JPH10112075A

JPH10112075A - 情報記録媒体及び原盤製造方法

Info

Publication number: JPH10112075A
Application number: JP8266159A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suganuma; 洋菅沼
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1996-10-07
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】新たな原理に基づいた超高密度の情報記録が
可能で、原盤（レプリカ）を製造してこの原盤を用いた
射出成型手段により作製でき、再生専用の光ディスクと
して量産することに適した情報記録媒体を提供する。【解決手段】基板１上に形成されたグルーブ３に沿う
単位領域４毎に、偏光依存性を有する微細構造（波長オ
ーダの凹凸格子構造）を形成する。微細構造は、反射防
止膜、偏光子、波長板、屈折率分布型レンズなどの機能
を有し、格子の方向によって、多値の情報を記録するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多値の情報の記録
が可能となされた情報記録媒体に関する技術分野に属す
る。また、本発明は、上記情報記録媒体を作製するため
の原盤を製造する原盤製造方法に関する技術分野に属す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、情報記録媒体として、いわゆるピ
ットディスク、光磁気ディスク、相変化型光ディスクの
如く、種々の方式の光ディスクが提案されている。

【０００３】上記ピットディスクは、射出成型手段によ
り、記録された情報に応じた微細な凹凸（ピット）を有
するディスク基板を作製し、このディスク基板上にアル
ミニウム膜の如き金属反射膜を被着形成して作製された
ものである。このピットディスクは、上記ピットにレー
ザ光束を照射したときに生ずる散乱に起因する該ピット
の有無に依る反射率の違いより、情報の読み出しが行わ
れるものである。すなわち、このピットディスクにおい
ては、上記ピットの有無が“０”と“１”とのデジタル
信号を表す。

【０００４】また、上記光磁気ディスクは、ディスク基
板上に磁性材料層が被着形成されて構成されている。こ
の光磁気ディスクにおいては、上記磁性材料の磁化方向
に応じて該磁性材料層に照射された光束において生ずる
カー効果による偏光方向の回転を検出することにより、
情報の読み出しが行われるものである。すなわち、この
光磁気ディスクにおいては、上記磁性材料層における磁
化方向（上向き、または、下向き）が“０”と“１”と
のデジタル信号を表す。

【０００５】そして、上記相変化型光ディスクは、ディ
スク基板上に形成された信号記録層における結晶とアモ
ルフォスとの複素屈折率の違いに起因する反射率の違い
の有無を検出して、情報の読み出しが行われるものであ
る。すなわち、この相変化型光ディスクにおいては、結
晶状態であるかアモルフォス状態であるかが“０”と
“１”とのデジタル信号を表す。

【０００６】このような光ディスクは、動画情報、音声
情報、コンピュータ用データの如き種々の情報を記録す
る記録媒体として用いられている。そして、このような
光ディスクにおいては、記録情報の高密度化、大容量化
とともに、量産性及び低コスト性が要求されている。

【０００７】従来の光ディスクにおける情報記録密度
は、情報の書き込み及び読み出しに用いる光束（レーザ
光束）の波長と、この光束を該光ディスクの信号記録面
上に集光させる対物レンズの開口数（ＮＡ）とによって
規定されている。したがって、上記光束の短波長化及び
上記対物レンズの高ＮＡ化によって、上記光ディスクに
おける記録情報の高密度化を図ることができる。

【０００８】しかし、上記光束の短波長化及び上記対物
レンズの高ＮＡ化のどちらも、現在の技術水準における
限界が見え始めている。そこで、新たな原理に基づいた
超高密度の情報記録方式が模索されている。例えば、ホ
ログラフィを用いた多重記録（J.F.Heanue,M.C.Bashaw,
L.Hesselink."Volume Holographic Strage and Retriev
al of Digital Data,"Science,Vol.265,pp749-752,5 Au
gust 1994）、多層構造を用いた３次元記録（例えば、
K.Rubin,H.Rosen,T.Strand,W.Imaino,W.Tang,"Multi-La
yer Volumetric Storage",Optical Data Storage 1994
Technical Digest series vol 10.p.104,May 1994,J.H.
Strickler and W.W.Webb,"Three dimensional optical
data storage in refractive two-photon point excita
tion",Optica Letter,16,22,pp.1780-1783(1991)な
ど）、近接場光学を用いた表面記録（E.Betzig et al A
ppl.Phys.Lett.61(1992)142）等が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な、ホログラフィを用いた多重記録や、多層構造を用い
た３次元記録や、近接場光学を用いた表面記録は、いず
れも、いわゆる記録型の光ディスク（ユーザが情報の記
録を行う光ディスク）のための記録方式である。したが
って、これらの記録方式を採用した光ディスクは、情報
の記録を行うにあたって、１枚毎に個別の情報の記録操
作が必要であり、再生専用の光ディスクとして量産する
ことに適していない。すなわち、これらの記録方式を採
用した光ディスクにおいては、上述のピットディスクの
作製において採用されているような、レプリカ（原盤）
を製造してこのレプリカを用いた射出成型手段により作
製するという手段を採れないのである。

【００１０】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、新たな原理に基づいた超高密度
の情報記録が可能であり、かつ、原盤（レプリカ）を製
造してこの原盤を用いた射出成型手段により作製すると
いう手段が採用できて再生専用の光ディスクとして量産
することに適した情報記録媒体の提供という課題を解決
しようとするものである。

【００１１】また、本発明は、上記本発明に係る情報記
録媒体を射出成型手段により作製するにあたって使用さ
れる原盤を製造する原盤製造方法の提供という課題を解
決しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る情報記録媒体は、光束を照射されてこ
の光束を反射したときに該反射光束の状態について偏光
方向依存性を有する微細構造を有して構成されている。

