JPS5845997A - レリ−フ装置作製方法 - 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】 ビデオディスクは「マスク」から製作されるが、このマ
スクはビデオ情報を同ディスク表面しリーリ、マのよう
なマスタを゛使゛つてそのレリーフの鏡像を適当な基ｉ
内にプレス又は成形する。マスクを作るのに従来使用さ
れていた１つの８方法は、ビスマス、テルル、又はテル
ルをペースとした媒体などのような低融点、低熱伝導率
を持った材料の薄膜をガラスなどのような適当な゛基板
に被覆し、そしてこの薄膜のちち、選択された局部にア
ブレーション処理を施して、ビデオデータに順次対応す
るぎット（以下ぎ７１列という）を形成する。

さらに、このほかの一連の操作が、これらのぎツ“***
又は突起を作るために、実施される。こうし下！スジが
いったん作られると、゛それをプレス装置又は噴射装置
内に使用して、グラスチックディスク上に上記表面レリ
ーフの鏡像複写を得る０いくつかの理由から、表面レリ
ーフを直接、すなわち、アブレーションピット列の初期
形成を行かつテルルより低コストの材料を利用すること
ができる。他方、アゾレージロン処理は蒸発くずを生じ
、このくずは所望される値よ゛り低い信号対雑音比を招
き、・さらにテルルは毒性を有する。

本発明によれば、□イ”オン交換ガラスの層が、♂デオ
ディスク用マスクとして利用されている。イオン交換に
起因されて、この種のガラスは蓄積エネルヤを圧縮−力
の形で所有している。イオン交換ガラスの層の局所部分
が充分に加熱されたとき、このガラスのこれらの部分は
、軟化し圧縮比カエネルヤを局所表面***の形で解放す
る。表面***の形で解放する。表面***の有無及び／又
はそれらの高さにより、ビデオ情報をアナ四グ又はディ
ジタル形式で伝えることができる。イオン交換マスクは
表面***を直接的に形成するため本来的に低コストマス
タであるが、更にそれは容易に入手可能で、低コストで
、毒性のない材料、すなわち、ガラスを使用している。

さらに、イオン交換マスクは、アブレーション破片がな
いために高い信号対雑音比を与える。

イオン交換マスクが形成されると、このマスクは従来の
方法で使用されて適当な従来型の基板、一般にはプラス
チックの上に鏡像複写を生成する。

この複写は、一般には、プレス又はスタンぎングによっ
て、あるいは噴射成形技術によって生成される。形成さ
れた複写のレリーフ表面は従来型の光反射層で被覆され
、−レリーフ表面に記憶されたビデオ情報の光学的読出
しが可能となる。

以下、本発明を付図を引用して実施例について説明する
。

第１図゛を参照すると、♂チオディスクマスク１は、ガ
ラス基板８のイオン交換層６の表面４上の小さな離散し
た単***（５ｏ１１　’ｂｕｍｐ　）　２　　の形で、
ビデオデータの連続・トラックを記憶している。ガラス
基板８は、適当な酸化物修飾剤を含有する従来型のホウ
ケイ酸ガラス、たとえば、酸化物修飾剤として４モルパ
ーセントの酸化ナトリウム゛−（Ｎａｎｏ　）　　を含
有するコーニングガラス（Ｏｏｒｎｉｎｇｅ１ａε８）
７７・４０などである◇容認されるガラスの酸化物修飾
剤のイオンは、ガラス格子内の緩やかな結合配列内に分
散され、これによってこの酸化物修飾剤のイオン、すな
わち、このガラス内のナトリウムイオン（Ｈａ”）　　
はガラス格子内できわめて移動し易くなっている。製造
工程中に酸化物修飾剤が添加されその間ガラスは溶融さ
れているので、ガラス基板８は、応力の形の蓄積エネル
ヤをほとんど含んでいない。

