JPS6278740A - 情報記録原盤記録方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、映像信号、デジタルオーディオ信号。

コンピューター用デジタル信号等を記録・再生あるいは
さらに消去可能な光ディスクを製作するための情報記録
原盤記録方法に関するものである。

従来の技術 情報信号を書き込み可能な追記型光ディスク。

又は書き換え可能な光ディスクは、磁気ディスクに比べ
ると、２桁近くトラック密度が高く、記録可能な情報量
も多くなっている。したがって高密度のトラックに精度
良く高速アクセスを行なう必要があり、その為に光ディ
スクにはプリフォーマット信号が必要である。プリフォ
ーマット信号は。

ユーザーが情報を記録することが可能なガイドトラック
部と、トラック又はセクタ一番地を指定する為の番地情
報とがあらかじめ形成されたものである。ガラス原盤に
フォトレジストを塗布し、レーザー露光し、現像後、こ
れからニッケル金型を作製する。この金型より、各種の
成型法により、レプリカディスクが作られる。このレプ
リカディスクには、ガイドトラックと番地情報とが形成
されている。この上に、真空蒸着法等により、記録膜を
形成することにより、記録可能なディスクとなる。第６
図に従来のディスクのプリフォーマット信号の拡大図を
示す。ガイドトラック１の幅Ｗａと番地情報ピット２の
幅ｗｂとが、等しい状態になっている。このガイドトラ
ック部に情報が記録される。トラッキング誤差信号のフ
ァーフィールド検出効率を良くする為に、通常光学的溝
深さがλ／８（λ：再生用光源の波長）に設定される。

これは、ガラス原盤上に塗布するフォトレジストの厚さ
によって決まる。フォトレジスト厚さをレプリカディス
クでの光学的深さ相当厚さλ／４に設定し、番地情報部
ではλ／４深さに、ガイドトラック部ではλ／８深さに
なるように、原盤作製時にレーザーパワーコントロール
を行なって記録する方法も提案されている。

第７図は、連続したガイドトラック３を有し、トラック
間に番地情報ピット４を形成した光ディスクの例で、ガ
イドトラック間に情報信号を記録するものである。この
従来方法では、記録スポットが２個必要であり、記録光
学系はそれだけ複数１こなってくる。

発明が解決しようとする問題点 ガイドトラックは、高速アクセスの為にはなくてはなら
ないものであるが、凹凸構造を有している為、光が照射
させた場合、溝幅、溝深さ、溝形状等に依存して、回折
損失が生じ、情報信号再生時にＣ／Ｎ（信号対ノイズ比
）を下げる要因になる。

回折損失は、即ち、トラッキング誤差信号に対応するも
のであり１回折損失をなくすには、ガイドトラックをな
くしてしまえばよいが、アクセスに対して種々の支障が
出てくる。ガイドトラックをなくシ、ディスク上に、１
周について数十のセクターを設けておき、セクターによ
る間欠的なトラッキング誤差信号によってトラッキング
サーボをかける、セクターサーボ方式も提案されている
が。

セクター数により、トラッキングが不安定になったりす
る。第６図に示す従来法では、ガイドトラック１の幅Ｗ
ａと番地情報ピット２の幅ｗｂとが。

Ｗａ＝Ｗｂとなっており、番地情報を効率良く読み出せ
るようにした場合、ガイドトラック１による回折損失も
大きくなり、記録情報信号に及ぼす影響も大きくなって
しまう、また第７図に示す従来法では、ガイドトラック
３と番地情報ピット４とを別々に記録する必要がある為
、記録スポットが２個必要になり、原盤記録の為の光学
系が複雑になり、光軸調整、２つのスポットの位置的な
安定性等が問題になる。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の情報記録原盤記録
方法は、記録光源と、この記録光源からの記録光束を情
報記録原盤上に集光する為の集光レンズと、フォーカス
状態を制御するフォーカス制御手段と、情報信号に応じ
て記録光束を変調する変調手段と、前記記録光源と集光
レンズとの間に位置する光学素子とを有する記録装置に
より情報記録原盤に情報信号を記録するに際して、前記
光学素子により複数の高次回折光束を発生せしめ、実質
的に、前記記録原盤上における記録スポットの大きさを
情報信号に応じて変化させるものである。

作用 上記方法によれば、光学素子により、集光レンズ入射光
強度分布を情報信号に応じて変化させて、情報記録原盤
上での記録スポットサイズを実質的に変化させるように
したので、ガイドトラックの幅を番地情報ピットの幅よ
り大きくすることができ１番地信号出力には実質的な影
響を与えないで、ガイドトラックによる回折損失を軽減
し、記録情報信号の再生Ｃ／Ｎを向上させることができ
る。