【００１３】本発明に係る情報記録媒体における微細構
造としては、例えば、波長オーダの周期を持つ超微細回
折格子が挙げられる。このような超微細回折格子が構造
複屈折を有することは、古くから知られており（例え
ば、Ｍ．ボルン、Ｅ．ウォルフ著、「光学の原理II
I」、ｐ．１０３０〜１０３３に記載されている）、ま
た、このような構造は蛾の目などに見いだされていた。

【００１４】そして、このような超微細構造を用いれ
ば、反射防止膜（例えば、Daniel H.Raguin et al."Ant
ireflection structured surfaces for the infrared s
pectral region ,"Appl.Opt.32,1154-1167(1993)）、偏
光子（例えば、M.G.Moharam and T.K.Gaylord,"Rigorou
s couple-wave analysis of metallic surface-reliefg
ratings,"J.Opt.Soc.Am,3,1780-1787(1986)）、波長板
（例えば、ＬｕｃｉｌａＨ．Ｃｅｓｃａｔｏｅｔ
ａｌ．”Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｑｕａｒｔｅｒｗａ
ｖｅｐｌａｔｅｓ，”Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．２９，３２
８６−３２９０（１９９０））、屈折率分布型レンズ
（例えば、ＭｉｃａｅｌＷ．Ｆａｒｎ，”Ｂｉｎａｒ
ｙｇｒａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，”Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ，３１，
４４５３−４４５８（１９９２））などの機能を実現で
きることが、近年の研究によって明かにされている。

【００１５】なお、このような微細構造は、すでに、赤
外光に対して使える偏光子としては実用化されている
（例えば、島津製作所社製のもの）。この背景には、近
年、微細加工技術（ＵＶレーザや電子線露光法などを用
いたマイクロリソグラフィ、ホログラフィ露光法、ダイ
ヤモンドターニングを用いたルーリング、ガラスやプラ
スチックを用いたモールディングや紫外線硬化による複
製作製技術など）の進歩によって、サブミクロンの構造
まで実際に試作できるようになったことがある。また、
最近のコンピュータの計算能力の向上は、複雑な回折効
率の計算を短時間で行うことを可能にしたことがある。

【００１６】これらの波長オーダの周期を持つ回折格子
の回折効率は、通常のスカラ理論では予測できない。こ
こで、「波長オーダ」とは、波長の数倍程度以下（例え
ば、５倍程度以下）のスカラ回折理論が適用できない領
域のことを指す。一般に、格子が波長の数倍以上の周期
を持つ場合は、図２８に示すように、この格子の溝方向
（格子ベクトルＫに垂直な方向）と入射光の偏光方向
（電界ベクトルＥ方向）が平行の場合（ＴＥ（Trans El
ectric）偏光）は、格子の溝方向と入射光の偏光方向が
垂直の場合（ＴＭ（Trans Magnetic）偏光）に比べて、
数％程度高い回折効率を示す。しかし、格子が波長の数
倍以上の周期を持つ場合に回折効率を求めるには、格子
の形状と屈折率の分布を境界条件としてマックスウェル
方程式を直接解かなければならない。これは多大な計算
量を必要とするが、近年のコンピュータの性能の向上に
よって、比較的手軽にこのような計算も行えるようにな
っている。

【００１７】回折格子の回折効率は、使用する波長、回
折格子の周期、回折格子の形状、回折格子の深さ、回折
格子の基板屈折率、回折格子への入射角に加えて、偏光
状態に依存する。特に、前記のような微細構造を有する
場合は、偏光状態に対して顕著な依存性を示す。

【００１８】例えば、前述の微細構造を用いた偏光子に
関する文献（M.G.Moharam and T.K.Gaylord,"Rigorous
couple-wave analysis of metallic surface-relief gr
atings,"(J.Opt.Soc.Am,3,1780-1787(1986))）によれ
ば、表面に金を蒸着した１．０μｍ周期の矩形状の回折
格子は、ブラッグ角の入射光に対してＴＥ波の回折効
率、ＴＭ波の回折効率は、偏光によって深さに対する変
化のし方が異なる。特に、波長の３割程度の深さに対し
ては、ＴＭ波は大きなロスを示す。

【００１９】また、1996年のオプティカル・レターズ
（２１巻１０号）、ロン・チャン・ヤンらによる「偏光
ビームスプリッタ」（Rong-Chung Tyan et al."polariz
ing beam splitter based on the anisotropic spectra
l reflectivity characteristic of form-birefringent
multilayer gratings,"Opt.Lett.21,761-763(1996)）
によれば、ＳｉとＳｉＯ₂をそれぞれ０．１２μｍ、
０．２２μｍずつ７層積み重ねた０．５μｍピッチの回
折効率は、理論上、波長１．３μｍにおいて垂直入射の
ＴＥ波を１００％反射し、垂直入射のＴＭ波を１００％
透過する。したがって、これらの構造を利用して、反射
防止膜、偏光子（偏光板）、位相子（２分の１波長板、
４分の１波長板）を作ることができる。

【００２０】そこで、本発明に係る情報記録媒体は、基
体上に形成され光束を照射されてこの光束を反射したと
きに該反射光束の状態が該照射光束の偏光方向に依存性
を有する微細構造により、多値の情報を記録することと
したものである。

【００２１】また、本発明は、上記情報記録媒体におい
て、上記微細構造は、上記基体上に形成されたグルーブ
に沿って配列された単位領域毎に形成されていることと
したものである。

【００２２】さらに、本発明は、上記情報記録媒体にお
いて、上記微細構造は、情報の読み出しに用いる光束の
波長よりも短い長さをピッチとする凹凸構造により形成
されていることとしたものである。