比較的内きな量のエネルイが、圧縮応力の形テ、表面の
イオン交換層６内にイオン交換を経て蓄積される。この
ようなイオン交換は、基板８を交換イオンに露すごとに
よって達成されるが、交換イオンは、酸化物修飾剤の有
するよりも大きな親和力を持っていてガラスの格子点を
占有する。特別の実施例においては、銅イオン（Ｏｕ”
　）が格子点を先に引用したコーニングが？スフ７４０
のナトリウムイオン（Ｈａ＋）と交換させられる、すな
わち、ナトリウムイオンはガラスの格子点の外へ拡散さ
せられ、すなわち格子をあけ渡し、このあけ渡された格
子点は銅イオンによって占有される。

銅イオンは、ナトリウムイオンの原子半径（０，９６＾
７）よりも僅かに大きな原子半径（０，９８ｘ）を持っ
ているために、イオン交換層６は、蓄積エネルギーをＦ
Ｅ紡応力の形で含んでいる。

二こに指定さむたイオン交ＩＩは、コーニングガことに
よって達成空れ鼠。湯の温度は厳密ではないが、セ氏５
５０°で充分であり、塩化第一銅の蒸気は有毒であるの
で、塩化第一銅が蒸発しないように注意を払わなければ
ならない。イオン交換層６の深さは、交換時間、すなわ
ち、コー゛ニングがラス７７４０が湯中にある時間、の
平方根の関数である。この場合、６−２−０９４ｆであ
り、ここにｄは層部分６の深さで単位はマイクロメータ
、またｔは湯中の時間で単位は分である。第２図は、セ
氏５５０°の湯の場合の、分で表した交換時間９の関数
、とじて層６の深さをマイクロメータで示すグラフであ
る。第１図において１．イオン交換層６は、湯中又はそ
の後の研磨の間中適当なマス゛りを掛けることによって
基板の一方の側だけにしか存在しないが、もし両側マス
クを得たいと望むならば、イオン交換層６を両平坦面に
沿って施すことができる。

層６内の圧縮応力の形の蓄積エネルギーに加えて、イオ
ン交換はまた層６の光吸収スペクトルを変化させること
かで′きる。塩化第一銅（０ｕｃｘ　）とコーニングガ
ラス７７４ｏ・がイオン交換層６を生成するとき、！＃
６は着色（暗色化）さｈその光吸収率は増大される。第
６図の曲線ムは、銅イオン交換コーニングガラス７７４
ｏの層の光吸収スペクトルのノロツー゛トである。次の
点に注目されたい、すなわちこのイオン交換層は、スペ
クトルの背端、すなわち、従来型のアルインレーデ及び
ヘリウム−カドミウムレーデからの“発射波長、におい
て比較的良好な吸収性を示し、こ′れにより、この種の
レーデが、開示されたイオン交換ガラスビデオディスク
に対して書込みビームエネルギを伝える妥当なビデオ信
号源となっている。（イオン交換以前のガラスに比較し
て）増大した光吸収率のために、有意な量の書込みビー
ムエネルギがイオン交換層６の離散した局部に吸収され
、この吸収の結果生じた熱がこれらの離散した局部にお
いてイオン交換層を軟化させ、柔軟にする。蓄積圧縮応
力エネルギは、軟化した加熱部分を「押し」、これが原
因となってこの部分を可能な方向にのみ変形させ、これ
によって、小さな離散した嚢起すなわち***２が形成さ
れる。このようにして、マスタ１の表面レリーフが直接
的に、すなわち、従来型のピットの形成を行うことなく
、形成される。

もし望むならば、イオン交換層の離散した局部の加熱は
、高強度光ビーム以外の手段、すなわち、適当に制御さ
れた電子又はイオンビームによっても達成される。

先に述べたように、コーニングガラス７７４゜は、４モ
ルパーセントのＭｌ！Ｌ２０　　を含んでいる・高率の
酸化物修飾剤を含有しているホウケイ酸ガラスを使うと
さらに有利である。第１に、このようなガラスは低い軟
化点を有し、したがって、圧縮エネルギの放出を行うた
めに必要とすあ書込みビームエネルギは少くて済む。第
２に、このようなガラスはより多くの格子点を、これを
占有する交換イオンに与え、したがってこの種のガラス
の光吸収性を向上しまたさらに必要な書込みエネルギは
少くなる。

