(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのＡＯ偏向器を有し、そのＡＯ偏向器に異なる周波数を持つ複数の信号を同時に入力することにより、複数個の集光ビームを感光性膜が形成された光ディスク原盤上に形成し、前記集光ビーム単体の強度半値幅より広い一本の幅広案内溝の潜像を前記光ディスク原盤上に形成する光ディスク原盤露光装置において、前記ＡＯ偏向器の偏向角を低減する光学系を有し、且つ、前記ＡＯ偏向器に入力する前記異なる周波数を持つ複数の信号の周波数の差で生じるビート信号の周波数に対応する光ディスク原盤上の空間周波数を、前記光ディスク原盤のレプリケーションにより形成される光ディスクの信号帯域に相当する空間周波数の２倍以上としたことを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ディスク原盤露光装置において、前記ＡＯ偏向器で形成された複数個の光束とは別の第2の光束を有し、且つ、前記第2の光束は直線偏光であり、その偏光偏波面が前記複数個の光束の偏光偏波面に対して9０°傾いていることを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ディスクのマスタリングに用いる光ディスク原盤露光装置に関するもので、特にＣＤＭＯやＭＤ(Mini Disc)等幅広の案内溝を有する光ディスク用の光ディスク原盤露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ディスク原盤上の幅広の案内溝潜像を形成する手段として、例えば特開昭63-149846および63-263647に記載されている様に複数の集光ビームを案内溝の半径方向に重ね合わせて１本の案内溝（案内溝の潜像）を形成する手段が提案されている。また、その複数本の集光ビームを形成する手段としては、特開昭63-300445に記載されている様に、ビームスプリッタによる分離された複数のレーザ光束により形成する手段や、特開平4-26940に記載されている様にＡＯ偏向器に複数の周波数の信号を入力し、その回折光および透過光で形成された複数のレーザ光束を用いる手段がある。
【０００３】
また、その他の幅広案内溝を形成する公知の方式として、比較的高速で偏向可能なＡＯ偏向器で、一本のレーザ光を高速に振動させ、等価的に幅広の一本の案内溝潜像を形成するいわゆる高速ウォブル方式等がある。
【０００４】
以上示したような、複数の集光ビームを重ね合せて１本の案内溝を形成する手段は、ＭＤ等のように比較的幅の狭いプリピット部（例えば溝幅０．４〜０．５μｍ程度）と比較的幅の広い案内溝部（例えば溝幅１μｍ〜１．２程度）が同一ディスク上に存在する記録媒体の光ディスク原盤を作製するには有効な手段である。すなわち比較的幅の狭いプリピット部は、一本の集光ビームのみを用いて光ディスク原盤上に露光すればよく、幅の広い案内溝部は、例えば２本の集光ビームを用いて光ディスク原盤上に露光すればよい。
【０００５】
しかし、現在普通に用いられている通常の光ディスク原盤露光装置は、溝幅０．４〜０．５μｍのピットを形成するのに都合のよい光束サイズ（半値幅０．４μｍ程度）になっているので、２光束を２本半径方向に並べても１μｍ以上の溝幅を形成するためには、かなりレーザパワーを上げて露光する必要がある。レーザパワーを上げて露光を行うと、図６に示す集光ビームの裾の部分まで光ディスク原盤フォトレジストに感光するので、２光束でも１μｍ以上の幅広案内溝の形成が可能になる一方で、集光ビームの裾の形状が案内溝形状に反映されるので、ビームの形状は不要な凹凸のない裾形状を実現する必要がある。このような裾形状を実現するためには、集光ビームの波面収差を小さく（例えばＲＭＳで０．０７λ以下）する必要がある。
【０００６】