【００２３】また、本発明は、上記情報記録媒体におい
て、上記基体上に磁気材料層を有し、上記微細構造は、
情報の読み出しに用いる光束の波長よりも短い長さをピ
ッチとする該磁気記録層における磁化領域の構造により
形成されていることとしたものである。

【００２４】また、本発明は、上記情報記録媒体におい
て、上記微細構造は、光束を照射されてこの光束を反射
したときに該反射光束の状態が該照射光束の波長に依存
性を有し、複数の波長の光束を用いて信号の読み出しを
行うこととなされたものである。

【００２５】そして、本発明に係る原盤製造方法は、光
束を照射されてこの光束を反射したときに該反射光束の
状態が該照射光束の偏光方向に依存性を有する微細構造
を有する情報記録媒体を作製するための原盤を製造する
原盤製造方法であって、２以上のコヒーレント光束を感
光材料層上に照射し、これらコヒーレント光束を互いに
干渉させて該感光材料層上に干渉縞を形成して、この干
渉縞による露光に基づいて上記微細構造を形成する部分
を作製することとしたものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。

【００２７】〔１〕光ディスクの構成（図１乃至図４）この実施の形態は、本発明に係る情報記録媒体を、図１
に示すように、ディスク基板１を有して構成された光デ
ィスク（ディスク状記録媒体）として構成したものであ
る。このディスク基板１の主面部上には、略々同心円状
をなす螺旋状にグルーブ３が形成されている。そして、
このグルーブ３に沿って、単位領域であるピット部４が
配列されている。これらピット部４は、上記グルーブ３
に沿う方向の長さが、それぞれ一定の長さとなされて形
成されている。

【００２８】そして、上記各ピット部４には、この情報
記録媒体より情報信号を読み出すときに使用される光束
の波長と同程度以下の周期を持つ超微細回折格子の如き
微細構造が形成されている。波長と同程度以下の周期を
持つ超微細回折格子は、反射防止膜、偏光子（偏光
板）、位相子（二分の一波長板、四分の一波長板）の機
能を有するものとして形成することができる。そして、
この光ディスクのピット部４は、これらの機能を有する
波長オーダの超微細構造を有しており、このピット部４
に入射された光束の反射光の回折効率や偏光状態を変化
させる。また、上記ピット部４の上記反射光に対する作
用は、波長に対する依存性をもつものとすることもでき
る。

【００２９】上記ピット部４がいかなる機能、特性を有
するものとするかは、このピット部４の構造によって自
由に設計できる。すなわち、上記ピット部４の構造が回
折格子である場合には、この回折格子の周期や深さを変
えることで、これらの機能、特性を設計できる。したが
って、このピット部の構造に対してある値（０、１、
２、３、・・・）を対応させれば、多値の情報記録が可
能である。

【００３０】上記ピット部４としては、図２に示すよう
に、反射効率もしくは透過効率が偏光依存性を持つ構造
としたもの（偏光子型ピット）が考えられる。この構造
を有するピット部４は、入射光のある偏光状態に対し
て、高い反射率、もしくは低い反射率を示すので、これ
を用いて情報が記録できる。

【００３１】例えば、基本の格子方向に対するＴＥ（Tr
ans Electric）偏光とＴＭ（TransMagnetic）偏光とを
照射すれば、格子ベクトルＫの方向に応じて各偏光成分
についての回折効率が変化するので、反射光を各偏光成
分へ分解すれば、この回折効率の比から、同じ超微細構
造でも、その格子方向を検出することができる。すなわ
ち、この格子方向として複数の方向を規定し、複数の値
を各方向に対応させれば、多値の情報記録が可能にな
る。

【００３２】また、上記ピット部４としては、図３に示
すように、位相子の機能を有する構造としたもの（位相
子型ピット）が考えられる。この構造を有するピット部
４は、入射光の偏光方向（電場ベクトルＥ）と格子方向
（格子ベクトルＫ）との角度に応じて入射光を旋光させ
るので、この旋光角を用いて情報が記録できる。

【００３３】例えば、基本の格子方向に対するＴＭ（Tr
ans Magnetic）偏光（または、ＴＥ（Trans Electric）
偏光）を照射すれば、格子ベクトルＫの方向に応じて反
射光の偏光方向が変化するので、反射光を偏光成分へ分
解して入射光に対して反射光の偏光方向がどれだけ変化
したか（旋光角）を検出すれば、その格子方向を検出す
ることができる。すなわち、この格子方向として複数の
方向を規定し、複数の値を各方向に対応させれば、多値
の情報記録が可能になる。

【００３４】さらに、上記ピット部４としては、図４に
示すように、反射率が入射光の波長に依存する構造とし
たもの（波長バンドパス型ピット）が考えられる。この
構造を有するピット部４は、入射光の波長に応じて反射
率が異なるので、いかなる波長の入射光が最も反射され
るかによって情報が記録できる。

【００３５】例えば、第１乃至第４の波長λ１，λ２，
λ３，λ４の入射光を照射すれば、上記ピット部４の構
造に応じて反射光における波長成分が変化するので、反
射光を分光してどの波長の入射光が最も多く反射されて
いるかを検出すれば、該ピット部４の構造（分光反射特
性）を検出することができる。すなわち、このピット部
の構造（分光反射特性）として複数の構造（特性）を規
定し、複数の値を各構造（特性）に対応させれば、多値
の情報記録が可能になる。

【００３６】このように、本発明に係る情報記録媒体に
おいては、再生時には、上記ピット部４が有する微細構
造を、再生光の偏光方向に対する特性の変化、もしく
は、それに加えて再生光の波長に対する特性の変化によ
り検出する。すなわち、この情報記録媒体においては、
再生時には、再生光の波長と同程度以下の微細構造の偏
光に対する特性、もしくは波長に対する特性を用いて、
多値の情報を読み出すことができる。