ガラス基板は、酸化ナトリウム以外の酸化物条件剤を含
有することができる。たとえば、ガラス基板は酸化物修
飾剤として酸化ナトリウムの代りに酸化カリウム又は酸
化リチウムのいずれかを、又はこれらの拳化物の両方又
はそれ以上を含有することもできる。Ｏｕ”／’Ｋ”　
及びＯｕ”７’ＬＬ＋イオン交換は、Ｏｕ＋／Ｎ＆＋イ
オン交換が達成される場合と実質的に同様に達、成され
るが、シかしながらＮａ＋イオンはＸ＋イオン又はＬｉ
＋イオンのいずれよりも良く外へ拡散するので、Ｏｕ”
／Ｎａ＋イオン交換の方が第４図は、***２を記録する
実施例の装置を示す。レクセルー７ｒル（Ｌｅｘｅ’ｌ
　Ｍｏａｅｌ）９５−４などのようなアルインレーデ２
０は、波長４８８ナノメートルのコヒーレント光ビーム
を発射する一発射された光ビーム（書込みビーム゛）は
、反射鏡２２によって、電源２６付きの従来型電子−光
学変調器２４に向けて送られる。この変調器は、コヒー
レント・アソシェート（Ｃｏｈｅｒ＠ｎｔ　Ａｓ５ｏｃ
ｉａｔｅｓ　）Ｘアップル（ムｐｐ１ｅ　）　Ｉｆコン
ぎユータ／♂デオカメラ構成などのような♂デオ制御ｆ
ａセッサ２９から従来式の方法で受取るたビデオ信号の
順序に従って書込み♂−ムを振幅変調するように機能す
る。反射鏡２Ｂは、変調書込♂−ムを空間フィル□ それがコリメートレンズ３２に到達する前に「クリーン
アップ」シ、コリメートレンズはこの一一ム（空間フィ
ルタ３０は規準の合っていない書込み♂−ムを出力する
）の規準を合わせて延長する。

ｔ；リーラ」ヶ書込、ビーＡ（＋）直径、よ、制御器。

部材３８によって調節ｄれ、これによって、適当な直径
にさせられた書込みビームが反射鏡４０によってレンズ
４１に向けて送られ、このレンズは書込みビームをイオ
ン交換層６の表面４の離散部分上に集束する一層６の表
面４は、書込みビームに対して、たとえば、ら旋トラッ
クのｒＸＪ及び［ｙＪ門標に沿って、ステツゾモータ４
２と４４制御され、この制御器は適当な入゛力を制御ノ
ロセッサ２９から受は取る。したがって、書込みＶ−ム
は、順次イオン交換層６の選択部分を加熱７し、この結
果、蓄積圧縮応力エネルギが局部的に解放されまた単デ
ータ***２が形成され、これによってビデオマスク１が
直接的に形成される。書込みビーム及び／又はそのパル
ス長を調節することによって、***２の寸法（高さ）を
関節するととができ、これによってアナレグ信号の情報
内容を伝えることができる。ディジタル信号の情報を伝
えるためには、書込みビームは単にオン・オフすなわち
２つの適当なエネルギレベルに変調される０***２の寸
法は、いくつかの因子に依存し、これらの因子には、層
６の圧縮応力エネルギ、層６の光吸収率、及び書込みビ
ームの電力及びパルス長、さが含まれる。コーニングガ
ラス７７４０を溶融（５５０℃）した塩化鋼湯に１５２
０分漬けることによって作られる銅イオン交換コーニン
グガラス７７４０と層６の表面において５　Ｑ　ｍＷ　
の１マイクル秒パルスを出力するように動作するアルイ
ンレーデ（波長４８８μｍで放出する）を使用して、隆
起２が形成されるが、その***の直径は約２．２５μｍ
また高さは約０．６〜０．５μｍである＠このような寸
法の***は、レンズ４１が従来型の倍率１０の顕微鏡対
物レンズであるときに、形成される。これより小さい直
径の、すなわち、０．５μｍ程度の直径の***は、レン
ズ４１がもつと高い倍率、通常、倍率６０くらいのとき
、形成される。比較的大きな高さの***は、アブレーシ
ョン処理されたテルルを用いるマスタの***に比較して
高い信号対雑音比を与える。また、データはきわめて竪
牢な材料（ガラス）の１部（単表面***）として記憶さ
れるので、保存記憶は保護ケースを必要とせず容易に達
成される。加えて、マスク媒質もきわめて低摩な材料で
あるから、非常に低コストのマスクが得られる。