したがって、安定に製作出来、かつ高品質なアクセス用
プリフォーマット情報を有する情報°記録原盤を得るこ
とができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図に基づいて説
明する。

第１図は本発明の一実施例における情報記録原盤記録方
法を用いて記録した記録ビットの説明図で、１１はガイ
ドトラック、１２は番地情報ピット、１３は記録ピット
である。ガイドトラック１１の幅Ｗ□と番地情報ピット
１２の幅Ｗ２との関係は、Ｗ工〉Ｗ２となっている。番
地情報部からの再生信号出力は最大になるようにし、ガ
イドトラック部からの再生信号出力は、記録ビット１３
による再生信号出力ができるだけ大きくなるような構造
にする。

トラックとトラックとの間隔すなわちトラックピッチＰ
は、通常１．６〜２．５μｍ程度の値が用いられている
。情報信号記録の際には、記録ビット１３は番地情報部
には記録されず、ガイドトラック部にのみ記録されるの
が通例である。番地情報を効率良く再生できるピット幅
（又は溝幅）としては、再生光スポットの１／ｅ２強度
（中心強度の１３．５％）のところでの直径の３０％〜
４０％が最適である。例えば、再生光源の波長をλ＝８
３０ｎｍ、記録再生レンズのＮ　Ａ　＝ｏ、ｓ３とする
と、スポットサイズφ＝適したピット幅（溝幅）は、０
．４〜０．５μｍ程度となる。またトラックピッチＰに
対して、ガイドトラック１１０幅Ｗ１は、Ｗｚ＜ｗユ〈
Ｐでなければならない。

このようにｗ、＜ｗ、＜Ｐのピット幅とガイドトラック
幅とを得る為の記録スポットについて第２図を用いて説
明する。１４８〜Ｌ４ｃは各々記録レンズによって記録
原盤上に形成された記録スポットの強度分布を示してお
り、１４ａは０次光によるもの。

１４ｂ、　１４ｃは光源と記録レンズとの間に配設され
た光学素子により発生せしめられた±１次回折光による
ものである。　１４はこれらを合成した強度分布を示し
ている６番地情報ピット１２を記録する際には、１４８
の記録スポットのみを発生させ、ガイドトラック１１の
記録時には１４ａ〜１４ｅの記録スポットを発生させ、
実質的に記録原盤上における記録スポットサイズを変化
させて、記録幅を変える。

この強度分布可変記録スポットを実現する方法として、
第３図に示すような音響光学変調素子を用いる。第３図
において、　１５はＬｉＮｂＯ３，テルライトガラス、
ＴａＯ２等よりなる音響光学変調素子であり、この透明
な固体に印加高周波源１６により超音波ｆｏを加えると
、固体中に進行疎密波である進行超音波１７が生じ、透
明回折格子となる。

これにより音響光学変調素子１５に垂直に入射する入射
光Ｉは、音響光学変調素子１５を通過後、工。。

ニオ□の光束に分離される。＋１次の光束は、超音波ｆ
ｏによりドツプラーシフトを受けており、光の周波数が
γからν±ｆｏに変化する。このように周波数が異なる
ため、同一波面を分割して重ね合せた場合のような干渉
は生じない。音響光学変調素子１５に光束を垂直に入射
させた場合のラマンナース回折の回折角Ｏｍは、 λ ｓｉｎθｍ＝±ｍ− ｍ：回折光次数、λ：入射光波長、Δ：音響光学変調素
子、１５中の進行超音波１７の波長と表わせる。また回
折光の強度Ｉ＋＋は。

Ｉｍ／Ｉ＝Ｊ２ｍ（Ｋ−δｎ−Ｌ） Ｊ■：ｍ次の第１種ベッセル関数、Ｋ：光の波長。

δｎ：超音波によって発生した屈折率変化、Ｌ：超音波
の光束に作用する光の進行方向の長さと表わせる０回折
光強度は、印加超音波強度によって自由に変えることが
できる。

第４図（Ａ）は記録レンズ入射瞳上での０次及び±１次
回折光による入射光の分布を示し、１８ａは入射瞳径又
は０次光、　１８ｂ、　１８ｃは各々＋１次、−１次の
光束の分布を示す、この分布により、記録原盤上に生じ
る収束光スポットは１９ａ〜１９ｃのようになる。その
強度分布は第４図（Ｃ）のようになる。