【００３７】この情報記録媒体においては、複数種類の
構造に対してそれぞれ別の値を対応させることができる
ので、多値多重情報記録が可能になる。これによって、
一つのピット部に多値の情報を担わせることになり、そ
の多値多重度に応じて情報の記録密度を増大させること
ができる。

【００３８】〔２〕ピックアップ装置の構成（図２２乃
至図２７）上述のような情報記録媒体より情報信号の読出しを行う
ピックアップ装置（信号読出し装置）としては、図２２
に示すように、光源として半導体レーザ２７を有するも
のを用いることができる。このピックアップ装置におい
ては、上記半導体レーザ２７より発せられた光束は、コ
リメータレンズ２８により平行光束となされた後、四分
の一波長（λ／４）板２９及びビームスプリッタ３０を
透過し、対物レンズ３１により上記光ディスクの主面部
上に集光される。上記光束は、上記光ディスクが回転操
作されることにより、上記グルーブ３に沿って上記各ピ
ット部４を順次的に走査する。

【００３９】この光束の上記各ピット部４よりの反射光
は、これらピット部４が有する微細構造である回折格子
によって回折された回折光である。この反射光は、上記
対物レンズ３１を経て、上記ビームスプリッタ３０によ
って上記半導体レーザ２７に戻る光路より分岐される。
この反射光は、ウォラストンプリズム３２を透過するこ
とにより、図２６に示すように、互いに直交する偏光方
向成分に分離され、それぞれ集光レンズ３３によって第
１及び第２のディテクタ３４，３５上に集光される。こ
れら各ディテクタ３４，３５は、受光した反射光の光量
に応じた電気的な信号を出力する。

【００４０】上記半導体レーザ２７より出射された光束
は、直線偏光だが、上記四分の一波長板２９を透過する
ことにより、円偏光に変換されている。上記ピット部４
が有する微小超微細回折格子に円偏光の光束が入射する
と、格子方向による回折効率の違いから、戻りの回折光
の偏光方向成分の強度の比率は、格子方向に依存性をも
つ。

【００４１】したがって、光磁気ディスク用のピックア
ップ装置における信号処理と同様にして、減算器３６に
より上記各ディテクタ３４，３５の出力信号の差動を求
めることにより、あるいは、図２７に示すように、割算
器４５により該各ディテクタ３４，３５の出力信号の比
率を求めることにより、格子方向を決定することができ
る。この信号処理回路においては、上記第１のディテク
タ３４の出力信号は、第１のアンプ４３を経て、上記割
算器４５に入力される。また、上記第２のディテクタ３
５の出力信号は、第２のアンプ４４を経て、上記割算器
４５に入力される。そして、この割算器４５の出力信号
は、閾値判別器４６に送られる。この閾値判別器４６
は、上記割算器４５の出力信号を、一、または、複数の
閾値と比較して、複数の信号に弁別する。したがって、
この閾値判別器４６の出力信号により、複数の格子方向
の弁別を行うことができる。複数の格子方向に多値の情
報を対応させておけば、多値情報の記録再生が実現でき
る。

【００４２】また、上記ピックアップ装置において、図
２３に示すように、上記四分の一波長板２９に代えて二
分の一波長（λ／２）板３７を配設し、この二分の一波
長板３７を光軸回りに回転操作することとしてもよい。
二分の一波長板３７は旋光子であるので、回転操作され
る二分の一波長板３７を透過した光束の偏光方向は、こ
の二分の一波長板３７の回転周期に比例した周期で回転
されることとなる。

【００４３】上記ピット部４が有する微小超微細回折格
子に直線偏光の光束が入射すると、格子方向による回折
効率の違いから、戻りの回折光の強度は、格子方向に依
存性をもつ。上記光束の偏光方向を回転させて、上記各
ディテクタ３４，３５の出力信号が最大値、もしくは最
小値をとるときの該光束の偏光方向を多値の情報に対応
させておけば、多値情報の記録再生が実現できる。な
お、上記光束の偏光方向は、１つのピット部４に対して
少なくとも１回転される必要がある。

【００４４】さらに、上記ピックアップ装置において、
上記半導体レーザ２７より出射された光束の偏光方向を
回転させるには、図２４に示すように、上記二分の一波
長板３７に代えて、電気光学効果を応用した偏光方向変
調器（電気光学変調器）３８を用いることができる。こ
の偏光方向変調器３８は、ドライブ回路３９に制御され
ることにより、透過する光束の偏光方向を任意の方向の
直線偏光に変換する。上記各ディテクタ３４，３５より
の出力信号が送られる信号処理回路４０には、上記ドラ
イブ回路３９より上記光束の偏光方向の回転周期に同期
した同期信号が送られる。この信号処理回路４０は、上
記各ディテクタ３４，３５よりの出力信号及び上記同期
信号に基づき、該各ディテクタ３４，３５の出力信号が
最大値、もしくは最小値をとるときの該光束の偏光方向
を検出する。この偏光方向を多値の情報に対応させてお
けば、多値情報の記録再生が実現できる。

【００４５】そして、上記ピックアップ装置において
は、偏光方向が互いに直交する向きに設置された２つの
半導体レーザを用い、これら半導体レーザよりの出射光
を重ね合わせて上記光ディスクに照射することにより、
上記各ディテクタ３４，３５からは、それぞれの向きの
直線偏光に対応する信号を得ることができる。この場合
においても、上記ピット部４が有する微細回折格子から
の戻りの回折光の強度の格子方向への依存性に基づき、
多値情報の記録再生が実現できる。

