JPS60209981A - 高密度螺旋描画装置 - 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】 り発明の技術分野］ 本発明は、原盤に対して記録用光学系をラジアル送りし
て原盤に螺旋状の記録トラックを形成する装置に関し、
高密度な描画を可能にした高密度螺旋描画装置に関する
。

［発明の技術的背景とその問題点］ この種の光記録におい−Ｃは、光デイスク製造用の原盤
を一定角速度で回転させ、記録用光学系をラジアル送り
することによつ−Ｃ１ずなわち前記原盤（以下「円盤状
ガラス原盤］とする〉の半径方向に記録用光学系を円盤
状ガラス原盤に対して一定速度で直線移動することによ
って原盤上に塗イ１５されたフォトレジストに螺旋状に
記録トラックの潜像を形成して画像信号及び音声信号を
記録するものである。

ところで、近年の光記録の高密瓜化の要望に伴う記録ト
ラックの間隔（トラックピッチ）の縮小化の情勢にあっ
ては、前記記録用光学系の位置決めを高精度でｌｊなえ
ることが要求される。このような要求を満足するために
は、前記記録用光学系のラジアル送りを畠い信頼性をも
って行なう必要がある。このラジアル送りの制御方式と
しＣは、一般に、大別して位置決め制御方式と速度制御
方式とが考えられる。

位置決め制御方式では、目標位置を階段状に増加あるい
は減少させ−Ｃ行き、記録用光学系と円盤状ガラス原盤
とを相対的に一定速度で直線運勤行わしめている。この
ため、円盤状ガラス原盤上の記録トラックの位置は、記
録用光学系の移動に伴い、同様に階段状に変動すること
となる。この方式におい（−は、１−ラックピッチの縮
小に応じた位置決め制御のための位置検出用の副長器と
して高分解能のものが必要とされる。ロングパスを高分
解能で測定弓部なものにレーザ測長器がある。しかし、
ピッチ縮小に応じ−（測長器を高分解能化することには
限界があり、実用的ではない。加えて、この方式では、
記録］・ラックの位置が階段状に変動するので、トラッ
クピッチを狭くし“Ｃ行くと隣接するトラックとの交差
を生じやすくなる。したがって、トラックピッチを狭く
して記録の高密度化を図る場合における記録用光学系の
ラジアル送りを位置決め制御方式で制御することは困難
である。

Ｔ’ｓ速度制御方式では、記録用光学系のラジアル送り
速度を設定速度に維持すべく、例えばレーザ測長器が記
録用光学系のラジアル送りに伴って出力する送り和信号
を所定のサンプリング時間で入力することでラジアル送
り速度を演算し、演算した送り速度と前記設定速度との
速度偏差をなくすようにラジアル送り速度を制御するも
のである。すなわち、前記ラジアル送り速度Ｖとしては
、本来次式でめられる。

１へ１− Ｖ＝　八ｔ ここで、△ｔはサンプリング時間、Δχは当該サンプリ
ング時間におけるラジアル送り量である。

このラジアル送り最に関しては、使用づるレーザ測長器
の最小分解能から、その１度には限界がある。このため
、ラジアル送り速度Ｖを高精度かつ高分解能ぐ締出しよ
うと覆る場合には、前記サンプリング時間Δｔの長時間
化を図ることで、達成Ｊることが′Ｃきる。したかつ（
、この６式によれば、高精度かつ高分解能で算出したラ
ジアル送り速度Ｖを用いることぐ、高い信頼性で記録用
光学系のラジアル送りを制御ぐき、トラックピッチの縮
小に１゛１′う記録のａｌｌ密磨化に対しく十分対応り
ることかぐきる。

反面、前述した速度Ｉｌｌ　Ｉｌｌ方弐〇は、レーザ測
長器の最小分解能に起因り−る量子化誤差の影響を減じ
た上にｎ超電かつ高分解能でラジアル送り速度Ｖをｎ出
するために、前記最小分解能の数倍あるいは数十倍の長
さの送り和信号を必要とし、サンプリング時間Δｔを長
くしな（プればならない。このようなサンプリング時間
の長時間化は、ザーボ帯域が高周波帯域まで得られない
という欠点を生じ、記録用光学系のラジアル送り制御を
高周波帯域で制御しようとする場合には、前述した速度
制御方式は不適である。