しかし、光ディスク原盤露光装置は、光変調器、光偏向器やビームスプリッタ等の多数の部品がレーザ光束中に存在し、なおかつ光の波長が通常500nm以下と比較的短波長の光であるため、波面収差をＲＭＳで０．０７λ以下に制御するのは困難である。集光ビームの裾の影響を低減する方式として、２光束より多いレーザ光束例えば３光束を合成することにより、合成後強度中心部で比較的平坦な強度が得られることを利用し、低パワーの露光強度で１本の案内溝を形成する方式がある。３光束を実現する手段としては、前述した特開昭63-300445に記載されているようにビームスプリッタにより３光束に分離する方法あるいは特開平4-26940に記載されているようにＡＯ偏向器に２つ以上の周波数を有する信号を同時に入力し、その透過および回折光を用いる方式が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた様なビームスプリッタを用いて３光束に分離する方式は、隣接ビームの干渉を防ぐため、少なくとも２組のλ／２波長板を用い偏光方向を互いに直行させる手段が必要となり、さらにそれぞれ３光束の正確な相対位置の調整および保持が必要となる。また、ＭＤ等の案内溝を形成するためには、図３に示すように案内溝をわずかにウォブルさせる必要があるため、少なくとも３ビームの両端のビームは互いに同期させながらウォブルさせる必要があり、制御回路が複雑になるばかりかＡＯ偏向素子を少なくとも２個要するためさらに光学系が複雑になり、装置の大型化およびコストアップを招くのであまり好ましくない。
【０００８】
一方、ＡＯ偏向器に少なくとも２つ以上の周波数を有する信号を同時に入力し３光束を実現する方式は、光学系の構成が簡単になる利点はあるが、３つの集光ビームの重なり合った部分で、以下の理由から光学的干渉によるビート効果が発生し、実用上問題となる。すなわち、Ａ０偏向器に入力する２つの信号周波数をそれぞれＳ1，Ｓ2、ＡＯ偏向器に入射する光の周波数をωe、ＡＯ偏向器からの出射光で透過光の周波数ω0、１つの入力信号による回折光周波数ω1、もう一つの入力信号による回折光周波数をω2、とするとそれぞれの周波数には以下の関係が成り立つことが知られている。
【０００９】
ω0  ＝  ωe                      （１）
ω1  ＝  ωe＋Ｓ1                 （２）
ω2  ＝  ωe＋Ｓ2                 （３）
ここで、それぞれの光束は同一のレーザから分離された光束なので、お互いに干渉性があるため光ディスク原盤上の３つの集光ビームが重なり合った部分が干渉し、周波数がＳ1、Ｓ2、Ｓ2−Ｓ1のビート信号を生じ、さらには比較的低周波となるそれぞれのビート信号同士の干渉によるビート信号等を発生し、結果として光ディスク原盤上に露光むらを生じてしまい、均一な案内溝を形成出来ない。この問題は、３つの周波数をＡＯ偏向器に入力し、それぞれの回折により３光束を得る方式でも同様である。
【００１０】
本発明は、従来技術が持っていた問題すなわち２光束の合成により１本に案内溝を形成する時の波面収差の問題、或はＡＯ偏向器で複数の光束を形成した場合、ビートが発生する等の問題を解決し、良好な案内溝形状を実現する光ディスク原盤露光装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、少なくとも一つのＡＯ偏向器を有し、そのＡＯ偏向器に異なる周波数を持つ複数の信号を入力することにより、複数個の集光ビームを感光性膜が形成された光ディスク原盤上に形成し、前記集光ビーム単体の強度半値幅より広い一本の幅広案内溝の潜像を前記光ディスク原盤上に形成する光ディスク原盤露光装置において、前記ＡＯ偏向器に入力する前記異なる周波数を持つ複数の信号の周波数の差で生じるビート信号の周波数に対応する光ディスク原盤上の空間周波数を、前記光ディスク原盤のレプリケーションによる形成される光ディスクの信号帯域に相当する空間周波数の２倍以上としたものである。