【００４６】さらに、上記ピックアップ装置は、上記ピ
ット部４が有する微細構造からの戻りの回折光の強度が
波長に対する依存性を有するものである場合には、図２
５に示すように、複数の波長λ₁，λ₂の光束を発する光
源として第１及び第２の半導体レーザ２７ａ，２７ｂを
用いて構成することができる。複数の波長の光束を発す
る光源としては、波長可変の光源として、半導体レー
ザ、固体レーザ及びそのパラメトリック発振などの波長
可変のレーザを用いることができる。また、複数個の光
源を用いる場合には、半導体レーザ、固体レーザなどの
複数個の波長の違うレーザ光源を用いることができる。

【００４７】上記各半導体レーザ２７ａ，２７ｂより出
射された光束は、ハーフミラー４１を介して互いに重ね
合わされて、上記コリメータレンズ２８に入射されて平
行光束となされる。この光束は、上記ビームスプリッタ
３０及び色収差補正用回折型光学素子４２を透過した
後、上記対物レンズ３１により、上記光ディスクの主面
部上に集光される。

【００４８】上記ピット部４よりの反射光は、このピッ
ト部４が有する微細構造に依存した波長成分となってい
る。この反射光を上記ビームスプリッタ３０を介して上
記各ディテクタ３４，３５に集光し、電気的な信号に変
換することにより、多値情報の記録再生が実現できる。

【００４９】〔３〕原盤の製造方法（図５乃至図１３）上述のような本発明に係る情報記録媒体である光ディス
クを製造するには、まず、原盤（マスタ原盤）を製造す
る。上記光ディスクは、後述するように、この原盤を用
いて製造される。

【００５０】上記原盤を製造するには、図５に示すよう
に、感光材料からなるレジスト層８が表面部に形成され
た原盤基板９上に、波長以下の微細構造として情報を記
録する。この微細構造は、幾つかの値に対応する２値以
上の多値の情報を表している。この微細構造の記録装置
としては、光の干渉を利用したホログラフィック露光装
置を用いることができる。

【００５１】従来より、回折格子を作成する方法の一つ
として、２つの光束の干渉縞を基板上のレジストに露光
し、現像後にエッチングを行い、この干渉縞を基板に転
写するという方法が広く用いられてきた。しかし、ここ
で通常用いられるのは、平面波（平行光）、もしくは曲
率が非常に緩い球面波（平行光に近い収束光、もしくは
発散光）であった。

【００５２】これに対して、本発明に係る原盤製造方法
では、図５乃至図７に示すように、上記光ディスク上の
ピット部４に相当する微小な領域に回折格子を作成する
ために、２つの光スポットの干渉を用いることとしてい
る。すなわち、ガウシアンビーム（断面上の光強度分布
がガウス分布である光束）を集光した光スポットの近傍
では、図６に示すように、波面は光線方向に垂直な平面
である。したがって、ガウシアンビームを集光させたと
き、焦点深度以内程度では、波面は、平行光と同様に取
り扱える。そこで、２つの光束の光路を互いに傾けて一
点に集光させれば、図７に示すように、これら光スポッ
ト間の干渉が生じる。この干渉によって生じる微細な干
渉縞を用いれば、上記原盤基板９上に上記ピット部４に
相当する構造に対応する露光をすることができる。これ
ら２光束のなす角度を変えることによって、干渉縞のピ
ッチを変えることができ、また、該２光束の配列方向を
変えることによって干渉縞の方向を制御することができ
る。

【００５３】例えば、図８に示すように、ＮＡ０．５２
の対物レンズ７に２本の波長２６６ｎｍの光束ｒ₁，ｒ₂
を並列させて入射させれば、それぞれの光束のＮＡは
０．２６なので、該対物レンズ７によって形成される光
スポット径はそれぞれおよそ１μｍ程度になる。これら
光スポット近傍でそれぞれのビームの波面は、図６に示
すように、光線方向に対して垂直な平面と考えてよい。
このとき、それぞれの光束ｒ₁，ｒ₂の中心の入射角は、
図９に示すように、１５度になる。このとき、１波長の
光路差を生じる干渉縞の周期Λは、図１０に示すよう
に、２Λsin（９０°−１５°）＝０．２６６μｍより、０．１３８μｍである。この周期Λは、可視半導
体レーザの波長に対して充分小さく、偏光依存性を持つ
のに充分な値である。この周期Λは、上記各光束の上記
原盤基板９に対する入射角を変えることで、任意の値に
設定することができる。

【００５４】上述のように２つの光束ｒ₁，ｒ₂の干渉縞
を上記原盤基板９上のレジスト層８に露光し、現像後に
エッチングを行うことにより、原盤が製造される。

【００５５】ここで、入射瞳上の透過率分布を用いて、
微細構造をレジスト等に露光する一例として、図１１及
び図１２に示すように、焦点距離Ｒの対物レンズの入射
瞳上に２つの円形開口６ａ，６ｂが並んでいるときにそ
のスポットがどうなるかを計算してみる。

【００５６】図１１及び図１２に示すような座標系（上
記各円形開口６ａ，６ｂの中心同士を結ぶ方向をｘ軸、
上記対物レンズの光軸をｚ軸、これらｘ軸及びｚ軸に直
交する軸をｙ軸とする）において、入射瞳の振幅透過率
ｆ（ｘ，ｙ）は、次式で与えられる。