各々のスポットの強度及び位置を変化させることにより
、合成光スポットの強度分布をかなり自由に変化させる
ことができる。スポット間距離は超音波周波数、強度比
は超音波強度を各々変化させることにより変えられる。

第５図は記録光学系の構成図で、記録光源としては、Ａ
ｒ＋イオンレーザ−、Ｈａ−Ｃｄレーザー等の短波長レ
ーザーが、フォトレジストＡ　Ｚ−１３５０の露光の為
に用いられる。Ａｒ＋レーザーの波長は４５７９人、Ｈ
ｅ−Ｃｄレーザーの場合は４４１６人である。

フォトレジストＡ　Ｚ−１３５０は短波長側はど感度が
高い為である。音響光学変調素子１５に入射したレーザ
ー光束２０は、進行超音波１７により回折され、レンズ
２１に入射する。レンズ２１よりの光束は、レンズ１３
に入射して平行光束となり、記録レンズ２３に入射する
。そして、記録原盤２４上に記録の為のスポットを形成
する。

次に、記録原盤２４上に形成するスポット形状について
検討する。記録レンズ２３は一般的には精度の良い原盤
記録を行なう為に、開口数ＮＡの大きいレンズが用いら
れる。ここではＮＡ＝０．９の場合について考察する１
回折限界まで絞られたスポット径は、エアリ−ディスク
径で λ ０．８２□となる。ＮＡ＝０．９、λ＝　０．４５７９
μ謬Ａ （Ａｒ÷レーザー）とすると、φｚｚｅ”＝０．４２μ
ｍとなる。エアリ−ディスク径では、φ＾＝０．６２μ
ｍとなり、最大０．６〜０．７μｍの幅のガイドトラッ
ク１１の記録が限界である。番地情報部のピット幅は１
回折績分によると、再生スポットの１／ｅ２強度におけ
る直径の３０〜４０％が最大回折効率を与えるから、１
／ｅ２径を１．３μｍ　とすると、ピット幅は０．４〜
０゜５μｍが好適である。一方、ガイドトラック幅は、
最大回折効率を与える幅は好ましくなく、トラッキング
サーボに必要十分な信号強度を与える幅で良い、またレ
ジストのエツチングにより生じるガイドトラックエツジ
部のミクロな荒れがＣ／Ｎを悪化させる１つの要因とな
る。従って、ガイドトラック１１の幅Ｗ、を、番地情報
ピット１２の幅Ｗ２に対して１．５Ｗ、＜ｗ、＜３ｎｏ
程度の範囲に選べば、Ｃ／Ｎを数ｄＢ改善することがで
きる。Ｗ２＝０．５μ閣とすれば、０．７５μｍ＜Ｗ、
＜１．５μ腸となる。

このガイドトラック幅を得る為には、記録原盤２４上の
０次、±１次光のスポットの間隔を精度良く設定する必
要がある。ＮＡ＝０．９のレンズでの１１ｅ２径は、前
述のようにφｚｚｅ”＝０．４２μ−となる。

０次光及び±１次光がおよそ等しい強度であるとすれば
、ガイドトラック幅１．５μ−を得る為には、０次及び
±１次光間の距離を０．５４μ園に選べば記録できる。

記録原盤２４上で０．５４μｍ離間したスポットを得る
為には、音響光学変調素子１５の印加超音波周波数をい
くらに設定すればよいか見積る。

記録レンズ２３の焦点距離をｆｌ、コリメーターレンズ
であるレンズ２２の焦点距離をｆ２、光束を収束拡散す
るためのレンズ２１の焦点距離をｆｌとし、第５図のよ
うな配置とする。レンズ２２又はレンズ２１の焦点面に
おけるスポット間距離δは、〔δ′：記録原盤２４上の
スポット間距離〕いま、δ’＝０．５４μｍ、　　／、
＝２．７ｎｏ、　ｆ、＝３００ｍｍとすれば、δ＝６０
μｍとなる。記録レンズ２３に入射する光束は、少なく
とも、入射光強度分布の１１８２強度より大のところで
、入射瞳にけられるようにする必要がある。こうするこ
とにより、回折限界に近い形状のスポットを得ることが
できる。

その為には、レンズ２１．２２によりレーザー光を拡大
することが必要である。入射レーザー光束径をφい記録
レンズ２３面での光束をφ２とすると、となる、φ、＝
１２ｍ、φ、＝１２ａ、ｆ、＝３００ｍｍとすとなる。

