５の利
用効率と絞り込み性能を十分に発揮させるために、対物
レンズ３５への入射ビームが対物レンズ３５の口径より
やや大きめの平行光束となるように設計される。

【００２９】光ディスク原盤３６はガラスなどからなる
ディスク状基板３７の上にフォトレジスト膜３８を形成
したものであり、対物レンズ３５から入射されるレーザ
ビームによってフォトレジスト膜３８が露光され、潜像
が形成される。この潜像が現像されることにより、光デ
ィスク原盤３６への記録が完成する。

【００３０】図２（ａ）（ｂ）は、光ディスク原盤３６
のフォトレジスト膜３８上の半径方向における２つのグ
ルーブ記録用ビームおよびピット記録用ビームの相対位
置関係の一例を示す図である。図２（ａ）に示す２つの
グルーブ記録用ビームの相対位置は、光ディスク原盤半
径方向において一部で重なるように制御されている。こ
の制御は、第２のレーザ光軸制御系２４によって行われ
る。また、図２（ｂ）に示すピット記録用ビームは２つ
のグルーブ記録用ビームのちょうど中間に位置するよう
に制御される。この制御は、第３のレーザ光軸制御系３
１によって行われる。

【００３１】図３は、図２（ａ）（ｂ）のビームによっ
てフォトレジスト膜３８を露光して得られた潜像を現像
した後のフォーマットであり、グルーブ４１の一点鎖線
で示す中心線４０上にピット４２が形成されている。こ
こで、２つのグルーブ記録用ビームはフォトレジスト膜
３８上では約０．４μｍに絞り込まれているが、両ビー
ムの間隔を０．２μｍとすることにより、グルーブ４１
の幅を約０．６μｍにまで広げることができる。一方、
ピット記録用ビームはグルーブ記録用ビームと同様に、
約０．４μｍに絞り込まれているが、２つのグルーブ記
録用ビームの中間に位置制御することにより、約０．４
μｍ幅のピット４２をグルーブ４１の中心線４０上に形
成することができる。このようにして、イングルーブ記
録に対応したフォーマットが可能となる。

【００３２】図４（ａ）（ｂ）は、光ディスク原盤３６
のフォトレジスト膜３８上の半径方向における２つのグ
ルーブ記録用ビームおよびピット記録用ビームの相対位
置関係の一例を示す図である。この例では図２と異な
り、ピット記録用ビームは図４（ｂ）に示すように、図
４（ａ）に示す２つのグルーブ記録用ビームの中間から
１／２トラックピッチずれた位置に制御される。この制
御は、同様に第３のレーザ光軸制御系３１によって行わ
れる。

【００３３】図５は、図４（ａ）（ｂ）のビームによっ
てフォトレジスト膜３８を露光して得られた潜像を現像
した後のフォーマットであり、グルーブ５１の一点鎖線
５０で示す中心線と中心線との中間の線上、すなわちグ
ルーブ５１からディスク半径方向に１／２トラックピッ
チずれた位置にピット５２が形成されている。トラック
ピッチは例えば約１．２μｍであり、その場合ピット５
２はグルーブ５１の中心線５０からディスク半径方向に
約０．６μｍのずれた位置に形成される。グルーブ５１
の幅およびピット５２の幅は、図３と同様に設定され
る。このようにして、オンランド記録に対応したランド
フォーマットも可能である。

【００３４】なお、上記の実施例ではグルーブを２本の
レーザビームで記録し、ピットを１本のレーザビームで
記録したが、露光ビームプロファイルの傾斜が急峻であ
るほどノイズが低減できることから、ピットについても
グルーブと同様に２本のレーザビームで記録してエッジ
のシャープなピットを形成するようにしてもよい。ま
た、グルーブについては３本あるいはそれ以上のレーザ
ビームで記録することにより、さらにエッジがシャープ
なグルーブの形成が可能となる。

【００３５】また、以上の実施例では原盤の記録にレー
ザビームを用いたが、レーザビームのような光ビームに
限られず、例えば電子ビーム、イオンビームといった荷
電ビームや、Ｘ線ビームなど、他のエネルギービームを
用いてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように本発明の光ディスク原
盤記録装置によれば、幅広であってもグルーブ側面形状
のだれが少なく急峻なグルーブを記録することができる
ため、グルーブノイズが小さく、またピット幅をグルー
ブ幅より狭くできるため、グルーブ変調方式において分
解能の高いプリフォーマット信号の再生が可能な光ディ
スクを作製することができる。

【００３７】また、プリフォーマット信号のピットをト
ラッキング中心に記録できるため、イングルーブ記録、
オンランド記録いずれの方式の光ディスクにおいても、
オフトラックすることなくアドレス情報などを読み取る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光ディスク原盤記録装
置の光学系の構成を示す図

【図２】同実施例における光ディスク原盤上の各ビーム
の照射状態を示す図

【図３】図２に対応する光ディスク原盤上の現像後のフ
ォーマットを示す図

【図４】同実施例における光ディスク原盤上の各ビーム
の照射状態を示す図

【図５】図４に対応する光ディスク原盤上の現像後のフ
ォーマットを示す図

【図６】同実施例におけるグルーブ記録用ビームとグル
ーブの断面形状を示す図

【図７】従来の技術におけるグルーブ記録用ビームとグ
ルーブの断面形状を示す図

【図８】オンランド記録方式による光ディスク上のフォ
ーマットを示す図

【図９】イングルーブ記録方式による光ディスク上のフ
ォーマットを示す図

【符号の説明】

１０…レーザ光源 １１…第１レー
ザ光軸制御系 １４…第１のビーム分割器 １７…第１のビ
ーム変調器 １８…第２のビーム変調器 ２１…第２のビ
ーム分割器 ２４…第２のレーザ光軸制御系 ３１…第３のレ
ーザ光軸制御系 ３０…ハーフミラー ３５…対物レン
ズ ３６…光ディスク原盤 ４０…グルーブ
中心線 ４１…グルーブ ４２…ピット ５０…グルーブ中心線 ５１…グルーブ ５２…ピット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ディスク原盤にエネルギービームを照射
   してグルーブおよびピットを記録する光ディスク原盤記
   録装置において、 エネルギービーム源と、 前記エネルギービーム源からのエネルギービームを第１
   および第２のビームに分割する第１のビーム分割手段
   と、 前記第１のビームを前記光ディスク原盤上に記録すべき
   グルーブに応じて変調する第１のビーム変調手段と、 前記第２のビームを前記光ディスク原盤上に記録すべき
   ピットに応じて変調する第２のビーム変調手段と、 前記第１のビーム変調手段により変調された第１のビー
   ムをほぼ同一パワーの少なくとも第３および第４のビー
   ムに分割する第２のビーム分割手段と、 前記光ディスク原盤上での前記第３および第４のビーム
   の相対位置を前記光ディスク原盤の半径方向において両
   ビームが一部で重なり合う関係に制御する第１のビーム
   位置制御手段と、 前記光ディスク原盤上での前記第２のビーム変調手段に
   より変調された第２のビームの位置を制御する第２のビ
   ーム位置制御手段と、 前記第１および第２のビーム位置制御手段により制御さ
   れたビームを前記光ディスク原盤に照射する手段とを備
   えたことを特徴とする光ディスク原盤記録装置。
2. 【請求項２】前記第２のビーム位置制御手段は、前記第
   ２のビーム変調手段により変調された第２のビームの位
   置を前記第３および第４のビームの中央または該中央か
   ら前記光ディスク原盤の半径方向に１／２トラックピッ
   チ分ずれた位置に制御す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。