【００５７】

【数１】

【００５８】このとき、フーリエ変換面（すなわち、上
記対物レンズの焦点面）での振幅分布Ｕ（ｕ，ｖ）＝Ｕ
（ｒ₀）は、次式で表される。

【００５９】

【数２】

【００６０】ここで、ｋは波数（ｋ＝２π／λ）であ
る。光強度分布は、上の複素振幅の絶対値の２乗で与え
られる。これを、対物レンズの焦点距離Ｒ＝１０ｍｍ、
光束の波長２６６ｎｍ、円形開口６ａ，６ｂの直径ａ＝
２．６ｍｍの場合について計算すると、中心強度を１に
正規化して、図１３に示すように、焦点面上の強度分布
（周期Λ≒０．２６６μｍの干渉縞）が得られる。ここ
では、瞳上の振幅透過率を考えたが、瞳上の位相分布を
用いても同じことがいえる。

【００６１】〔４〕原盤の製造装置（図１４乃至図２
１）上記原盤基板上に形成する干渉縞を制御するには、図１
４に示すように、２光束の一方の光路を光線方向を変え
ずに平行に横ずらしする、傾斜された平行平板１３を有
する原盤製造装置を用いることが考えられる。この原盤
製造装置においては、レーザ光源１１より発せられた平
行光束であるレーザ光は、ビームスプリッタ１２により
２つの光束ｒ₁，ｒ₂に分岐される。一方の光束ｒ₁は、
上記平行平板１３を透過して、第１のミラー１４、ハー
フミラー１６により反射されて、対物レンズ７により、
上記原盤基板９上に集光される。そして、他方の光束ｒ
₂は、第２のミラー１５により反射され、上記ハーフミ
ラー１６を透過して、上記対物レンズ７により、上記原
盤基板９上に集光される。

【００６２】上記平行平板１３は、図１４中矢印Ａで示
すように、上記一方の光束ｒ₁の光線方向に対する傾斜
角度θが可変となされて支持されている。上記一方の光
束ｒ₁は、上記平行平板１３を透過するときに、この平
行平板１３の上記傾斜角度θに応じて、光線方向を変え
ずに平行に横ずらしされる。このように、一方の光束ｒ
₁が平行に横ずらしされることにより、この一方の光束
ｒ₁の上記原盤基板９に対する入射角が変化し、上記干
渉縞の周期Λが変えられる。

【００６３】また、この原盤制御装置は、図１５に示す
ように、上記平行平板１３に代えて、音響光学素子１
９，２２のような偏向器を用いて構成してもよい。すな
わち、上記ビームスプリッタ１２を経た上記一方の光束
ｒ₁は、集光レンズ１８により第１の音響光学素子１９
に入射される。この第１の音響光学素子１９は、入射さ
れた一方の光束ｒ₁を、ｘ軸方向（図１５中の上下方
向）に偏向させる。この光束ｒ₁は、リレーレンズ２
０，２１により光線方向を元の方向に平行な方向となさ
れ、第２の音響光学素子２２に入射される。この第２の
音響光学素子２２は、入射された光束ｒ₁を、ｙ軸方向
（図１５における奥行き方向）に偏向させる。このよう
にして偏向された一方の光束ｒ₁は、コリメータレンズ
２３により光線方向を元の方向に平行な方向となされ、
上記第１のミラー１４及び上記ハーフミラー１６により
反射され、上記対物レンズ７に入射される。

【００６４】このように、一方の光束ｒ₁が、ｘ方向及
びｙ方向に平行に横ずらしされることにより、この一方
の光束ｒ₁の上記原盤基板９に対する入射角及び方向が
変化し、上記干渉縞の周期Λ及び縞の方向（格子方向に
対応する）が変えられる。

【００６５】さらに、上記レーザ光源１１より発せられ
る光束はコヒーレンスが高い光源なので、図１６及び図
１７に示すように、予めビーム径を充分に大きくしてお
けば、マスク５，２４，２５を用いて光束中の必要な部
分を抜き出してやることでも、上述した原盤製造装置と
同様の効果を上げることができる。

【００６６】すなわち、図１６に示すように、上記ビー
ムスプリッタ１２及び上記第１のミラー１４を経た一方
の光束ｒ₁は、一部に光透過部を有する第１のマスク２
４を経ることにより、光束の一部のみが、上記ハーフミ
ラー１６により反射されて上記対物レンズ７に入射され
る。また、上記ビームスプリッタ１２及び上記第２のミ
ラー１５を経た他方の光束ｒ₂は、一部に光透過部を有
する第２のマスク２５を経ることにより、光束の一部の
みが、上記ハーフミラー１６を透過して上記対物レンズ
７に入射される。

【００６７】また、上記干渉縞の周期Λを変える必要が
なく、縞の方向（格子方向）のみを制御したい場合に
は、図１７に示すように、上記レーザ光源１１より１発
せられたレーザ光をコリメータレンズ２６によって充分
なビーム径を有する平行光束とし、第１及び第２の光透
過部を有する第３のマスク５を透過させることにより、
第１及び第２の光束ｒ₁，ｒ₂とする。この第３のマスク
５は、図１８に示すように、上記第１及び第２の光透過
部となる一対の円形透孔６ａ，６ｂを有しており、これ
ら円形透孔６ａ，６ｂ以外の部分が遮光部となされてい
る。この第３のマスク５は、図１８中矢印Ｂで示すよう
に、光軸回りの回転操作が可能となされている。そし
て、上記各光束ｒ₁，ｒ₂は、対物レンズ７により、上記
原盤基板９上に集光される。

【００６８】この原盤製造装置においては、上記第３の
マスク５が回転操作されることで、上記２光束ｒ₁，ｒ₂
の干渉縞の向きがコントロールされる。なお、上記第３
のマスク５は、図１９に示すように、中心部と周縁部分
とに第１及び第２の円形透孔６ｃ，６ｄを有するもので
あってもよい。