【００１２】
このとき、前記ＡＯ偏向器の偏向角を低減する光学系を有していることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の光ディスク原盤露光装置は、前記複数個の集光ビームの内、少なくとも１個が前記案内溝と平行な方向に分離された状態で形成することにより干渉の問題が低減できる。
【００１４】
また、前記集光ビームの１個は、前記ＡＯ偏向器とは別光路により形成されたレーザ光束により形成することが可能である。
【００１５】
また、前記ビート信号の発生を防ぐ別の手段として、前記複数本のレーザ光束を直線偏光のレーザ光束とし、少なくとも１本のレーザ光束の偏光偏波面が他のレーザ光束の偏波面に対して９０度傾けることも可能である。
【００１６】
【作用】
前記ＡＯ偏向器に入力する異なる周波数を持つ複数の信号の周波数の差で生じるビート信号の周波数に対応する光ディスク原盤上の空間周波数を、前記光ディスク原盤のレプリケーションによる形成される光ディスクの信号帯域に相当する空間周波数の２倍以上にすることにより、光ディスク原盤により作製される光ディスクの案内溝の前記ビート信号に由来するノイズ成分は、光ディスクの再生に必要な信号帯域の２倍以上になるので、フィルター等で電気的にノイズ除去が可能となり問題とならない。
【００１７】
また、前記ＡＯ偏向器により偏向された複数のレーザ光束の偏向角を低減する光学系を設けることにより、前記ＡＯ偏向器に入力する複数の信号の周波数差をより大きくすることが可能となり、発生するビート信号の周波数を問題となる周波数に対して充分高くすることができる。
【００１８】
さらに、前記複数個の集光ビームの内、少なくとも１個が前記案内溝と平行な方向に分離された状態で形成するか、あるいは前記複数本のレーザ光束を直線偏光のレーザ光束とし、少なくとも１本のレーザ光束の偏光偏波面が他のレーザ光束の偏波面に対して９０度傾けるような構成にすることにより、複数のビーム間での光学的な干渉が起こりににくくなり、有害なビートの発生を防ぐことができる。
【００１９】
また、以上の構成を採用することにより、２本より多くのビームで露光が可能となり、比較的低い強度で幅広の１本の案内溝が形成できるため、集光ビームの収差に由来する裾部の乱れの影響を受けにくい。
【００２０】
【実施例】
本発明の第１実施例に係る光ディスク原盤露光装置の光学系構成図を図１に示す。Ａｒレーザ１から出たレーザ光２は、ビームスプリッタ３により第１のレーザ光束４と第２のレーザ光束５の２光束に分離される。第１のレーザ光束はペアーとなる凸レンズ６とレーザ光束４のスイッチングを行う光変調素子（ＡＯ変調器）７をとおり、反射ミラー８により光束を約９０度曲げられた後ＡＯ偏向器９に入射する。ここで、ＡＯ偏向器は搬送中心周波数約１００ＭHzとなっており、１００ＭHz近傍の周波数を入力することにより、周波数に応じて出射光束の振れ角を制御できる。
【００２１】
本実施例においては、図２に示す様に、二つの周波数９７ＭHzの周波数と１０３ＭHzの周波数信号を加振素子３０に同時に入力し、音響光学材料３１に２つの周波数を有する粗密波３２を発生させることによりそれぞれ僅かに傾いた２光束４ａ、４ｂを生成している。また、本実施例では相対的な２光束の偏向角度は、約０．７mrad.であり、２光束が重なっている部分で生じるビート信号の周波数は、それぞれの搬送周波数差すなわち６ＭHzである。
【００２２】
ここで、この条件で光ディスク原盤上のレーザビームの線速は約１．４m/secなので前記６ＭHzに相当する光ディスク原盤上の空間周波数Ａは
0003734179.tif 000002