「発明の目的」 この発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とし
ては、原盤に対して記録用光学系をラジアル送りしＵｌ
ｊｉ盤に螺旋状の記録トラックを形成する装置において
、当該ラジアル送りの制御帯域を広域化でき、かつトラ
ックピッチを適確に縮小化できる高密度螺旋描画装置を
提供することにある。

し発明の概要］ 上記目的を達成するため、この発明は、一定角速度で回
転する原盤の半径方向に記録用光学系が直線移動して、
前記原盤に螺旋状の記録トラックを形成Ｊる螺旋描画装
置において、記録用光学系を前記原盤の半径方向に移動
させる直線移動機構と、設定速度に対応する周期で信号
を出力づる基準周期信号出力手段と、前記記録用光学系
の移動を検出し、前記記録用光学系の移動速度に対応す
る周期で信号を出力する検出周期信号出力手段と、基準
周期信号用ツノ手段および検出周期信号出力手段から出
力される信号の位相差を検出１“る手段と、検出した位
相差をなくずように前記直線移動機構を駆動制御する速
度制御手段とを右する構成としたことを要旨とりる。

［発明の効果」 この発明によれば、一定角速度ｅ回転するｉＩ！盤の半
径り向への記録用光学系の移動速度に対応する周期で出
力された信号と設定速度に対応する周期で出力された信
号との位相差をめ、この位相差をなくＪように前記記録
用光学系の移動速度を制御することで、当該移動速度を
前記設定速度に鞘持するようにしたので、記録用光学系
の移動速度の高精度かつ高分解能な検出を従来に比して
短時間で行なうことがぐぎ、もつで記録用光学系のラジ
アル送りの制御帯域を高周波域まで広げ制御性能を良好
にし、かつトラックピッチを隣接トラックとの交差を発
生ずることなく適確に縮小化できる。

［発明の実施例１ 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図乃至第６図はこの発明の一実施例に係る高密度螺
旋描画装置を示すものである。第１図および第２図は前
記高密度螺旋描画装置のそれぞれ平面図および側面図、
第３図および第４図は前記高密度螺旋描画装置の記録用
光学系の送り機構を抽出したそれぞれ平面図および側面
図、第５図および第６図は当該記録用光学系の送り機構
を抽出したそれぞれ側面断面図および他の側面断面図で
ある。

本実施例に係る高密度螺旋描画装置は、除振機構を有す
る除振台１に設けられている円盤状ガラス原盤（以下「
ガラス原盤」と呼ぶ）３を載置する載置台５、ガラス原
盤３の半径方向に直線移動して当該ガラス原盤３に記録
トラックの潜像を形成して画像信号および音声４８号を
記録する記録用光学系７、この記録用光学系７°の移動
距離を検出するレーザ測長器９を有する。

載置台５は、モータを内蔵しており、このモータの回転
軸においてガラス原盤３を係合するように構成されてい
る。したがって、載置台５上に載置されたガラス原盤３
は、当該モータの回転駆動に伴って回転せしめられる。

記録用光学系７は、イＪラス原盤３に記録トラックの潜
像を形成して画像信号および音声信号を記録する記録光
学部１１と、この記録光学部１１をガラス原！ｌｉ３の
半径方向に直線移動させる移動制御部１３とで構成され
る。記録光学部１１は、ガラスＩｉａ盤３に情報を記録
するための記録用ビームを発生Ｊる機構を内部に有し、
さらにガラスｆｕｌｌＳ上において記録用ビームの焦点
合わせを行なう対物レンズ１２と、後述するレーザ測長
器９を構成りる測定用反射＠３９を有する構成である。