【００６９】また、上記第３のマスク５としては、図２
０及び図２１に示すように、液晶などを用いた空間変調
器を使用することができる。この場合には、この第３の
マスク５における光透過部は、機械的な可動部を用いる
ことなく、液晶の制御により、自由なパターンとするこ
とができ、また、随時的に変化させることもできる。こ
の光透過部は、図２０に示すように、第１及び第２の光
透過部６ｅ，６ｆとして形成されてもよく、また、図２
１に示すように、ランダムなパターンの光透過部６ｇと
して形成されてもよい。上記光透過部６ｇがランダムな
パターンである場合には、上記原盤基板９上には、この
光透過部６ｇのパターンに応じた干渉パターンが形成さ
れる。

【００７０】上述したような原盤製造装置においては、
平行光束の波面の一部を取り出して干渉させているの
で、上記原盤基板９上に形成される光スポットの位置ず
れは生じない。しかし、上記光スポットが充分に重なり
合う程度のずれが許容しうる場合には、上記２光束
ｒ₁，ｒ₂の上記対物レンズ７への入射角を多少ずらして
干渉させてもよい。

【００７１】また、これらの原盤製造装置において、上
記２光束ｒ₁，ｒ₂の波面が揃っていることを確認するた
めには、上記対物レンズ７の手前のハーフミラー（合波
用のビームスプリッタ）１６より該対物レンズ７のない
側に出射される２光束の波面を元のビームの波面と重ね
て干渉縞を観察すればよい。この観察結果に応じて、上
記２光束ｒ₁，ｒ₂の傾きを調整することができる。

【００７２】また、上記原盤基板９上に微細構造を形成
するには、電子線描画装置を用いることができる。

【００７３】さらに、上記原盤基板９上に上記微細構造
を形成するには、エバネッセント場を用いることができ
る。エバネッセント場は、伝幡できない局在電磁場であ
る。光ファイバの先端を波長以下の微細な構造にするこ
とで、漏れ出すエバネッセント場を用いて微細加工がで
きることが知られている。すなわち、このエバネッセン
ト場を用いれば、上記原盤の製造、加工が可能である。

【００７４】そして、上記原盤基板９上に上記微細構造
を形成するには、縮小投影露光を用いて、拡大してつく
られたマスクを上記レジスト層８上に転写することとし
てもよい。この場合には、露光自体は、回折限界に制限
される。しかし、位相シフトマスクなどの超解像技術を
使えば、波長以下の解像度を得ることができる。また、
再生時には、記録時（原盤製造時）よりも長い波長で読
み出すこととすれば、格子構造は波長以下の構造として
振る舞う。

【００７５】〔５〕光ディスク製造方法上記光ディスクを製造するには、上述のようにして製造
された原盤（マスタ原盤）を用いて、この原盤の有する
構造のレプリカとしてのディスク基板１を製造する。

【００７６】すなわち、上述の原盤製造装置のいずれか
を用いて、上記レジスト層８上に微細構造を露光する。
これを現像した後、導電処理を施して、ニッケルスタン
パを電鋳する。射出成型法であれば、上記ディスク基板
１となるプラスチック材料（ポリカーボネイト（Polyca
rbonate）等）にこのスタンパの有する構造を転写し、
さらに、反射層となるアルミニウムを表面に蒸着し、そ
の後保護層をつけることにより、上記光ディスクが製造
される。また、２Ｐ法であれば、ガラスもしくはプラス
チックのディスク基板と上記スタンパとでフォトポリマ
を挟み、紫外線を照射して、該フォトポリマを硬化させ
ることで、光ディスクが製造される。さらに、追記型も
しくは可逆型の光ディスクを製造する場合であれば、さ
らにこの上に記録材料を形成する。

【００７７】〔６〕書換可能ディスクへの記録方法上記ピット部４が有する微細構造である回折格子は、上
述したような、形状の凹凸による位相の違いのみなら
ず、屈折率の差により生ずる位相の違い、反射率の分布
による強度の違い、偏光の回転による偏光方向の分布な
どを用いて作成することもできる。

【００７８】すなわち、光磁気ディスクや相変化ディス
クの信号記録層を形成する材料と同様の材料を使って、
上述のような微小な超微細回折格子を形成することもで
きる。この場合には、この光ディスクは、情報信号の書
換えが可能な光ディスクとして用いることができる。

【００７９】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る情報記録媒
体は、基体上に形成され光束を照射されてこの光束を反
射したときに該反射光束の状態が該照射光束の偏光方向
に依存性を有する微細構造により、多値の情報を記録す
ることとしている。このような微細構造は、反射防止
膜、偏光子、波長板、屈折率分布型レンズなどの機能を
有するものとして形成することができる。

【００８０】そして、この微細構造としては、情報の読
み出しに用いる光束の波長よりも短い長さをピッチとす
る凹凸構造により形成することができる。したがって、
このような微細構造は、原盤（レプリカ）を製造してこ
の原盤を用いた射出成型手段によって形成することがで
きる。また、この微細構造は、上記基体上に形成された
グルーブに沿って配列された単位領域毎に形成すること
ができる。

【００８１】すなわち、本発明は、新たな原理に基づい
た超高密度の情報記録が可能であり、かつ、原盤（レプ
リカ）を製造してこの原盤を用いた射出成型手段により
作製するという手段が採用できて再生専用の光ディスク
として量産することに適した情報記録媒体を提供するこ
とができるものである。

【００８２】そして、本発明に係る原盤製造方法は、光
束を照射されてこの光束を反射したときに該反射光束の
状態が該照射光束の偏光方向に依存性を有する微細構造
を有する情報記録媒体を作製するための原盤を製造する
原盤製造方法であって、２以上のコヒーレント光束を感
光材料層上に照射し、これらコヒーレント光束を互いに
干渉させて該感光材料層上に干渉縞を形成して、この干
渉縞による露光に基づいて上記微細構造を形成する部分
を作製する。