となり、光ディスク原盤あるいはディスク上で０．２３μｍ周期に相当する。光ディスクの再生において、通常レーザスポットの大きさは１μｍ程度であることおよびＭＤやＣＤの再生帯域はせいぜい１ＭHz程度であることから、この程度の周期のゆらぎは問題にならない。
【００２３】
次に、ＡＯ偏向器を出射した光は、ハーフミラー１０ａに到る。また、前記ビームスプリッタ３により分けられた第２のレーザ光束５は、シャッター１１を透過したのちミラー１２により約９０度曲げられ、前記ハーフミラー１０ａにより再び第１のレーザ光束と合成される。ここで、光ディスク原盤上に形成される第１のレーザ光束４ａ，４ｂによる集光ビーム４ｃ、４ｄと第２のレーザ光束５による集光ビーム５ａが空間的に重なり合わず、なおかつ案内溝と平行な方向にずれるように、ミラー１２の角度を調整し第２のレーザ光束５を第１のレーザ光束に対して僅かに傾かせる。
【００２４】
ハーフミラー１０ａにより合成されたレーザ光束は、ビームエキスパンダ光学系１３、ハーフミラー１０ｂ，ミラー１４を経て対物レンズ１５に入射し、光ディスク原盤１６上に図３で示すような集光ビーム４ｃ，４ｄ，５ａを形成する。ここで、ビームエキスパンダー１３は、対物レンズ１５に入射する平行光束の光束径を、対物レンズの入射ひとみ有効径程度あるいはそれ以上に広げる働きを有し、かつＡＯ偏向器９から出射された２光束４ａ，４ｂの振れ角を低減される働きを有する。
【００２５】
即ち、対物レンズの有効ひとみ径程度あるいはそれ以上に光束径を太くすることにより、対物レンズの結像パワーを有効に利用し微小集光ビームを光ディスク原盤上に形成可能とすることおよびＡＯ偏向器から出射される光束の偏向角を低減させることにより、ＡＯ偏向器に入力する２周波の周波数差を高め、ビート信号の周波数を、問題となる周波数に対して充分高くすることを可能とするためである。本実施例においては、１ｍｍのレーザ光束径を４ｍｍまで拡大し、同時にレーザ光束の偏向角を０．７mradから０．１８mradの１／４に低減している。
【００２６】
また、光ディスク原盤１６上に形成された集光ビーム４ｃ，４ｄ，５ａの像は、ハーフミラー１０ｂ、結像レンズ１７を通して撮像管１８上に結像し、ＴＶモニターによりその像が観察できる構成になっている。
【００２７】
また、図３に示すようにＭＤ等の案内溝がある周波数でウォブル（蛇行）しているディスク原盤を作製するには、前記ＡＯ偏向器９に入力する２周波を同期させＦＭ変調を加え、案内溝両端の２つの集光ビームをウォブルさせることにより容易に実現できる。また、光ディスク原盤上にプリピット部を形成するためには、シャッター１１を閉じることにより第２のレーザ光束５を遮断し、ＡＯ偏向器９に単一の周波数を入力し、光変調素子（ＡＯ変調器）で第１のレーザ光束をＯＮ／ＯＦＦすればよい。
【００２８】
次に、図４に本発明の第２実施例に係る光ディスク原盤露光装置の光学系構成図を示す。ここでは、第１の実施例で用いたシャッターの代わりにＡＯ変調器あるいはＥＯ変調器等の光変調素子２３を用いている。また、さらに第１のレーザ光束と第２のレーザ光束を合成するため第１実施例で示したハーフミラー１０ａの代わりに、偏光特性を有した偏光ミラー１０ｃ（例えばＰ偏光の透過率がほぼ１００％、Ｓ偏光の反射率がほぼ１００％のミラー）を用いている。またこの構成では、偏光ミラーに対して第１のレーザ光束４をＳ偏光、第２のレーザ光束５をＰ偏光にすることにより、効率よく対物レンズ１５にレーザ光束を導くことができ、比較的低パワーのレーザでも、光ディスク原盤の作製が可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下のような効果を持つ。
【００３０】