移動制御部１３は、後述する制御部６１によって駆動制
御される送り用モータ１５と、この送りモータ１５を組
込んでなるレール１７と、このレール１７の一部を囲む
ように形成され記録光学部１１を同着してなるスライダ
１９と、送りモータ１５の回転軸に締結された送りネジ
２１と、この送りネジ２１に組合されスライダ１９を結
合してなる送りナツト２３とを１する構成である。前記
スライダ１９は、その内部において空気通路２５が形成
されており（第５図参照）、ポンプ２７からの空気供給
によりレール１７に対して非接触浮上している。すなわ
ち、前記レール１７とスライダ１９とは、空気軸受２０
を構成している。したがって、送り用モータ１５が駆動
プると、送りネジ２１が回転すると共に送りナツト２３
が当該送りネジ２１に組合された状態でガラス原盤３の
半径方向に直線移動し、これに伴い当該送りナツト２３
にスライダ１９を介して固着されている記録光学部１１
は、スライダ１９がレール１７に対して非接触浮上して
いるため、滑らかに前記半径方向に直線移動せしめられ
ることになる。

このような記録用光学系７の構成によれば、第４図に示
す如く、対物レンズ１２と送りナラ１−２３を夫々の中
心０１と０２を結ぶ線分１１がガラス原１１３の回転中
心線とほぼ垂直に交わるように耐酸しでいるので、外乱
Ｆｄが作用した時に、記録光学部１１が送りナツト２３
の中心０２を中心とする回転運動しても、対物レンズ１
２はほぼ上下方向にのみ変位し、ガラス原盤３上のトラ
ックピッチ方向の変位成分は非常に小さなものとするこ
とができる。また、第３図に示す如く、送りナツト２３
の中心０２のまわりの記録用光学系１１の回転運動は矢
印ｆ５〜ｆ８で示す空気軸受２０の拘束力に依って規制
され、しかもガラス原盤３の半径方向の成分は極小とな
るので、記録用光学系７の回転運動に依るトラックピッ
チ誤差は極めて小さくすることが可能となる利点を有す
る。

レーザ測長器９は、レーザ光干渉現象を用いて距離を測
定するもので、レーザヘッド２９と、光路変更用反射鏡
３１．３３と、レーザ光分割部３５と、干渉計３７と、
前記記録光学部１１に設【プられている測定用反射鏡３
９と、光検出部４１と、パルス」ンバータ４３とを有す
る。レーザヘッド２９は、周波数のわずかに異なる互い
に逆回りの左右円偏光の周波数ｆ　１　、ｒ　２からな
るレーザ光を発生する所謂２周波レーザヘッドで、その
レーザ光出力部には１／４波長板および１／２波長板を
有しており、発生したレーザ光を直線偏光してから出力
する。光路変更用反射１３１．３３は、レーザヘッド２
９から出力したレーザ光の光路を測定用反射鏡３９に向
うように変更するものである。レーザ光分割部３５は、
光路変更されたレーザ光を光学的に分割する基準ビーム
スプリッタ４５と、分割したレーザ光を電気信号に変換
するフォトディテクタ４７と、光電変換した信号を増幅
するＡＣアンプ４９とを有する。干渉計３７は、レーザ
光分割部３５を通過したレーザ光のうち、周波数ｆ１の
レーザ光については前記測定用反射鏡３９に、周波数ｒ
２のレーザ光については内蔵する固定基準コーナーキュ
ーブミラー５１にそれぞれ分光出力し、さらに分光出力
されたレーザ光もさらに前記測定用反射鏡３９からの反
射レーザ光と固定基準コーナーキューブミラー５１から
の反射レーザ光とを光学的に重ね合わせる測定ビームス
プリッタ５３を有する。光検出部４１は、この干渉計３
７から出力されるレーザ光を入力しで、このレーデ光を
光電変換するフォトディテクタ５５と、光電変換した信
号を増幅するＡＣアンプ５７とを右りる。パルス」ンバ
ータ４３は、前記レーザ光分割部３５にお番プるＡＣア
ンプ４９から出力される信号と前記光検出１４１におけ
るＡＣアンプ５７から出力される信号とに基づいて記録
光学部１１の移動距離の測定結果を出力するものである
。