この時、レンズ２１の焦点面でのスポット間隔δ＝６０
μ謬が必要であったことを考慮して。

±１次光の回折角θ１は。

より、θ、＃２Ｉｌｒａｄとなる。

音響光学変調素子１５による±１次の回折角θ１は、で
あったから。

λ Ａ＃□ θ、 となる。λ＝　４５７９人とすれば、Ａ：０．２３ｍｍ
となる。

音響光学変調素子１５の材質がＴｅＯ２の場合、音速Ｖ
＝４．２１ａ＋／ｓｅｅであるから、音響光学変調素子
１５に印加する周波数ｆは、 λ ｆ＝− より、ｆ＝１８Ｍ七となる。

このように、ｆ　＝１８ＭＨｚの周波数を印加すること
により、記録原盤２４上で、０次及び±１次光の間隔が
０．５４μ腸の３個のスポットを得ることができる。２
次以上の高次光も発生するが、印加高周波の強度を変え
ることにより１問題にしなくてすむ大きさにすることが
できる。この周波数を変えることにより、スポットの間
隔も自由に選ぶことができる。すなわち、ガイドトラッ
ク１１の記録時には、音響光学変調素子１５に高周波を
印加し、記録原盤２４上でスポットを広げ、番地情報ピ
ット２の記録時には、高周波を印加せず、単−丸スポッ
トで記録し、幅の細いピットを形成することができる。

音響光学変調素子１５中に発生する超音波は、進行超音
波１７であるので、回折光強度は、印加周波数が一定で
も時間的に変動する。本実施例では印加周波数が１８Ｍ
Ｈｚであるので、この周波数で時間的に変動する。この
影響を避ける為、記録線速度を適切に選ぶ必要がある。

直径３００　ｍのディスクの場合、　９００ｒ、ｐ、■
、の回転数で記録すれば、影響を避けることができる。

発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、光学素子により情報
記録原盤上での記録スポットの大きさを実質的に変える
ようにしたので、従来、１ビームでパワーコントロール
のみで記録幅を変えるか。

あるいは２ビームによりガイドトラック部と番地情報部
とを別々に記録していたものが、１ビームでかつ信号に
応じて記録スポット径を変化させることができ、安定な
かつ再現性のある、溝幅の異なった記録を行なうことが
できる。このように１ビームで安定に記録が行なえるた
め、光学系も簡単になり、光軸調整が容易で、光軸のド
リフトも少なくできる。また１番地情報ピット幅よりも
幅広のガイドトラックを有するディスクを得ることがで
き、幅の広い溝部に記録することにより、Ｃ／Ｎの改善
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における情報記録原盤記録方
法により得られたガイドトラック及び番地情報ピットの
説明図、第２図はスポット形状とトラック幅との関係の
説明図、第３図は音響光学変調素子の動作説明図、第４
図は記録レンズの光量分布とスポット形状との関係の説
明図、第５図は記録光学系の動蓚説明図、第６図及び第
７図は各々従来の記録方法により得られたガイドトラッ
ク及び番地情報ピットの説明図である。 １１・・・ガイドトラック、１２・・・番地情報ピット
、１５・・・音響光学変調素子、２３・・・記録レンズ
、２４・・・記録原盤 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 １ｆ＝−力゛Ａドトラ、フ ｔｚ−’４．地１’％Ｌ 第２図 第３図 第４図 第５図 ２３−−一多濾しンス゛ ２４−老碌徹番 第７図 口＝＝＝＝つＯＣ＝つＣ二 第７因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録光源と、この記録光源からの記録光束を情報記
   録原盤上に集光する為の集光レンズと、フォーカス状態
   を制御するフォーカス制御手段と、情報信号に応じて記
   録光束を変調する変調手段と、前記記録光源と集光レン
   ズとの間に位置する光学素子とを有する記録装置により
   情報記録原盤に情報信号を記録するに際して、前記光学
   素子により複数の高次回折光束を発生せしめ、実質的に
   、前記記録原盤上における記録スポットの大きさを情報
   信号に応じて変化させる情報記録原盤記録方法。 ２、光学素子として音響光学素子を用い、この音響光学
   素子をラマンナース回折配置とした特許請求の範囲第１
   項記載の情報記録原盤記録方法。 ３、記録原盤上における記録スポットのディスク半径方
   向のスポットサイズを、ガイドトラック記録時に実質的
   にｄ＿１とし、アドレス信号記録時にｄ＿２として、こ
   れらｄ＿１とｄ＿２との関係を、１．５ｄ＿２＜ｄ＿１
   ＜３ｄ＿２とした特許請求の範囲第１項記載の情報記録
   原盤記録方法。