いくつかの面でビデオマスクとしてアブレーション処理
テルル構造より侵れてはいるものの、開示されたイオン
交換マスクは′アブレーション処理テルルを用いるマス
クが必要とするよりも多くのエネルギを必要とする。た
とえば、テルルをアブレーション処理するには０．２５
　ｎＪ　　程度のエネルギを必要とするが、***２を形
成するには３Ｑｎ、Ｔ（ナノジュール）を必要とする。

銅イオン交換層の必要とするデータ蓄積エネルギは、水
素低域によって減少するが、成形ガス（窒素８０％、水
素２０％）などのような水素含有ガスが加熱（セ氏４０
０°）イオン交換層の上を通って、イオン交換層の厚さ
に正比例する時間（１ないし数時間）流される。水素の
流れによって銅イオンは、金属＃ｌ（０ｕ０）の小さな
粒子となる。イ。オン交換層内の金属鋼の存在は、イオ
ン交換層の光吸収率を増大させるが、これは、水素低域
時間１時間及び６時間それぞれに対する第６図の曲線Ｂ
及びＣに示されるとおりである。イオン交換層の光吸収
率の増大は、イオン交換層の離散部分を、次のような点
、すなわち、これらの離散部分の圧縮応力エネルギが隆
起２として解放されるような点まで、軟化するに必要と
される書込み一一ムの量を減少する。−例として、コー
ニングガラス７７４０の試料が１５分分間式５５０°で
０ｕＯｊ　　イオン交換され、これに続いて４５分分間
風４００°で成形ガス内で低減化された場合、***を１
ｎＪ　未満の書込み一一ムエネルヤで形成することがで
きる。これは、レンズ４１が倍率６０、Ｎ、Ａ、　０．
８５　　の対物レンズのときに起こる。

鋪イオンとナトリウム、カリウム又はリチウムの°うち
のいずれかとの間のイオン交換は有効なマスタ材料を提
供するけれども、イオン交換源として鋼を使用すること
によってマスク材料がある回避できない制約を受けるよ
う辷なる。とくにこの場合、Ｏｕ”、／ｍａ”交換材料
上にデータを記録するために使用されるレーデビームの
波長はスペクトルの前端に限定される、そしてこれは、
第３図の曲線ムによって示されるように、Ｃｕ”／Ｎａ
＋交換材料が４８８ｎｍより実質的に長い波長において
は非常に低い光吸収率を持つからである。・なおまた、
Ｏｕ＋イーオンはＨａ＋イオンよりさほど大きくないの
で、蓄檀王縮応カエネルイの絶対量は比較的低い。

４８８ｎｍを超える波長における光吸収率の増大は、ガ
ラス基板８として、スコツト（５ｃｏｔｔ　）　ＢＧ−
５８及びＢＧ−１８のようなガラス色フィルタを利用す
ることによって達成される。スペクトルの遠赤端（８０
０〜９５０　ｎｍ　）　　におけ７るある程度の光吸収
率により１．書込み♂−ム源としてダイオードレーデの
使用が可能になるであろう。蓄積圧縮応カエネ・ルイー
の増大は、酸化物修飾剤イオンが持つよりも遥かに大き
な原子半径を持つ交換イオンを利用することによって達
成される。たとえば、交換イオンとしてカリウムイオン
を酸化物修飾剤として酸化ナトリウムを含有するガラス
２共に使用すると、比較的多量の圧縮応力、エネルギが
得られるが、これはカリウムイオンがナトリウムイオン
より遥かに大きいからである。Ｏｕ”／Ｈａ＋イオン交
換と似た具合に、Ｋ＋／Ｎａ＋　イオン交換も、酸化ナ
トリウム修飾−（ｍｏｄｉｒｉｅｌ　）　　ガラスを・
ＫＯｊなどのようなカリウム塩の湯に漬けることによっ
て達成される。