ここで、レーザ測長器９の測定原理を第７図に示す原理
図を用いて、説明層る。レーザｌペッド２９から出力さ
れた周波数ｆ１、ｆ２のレーザ光は、基準ビームスプリ
ッタ４５において分割され、一方は参照信号とＪべくフ
ォトディテクタ４７に出力され、他方は記録光学部１３
に移動速度、を検出１べく干渉計３７に出力される。フ
ォトディテクタ４７に出力されたレーザ光は、光電変換
後に、ＡＣアンプ４９で増幅されてパルス」ンバータ４
３に出力される。レーザ光分割部３５を通過した周波数
ｒ、、ｒ２のレーザ光は測定ビームスプリッタ５３で光
学的に分光され、周波数１１のし一ザ光は記録光学部１
１に固定された測定用反射鏡３９へ送られる。一方、周
波数１２のレーザ光は固定基準コーナーキューブミラー
５１へ送られ反射し、測定反射鏡３９から戻ってくる周
波数ｆ１のレーザ光と測定ビームスプリッタ５３で一緒
になる。この重なり合いで干渉信号が生じる。すなわち
、記録光学部１１が移動すると、周波数ｆ１のレーザ光
はドツプラ効果により移動方向に周波数△［１のドツプ
ラ変調を発生し、その周波数は（ｆ＋　±へｆ＋）とな
る。測定ビームスプリッタ５３で重なり合ったレーザ光
は、光検出部４１に入力され、フォトディテクタ５５で
光電変換後に、ＡＣアンプ５７で増幅されてパルスコン
バータ４３に出力される。パルスコンバータ４３は、Ａ
Ｃアンプ４９．５７からの信号から八ｆ１を取り出し、
１／４波長の動きに対して１パルス出力する。パルスコ
ンバータ４３内では、２つの信号（ｆ２−ｆ＋）と（ｆ
２−（’ｆ曾±Δ１１））とを周期的に比較し、信号の
一つが残りの信号に対し−〔、半周期進んだり、遅れた
りするたびにＵＰパルスあるいはダウンパルスを出力す
る。このパルス信号は、後述する制御部６１に出力され
、前記送り用モータ１５の駆動制御に用いられる。

なお、１パルスは１／４波長に対応するが、電気的に位
相を分解しＵ１／１’２０波長までにできる。

制御部６１は、パルスコンバータ４３からのパルス信号
に基づいて送り用モータ１５を駆動制御することで、記
録光学部１１のガラス原盤３の半径方向への移動速度を
形成しようとするトラックピッチに応じて予め設定した
速度（設定速度）に維持するものである。その構成とし
ては、第８図に示す如く、発振器６３、分周器６５、位
相比較器６７、低減フィルタ６９、Ｄ／Ａ変換器７１、
増幅器７３、周波数検出器７５、分周器７７を有する。

前記発振器６３Ｊ３よび分周器６５におい−Ｃは、発振
器６３から一定周期で出力されるパルスを分周器６５が
前記設定速度に対応した周期の基準パルスに分周して位
相比較器６７の一方の入力端子に供給する。前記周波数
検出器７５および分周器７７においては、レーザ測長器
１３のパルスコンバータ４３から出力されたパルスの周
波数を周波数を周波数検出器７５が検出し、さらに分局
器７７がこのパルスを分周して位相比較器６７の他方の
入力端子に供給する。位相比較器６７においては、これ
ら両入力パルスを比較し、その位相差信号を低減フィル
タ６９およびＤ／Ａ変換器７１を介して増幅器７３に出
力する。増幅器７３においては、位相比較器６７で検出
した位相差を零とするように前記送り用モータ１５を駆
動制御タベく当該位相差信号を増幅整形して、送り用モ
ータ１５に出力する。したがって、この制御部６１にお
いては、第９図のタイミングチャートに示す如く、予め
決められた記録光学部１１の移動速度に応じた周期Δｔ
２の基準パルス（第９図くＢ））を設定しておき、この
基準パルスとレーザ測長器９から入力した前記記録光学
部１１の移動距離の測定結果に応じた移動周期Δｔ２の
測定パルス（第９図（Ａ））との位相差Δｔ３を検出し
て、この位相差△（３をなくすように送り用モータ１５
を駆動制御することで、記録光学部１１の移動速度を前
記設定速度に維持し−Ｃいる。