前記ＡＯ偏向器に入力する異なる周波数を持つ複数の信号の周波数の差で生じるビート信号の周波数に対応する光ディスク原盤上の空間周波数を、前記光ディスク原盤のレプリケーションによる形成される光ディスクの信号帯域に相当する空間周波数の２倍以上にすることにより、光ディスク原盤により作製される光ディスクの案内溝の前記ビート信号に由来するノイズ成分は、光ディスクの再生に必要な信号帯域の２倍以上になるので、フィルター等で電気的にノイズ除去が可能となり問題とならない。従って、良好な案内溝形状を実現できる。
【００３１】
また、前記ＡＯ偏向器により偏向された複数のレーザ光束の偏向角を低減する光学系を設けることにより、前記ＡＯ偏向器に入力する複数の信号の周波数差をより大きくすることが可能となり、発生するビート信号の周波数を問題となる周波数に対して充分高くすることができる。従って、さらに良好な案内溝形状を実現できる。
【００３２】
さらに、前記複数個の集光ビームの内、少なくとも１個が前記案内溝と平行な方向に分離された状態で形成するか、あるいは前記複数本のレーザ光束を直線偏光のレーザ光束とし、少なくとも１本のレーザ光束の偏光偏波面が他のレーザ光束の偏波面に対して９０度傾けるような構成にすることにより、複数のビーム間での光学的な干渉が起こりににくくなり、有害なビートの発生を防ぐことができる。従って、さらに良好な案内溝形状を実現できる。
【００３３】
また、前述したように１本のレーザ光束をその他のレーザ光束に対して偏光面を９０度傾け、すなわち、偏光ミラーに対して第１のレーザ光束４をＳ偏光、第２のレーザ光束５をＰ偏光にすることにより、効率よく対物レンズ１５にレーザ光束を導くことができ、比較的低パワーのレーザでも、光ディスク原盤の作製が可能となる。
【００３４】
以上述べたような構成を採用することにより、２本より多くのビームで露光が可能となり、比較的低い強度で幅広の１本の案内溝が形成できるため、集光ビームの収差に由来する裾部の乱れの影響を受けにくく、集光ビームの波面収差の制約が緩くなる。
【００３５】
また、以上のような構成とした場合には、前記光変調素子９に入力する単一周波数をずらすことにより、第１のレーザ光束でプリピット、第２のレーザ光束で幅の狭い案内溝をそれぞれトラックピッチに対して半ピッチずれた位置に形成可能で、基本的に１３０mmあるいは９０mmのＩＳＯで決められた情報用光磁気ディスクと光磁気ＣＤあるいはＭＤ等の音声情報を主体とした光磁気ディスクが同一の光学系を有する光ディスク原盤露光装置で作製可能となる。即ち、装置の有効利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る光ディスク原盤露光装置の光学系の概略を示す説明図である。
【図２】ＡＯ偏向器の動作原理を示す動作説明図である。
【図３】本発明の第１実施例における光ディスク原盤上の集光ビームの位置関係を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る光ディスク原盤露光装置の光学系の概略を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施例における光ディスク原盤上の集光ビームの位置関係を示す説明図である。
【図６】２光束を合成した時の光ディスク原盤上の露光強度を示すグラフ図である。
【図７】３光束を合成した時の光ディスク原盤上の露光強度を示すグラフ図である。
【符号の説明】
４、５  レーザ光束
４ｃ、４ｄ、５ａ  集光ビーム
９  ＡＯ偏向器
16  光ディスク原盤
33  案内溝
【図１】
0003734179.tif 000003
【図２】
0003734179.tif 000004
【図３】
0003734179.tif 000005
【図４】
0003734179.tif 000006
【図５】
0003734179.tif 000007
【図６】
0003734179.tif 000008
【図７】
0003734179.tif 000009