形成されたマスタ１は従来式の方′法で利用さへ鏡像（
マスクが***を有するところではぎット、マスクが平ら
なところでは***）レリーフ表部複写を、一般にプラス
スチック材料で作られた従来型の適当な基板又はディス
ク上に生じる。この複写は、一般に、プレス又はスタン
ピング技術によって、あるいは、注入成形技術によって
形成され、この場合、複写はマスタ１上の***のある場
所に相当する場所に凹みを有する。読出しを行なうため
に光反射材料の薄層が、通常、このレリーフ表面に被着
され、次いで、透明被膜がこの光反射材料薄層に対する
保護被膜として被着される。

この複写からの再生は、従来式の方法で達成される。レ
ーデか゛らの光は、光学系を通してディスクの反射材料
薄層上に集束される。反射材料薄層内における凹みの有
・無が、反射材料薄層からの光の反射量を決定し、この
反射量は従来型の光学系によって再捕獲されて、光検出
器によって従来式の方法で電気信号に変換される。検出
信号は、マスタ１を作るのに使用された書込みビームに
よって伝えられた原始ビデオ信号情報を再生するのに使
用される。

マスタ１は、♂デオディスクの製造との関連において述
べられたけれども、マスク製造工程は、他のレリーフ表
面装置、たとえば、導波管、表面レリーフ格子、微小レ
ンズ配列等の製造に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による「マスタ」の斜視図、第２図は
、イオン交換層の深さを時間の関数として示すグラフ図
、 第６図は、イオン交換層上の吸収スペクトルを示すグラ
フ図、 第４図は、本発明によるマスクを製造する光学系のブロ
ック図、 である。 １：ビデオディスクマスク ２：*** ４：***のある表面 ６：イオン交換層 ８ニガラス基板 ２０：アルインレーデ ２２：反射鏡 ２４：電子−光学変調器 ２６：電源 ２９：ビデオ制御ゾ豐七ツサ ３０：空間フィルタ ３２：コリメートレンズ ３８：制御開口部材 ４２．４４ニステツプモータ 代理人　浅　村　　　　皓 外４名 ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （凰）　　レリーフ装置作製方法であって１、　蓄積エ
   ネルギを圧縮応力の形で有するイオン交換ガラスを用意
   することと、 前記層の表面の局部を圧縮応力エネルギが前記局部にお
   いて表面***の形で解放されるに充分なだけ加熱するこ
   とと、 前記***のある表面の少くとも１つの鏡像表面複写を形
   成するために前記***のある表面を利用すること とを包含することを特徴とする前記方法。 （２）　　レリーフ装置作製方法であって、蓄積エネル
   ギを圧縮応力の形で有するイオン交換ガラスを用意する
   ことと、 光エネルギによって前記層の表面の局部を圧縮応力エネ
   ルギが前記局部において表面***の形で解放されるに充
   分なだけ加熱することと、前記***のある表面の少くと
   も１つの鏡像表面複写を形成するために前記***のある
   表面を利用することと を包含することを特徴とする前記方法。 （３）　　レリーフ装置作製方法であって、蓄積エネル
   ギを圧縮応力の形で有するイオン交換ガラスを用意する
   ことと、 前記層の表面の局部を圧縮応力エネルギが前記局部にお
   いて表面***の形で解放されるに充分なだけ加熱するこ
   とと、 前記***のある表面の少くとも１つの鏡像表面複写を形
   成するために前記***のある表面を利用することと、 前記鏡像表面複写を光反射材料の層で被覆することとを
   包含することを特徴とする前記方法。 （４）　　レリーフ装置作製方法であって蓄積エネルギ
   を圧縮応力の形で有するイオン交換ガラスを用意するこ
   とと、 前記層の表面の局部を圧縮応力エネルギが前記局部にお
   いて表面***の形で解放されるに充分のある表面□の少
   くとも１つの鏡像表面複写を形成するためのマスクとし
   て前記***のあ　・る表面を利用することと、 前記鏡像表面複写を光反射材料め層で被覆することとを
   包含することを特徴とする前記方法。