このような制御部６１の構成によれば、記録光学部１１
の移動速度の調整ｉ制御時間はパルス列の時間間隔に対
応するので、速度調整制御のサーボ帯域を高周波帯域に
まで広げることができ、高周波帯域の外乱に起因する；
・ラックピッチ誤差を小さくすることができる。

次に、前述した構成をもとに、本実施例に係る高密度螺
旋描画装置の動作を説明ｌる。

ガラス原盤３の回転速度は一定として、ガラス原盤３の
大きさおよび作成しようとするトラックピッチから記録
光学部１１の送り速度が決定される。制御部６１は、こ
の送り速度となるように送り用七−夕１５に駆動信号を
出力して記録光学部１１のラジアル送りを開始させる。

一方、１１１部６１は、記録光学部１１の移動距離の計
測結果をレーザ測長器９から入力し、ｉｔ測結果である
パルス列に基づいＣ記録光学部１１の移動周波数を予定
め決定した送り速度に対応する基準パルス列と位相比較
し位相偏差な締出づる。そしてｔＩＩＪＩｌ１部６１は
、こ部位１差を零とするように送り用モータ１５の駆動
を制御することで、記録光学部１１のラジアル送り速度
を常に予め決定した一定の送り速度となるように速度制
御している。このような速度制御方式を用いていること
により、記録光学部１１の移動距離に対する速度の変化
は第１０図の破線に示す如くほぼ一定であり、また時間
に対する記録光学部１１の移動距離の変化は第１０図の
実線に示す如くほぼ比例直線となって、なめらかな記録
トラックを作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例に係る高密度螺
旋描画装置のそれぞれ平面図および側面図、第３図およ
び第４図は前記高密度螺旋描画装置の記録用光学系の送
り機構を抽出したそれぞれ平面図および側面図、第５図
および第６図は当該記録用光学系の送り機構を抽出した
それぞれ側面断面図および側面断面図、第７図はレーザ
測長器の測定原理を示づ図、第８図は制御部の構成を示
１図、第９図は当該制御部の制御タイムチャートを示４
図、第１０図は記録用光学系の移動距離に対Ｊる送り速
麿の変化および時間に対する記録用光学系の移動距離の
変化を示す図である。 ３・・・カラス原１１ｔＩ７・・・記録用光学系９・・
・レーリ゛測長器　１１・・・記録光学部１３・・・移
動制御ａｌ　１５・・・送り用モータ６１・・・制御部
　６７・・・発振器 ６７・・・位相比較器 ゛引１］１−滲

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　一定角速度で回転する原盤の半径方向に記録用
   光学系が直線移動して、前記原盤に螺旋状の記録トラッ
   クを形成する螺旋描画装置において、記録用光学系を前
   記原盤の半径方向に移動させる直線移動機構と、設定速
   度に対応Ｊる周期ｅ信号を出力１″る基準周期信号出力
   手段と、前記記録用光学系の移動を検出し、前記記録用
   光学系の移動速度に対応する周期で信号を出力づ゛る検
   出周期信号出力手段と、基準局１１信号出力手段および
   検出周期信号出力手段から出力される信号の位相差を検
   ｄ１する手段と、検出した位相差をなくりように前記直
   線移動機構を駆動制御する速度制御手段とを有すること
   を特徴とする高密度螺旋描画装置。
2. （２）　前記直線移動機構が、ねじ式送り機構であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の高密度螺
   旋描画装置。
3. （３）　前記検出周期信号出力手段が、レーザの干渉を
   利用して前記記録用光学系の移動を検出する方式である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の高密度
   螺旋描画装置。