【００８３】すなわち、本発明は、上記本発明に係る情
報記録媒体を射出成型手段により作製するにあたって使
用される原盤を製造する原盤製造方法を提供することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る情報記録媒体の構成を示す平面図
及び要部拡大平面図である。

【図２】上記情報記録媒体における格子方向と反射率と
の関係を示すグラフである。

【図３】上記情報記録媒体における格子方向と反射光の
偏光方向との関係を示すグラフである。

【図４】上記情報記録媒体における照射光の波長と反射
率との関係を示すグラフである。

【図５】本発明に係る原盤製造方法においてマスクを用
いて２光束を干渉させている状態を示す側面図である。

【図６】上記原盤製造方法において２光束が干渉を生じ
ている部分を示す要部側面図である。

【図７】上記原盤製造方法において２光束が干渉して形
成された干渉縞を示す平面図である。

【図８】上記原盤製造方法において２光束を干渉させて
いる状態を示す斜視図である。

【図９】上記原盤製造方法において互いに干渉される２
光束の基板への入射角度を示す側面図である。

【図１０】上記原盤製造方法において干渉を生じている
２光束の基板への入射状態を示す要部側面図である。

【図１１】上記原盤製造方法における２光束の干渉につ
いて解析するためのマスク上の座標を示す平面図であ
る。

【図１２】上記原盤製造方法において上記マスクを通過
した光束の進行方向の座標を示す斜視図である。

【図１３】上記原盤製造方法において２光束が干渉して
形成された干渉縞の強度分布を示すグラフである。

【図１４】上記原盤製造方法において２光束を干渉させ
るための装置（可変式の平行平板を用いたもの）の構成
を示す側面図である。

【図１５】上記原盤製造方法において２光束を干渉させ
るための装置（音響光学素子を用いたもの）の構成を示
す側面図である。

【図１６】上記原盤製造方法において２光束を干渉させ
るための装置（ビームスプリッタとマスクとを用いたも
の）の構成を示す側面図である。

【図１７】上記原盤製造方法において２光束を干渉させ
るための装置（空間変調器、または、マスクを用いたも
の）の構成を示す側面図である。

【図１８】上記原盤製造方法において用いるマスク（中
心を介して対称な位置に２個の透孔を有するもの）の構
成を示す平面図である。

【図１９】上記原盤製造方法において用いるマスク（中
心部及び周縁側に２個の透孔を有するもの）の構成を示
す平面図である。

【図２０】上記原盤製造方法において用いるマスク（中
心を介して対称な位置に複数のドットからなる光透過領
域を有するもの）の構成を示す平面図である。

【図２１】上記原盤製造方法において用いるマスク（ラ
ンダムな位置に複数のドットからなる光透過領域を有す
るもの）の構成を示す平面図である。

【図２２】上記情報記録媒体より情報信号を読み取る光
学ピックアップ装置（４分の１波長板を有するもの）の
構成を示す側面図である。

【図２３】上記情報記録媒体より情報信号を読み取る光
学ピックアップ装置（回転操作される２分の１波長板を
有するもの）の構成を示す側面図である。

【図２４】上記情報記録媒体より情報信号を読み取る光
学ピックアップ装置（入射光の偏光方向を回転させる電
気光学変調器を有するもの）の構成を示す側面図であ
る。

【図２５】上記情報記録媒体より情報信号を読み取る光
学ピックアップ装置（入射光として異なる波長の２つの
光束を用いるもの）の構成を示す側面図である。

【図２６】偏光方向の成分を説明するグラフ（ベクトル
分解図）である。

【図２７】上記光学ピックアップ装置よりの出力信号を
処理する信号処理回路の構成を示すブロック図である。

【図２８】微細構造である格子の方向と入射光の偏光方
向との関係による回折光の変化を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ディスク基板、３グルーブ、４単位領域、５
マスク、６ａ第１の透孔６ｂ第２の透孔、７対
物レンズ、８レジスト層、９基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ１１Ｂ 11/10 ５４１Ｇ１１Ｂ 11/10 ５４１Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に形成され、光束を照射されてこ
の光束を反射したときに該反射光束の状態が該照射光束
の偏光方向に依存性を有する微細構造により、多値の情
報を記録することとなされた情報記録媒体。
【請求項２】微細構造は、基体上に形成されたグルー
ブに沿って配列された単位領域毎に形成されていること
とした請求項１記載の情報記録媒体。
【請求項３】微細構造は、情報の読み出しに用いる光
束の波長よりも短い長さをピッチとする凹凸構造により
形成されている請求項１記載の情報記録媒体。
【請求項４】基体上に磁気材料層を有し、微細構造は、情報の読み出しに用いる光束の波長よりも
短い長さをピッチとする上記磁気記録層における磁化領
域の構造により形成されている請求項１記載の情報記録
媒体。
【請求項５】微細構造は、光束を照射されてこの光束
を反射したときに該反射光束の状態が該照射光束の波長
に依存性を有し、複数の波長の光束を用いて信号の読み
出しを行うこととなされた請求項１記載の情報記録媒
体。
【請求項６】光束を照射されてこの光束を反射したと
きに該反射光束の状態が該照射光束の偏光方向に依存性
を有する微細構造を有する情報記録媒体を作製するため
の原盤を製造する原盤製造方法であって、２以上のコヒーレント光束を感光材料層上に照射し、こ
れらコヒーレント光束を互いに干渉させて該感光材料層
上に干渉縞を形成して、この干渉縞による露光に基づい
て上記微細構造を形成する部分を作製することとした原
盤製造方法。