JP3894844B2 - 相変化型光ディスク初期化方法及び相変化型光ディスク初期化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、薄膜の光透過保護層（カバー層）又は複数の記録層を持つ相変化型光ディスクにレーザスポットを照射して記録層の全面結晶化(初期化)を行う相変化型光ディスク初期化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に相変化型光ディスクは、透明な基板に反射層や記録層及び補護層等を積層した構造を成し、これらの層はスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて形成され、形成直後の記録層は非晶質状態になるのが一般的である。この非晶質状態では、通常、光ディスク駆動装置のレーザ波長帯での反射率が非常に低く、記録再生動作に不可欠な自動焦点制御やトラッキング制御が不安定になるため、相変化型光ディスクは、記録再生可能な状態にするため、使用領域全面（ディスク全面）を記録層形成直後の非晶質状態から結晶質に変化させる初期化という熱処理が必要である。
【０００３】
一方、書替え可能な大記録容量の光ディスクとして、光ディスクの片面に２つの相変化型記録層を備えた、いわゆる相変化型片面２層光ディスクが提案されている。この相変化型片面２層光ディスクは、大まかにはレーザ光入射側から、補護層／第１の記録層／中間層／第２の記録層／基板とにより構成され、片面からレーザ光を入射することにより、前記第１の記録層と第２の記録層記へデータの記録／再生／消去を行う様に構成されている。
【０００４】
近年、相変化型光ディスクは、高密度記録を実現するため、前述の記録膜の２層構成化や「Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ」の０．１ｍｍ厚カバー層に代表されるような光透過保護層の薄膜化が進められている。この様な相変化型記録媒体の全面結晶化を行う初期化装置では、フォーカス誤差信号のＳ字曲線出力範囲（サーボ可能領域）を各層間で干渉しない程度まで狭くする必要がある。また、本初期化装置のフォーカスサーボにおいては、初期化前の膜面反射率及び初期化に要するレーザ照射パワーがディスク製造メーカによって異なることに加え、フォーカスサーチ動作から初期化動作に移行する際のレーザ照射パワーの変化、及び記録膜の結晶化による反射率の変化等、一連の初期化動作内でのサーボゲイン変動が大きく、常に反射光量信号によるＡＧＣ（オートゲインコントロール）を行うことが必要である。
【０００５】
通常、前記フォーカス誤差信号にはフォーカス光ディテクタの差信号が用いられ、前記反射光量信号には同ディテクタの和信号が用いられるが、焦点位置付近での反射光の変化量（Ｓ字曲線）のみを検出するフォーカス誤差信号と比べて、光ディテクタの総受光量に相当する反射光量信号は、ディスク層間隔の狭小化によって隣接する層からの反射光の影響を受け易くなる場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような相変化型片面２層光ディスクの初期化は、例えば２層膜ディスクでは、初期化実行層の反射率が隣接層の反射率より低い程、隣接層からの反射光の影響を受け易く、同様に単層膜ディスクにおいても、初期化実行層の反射率が低く、且つ光透過保護層が薄くなる程、ディスク表面からの反射光の影響を受け易くなる。
【０００７】
これら隣接層からの反射光は、オフセットとして反射光量信号に重畳するため、初期化実行層と隣接層の反射率差が大きい場合（隣接層＞初期化実行層）にはＡＧＣが正常に機能せずフォーカスサーボが不安定となる可能性があると言う不具合があった。
【０００８】
これを具体的に説明すると、２層膜光ディスクの記録層と第１及び第２フォーカス誤差信号の相対位置関係を示した図５に示す如く、従来技術においては、２層膜ディスクの様に層間隔（第１記録層−第２記録層間）が狭くなるほど、第２記録層のみからの反射光量成分２８と第１記録層のみからの反射光量成分２９とが合成された反射光量信号２７に成り、前記各反射光量成分２８と２９とが干渉し易くなり、この干渉分はオフセットとして信号上に重畳し、このオフセット量がフォーカシングしている層からの実質反射光量に対する誤差となるため、反射光量信号に含まれる割合が大きくなるほど、ＡＧＣの調整誤差が大きくなり、フォーカスサーボが不安定になる可能性があった。
【０００９】
尚、本例では、第２記録層反射率＞第１記録層反射率としているが、この場合、第１記録層フォーカシング時の反射光量信号レベルＲＥＦ１ｂに含まれる、第２記録層からの反射光によるオフセット量（ＲＥＦ１ｂ−ＲＥＦ１ａ）の割合が大きくなる。つまり、隣接し合う層の反射率差が大きいほど、反射率の低い側の層にフォーカシングした時の反射光量信号レベルに含まれるオフセット量（隣接層からの反射光の漏れ込み）の割合が大きくなる。
【００１０】
本発明の目的は、従来技術による不具合を除去することであり、隣接層からの反射光を完全に分離した反射光量信号を用いることにより、層間隔が狭小化された相変化型ディスクにおいても、初期化実行層及び隣接する層の反射率に関わらず、常に最適なＡＧＣ動作で安定したフォーカスサーボを行うことができる相変化型光ディスク初期化方法及び相変化型光ディスク初期化装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、複数の記録層を持つ相変化型光ディスクにレーザスポットを照射し記録層の全面結晶化を行う相変化型光ディスク初期化方法において、フォーカス追従動作に用いるフォーカス誤差信号とＳ字曲線の位相が異なる、第２のフォーカス誤差信号を設け、該フォーカス誤差信号をフォーカスゲインコントロール動作に用いることにより、追従目標とする記録層以外の層からの反射光を分離してフォーカスサーボ動作を行うことを第１の特徴とする。
【００１２】
更に本発明は、複数の記録層を持つ相変化型光ディスクにレーザスポットを照射し記録層の全面結晶化を行う相変化型光ディスク初期化装置において、記録層からの反射光により記録層とレーザスポットとの相対変位に相当するフォーカス誤差信号を生成するための反射光量検出手段と、前記フォーカス誤差信号のＳ字曲線に対して、位相が１／Ｎ周期分シフトしたＳ字曲線となる第２のフォーカス誤差信号を生成するための反射光量検出手段とを設けたことを第２の特徴とし、この相変化型光ディスク初期化装置において、フォーカス追従動作中に、前記第２のフォーカス誤差信号を用いて、フォーカスサーボのオートゲインコントロール動作を行うことを第３の特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による相変化型光ディスク初期化装置を図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態による初期化装置のフォーカスサーボ構成を示す図、図２は本実施形態による第１及び第２フォーカス誤差信号の相対位置関係を説明するための図、図３は第２フォーカス誤差信号を反射光量信号として用いた場合のフォーカスサーボ動作を説明するための図、図４は、本発明の対象となる相変化型片面２層光ディスクを示す図である。
【００１４】
まず、本実施形態の対象となる相変化型多層光ディスク、例えば相変化型片面２層光ディスクは、図４に示す如く、基板５６上に補護層５５／第２の記録膜１７／中間層５３／第１の記録膜１８／補護層５１を順次積層し、前記第１及び第２の記録層５２及び５４は、詳細に述べればアルミ層／補護層／記録層／補護層等の複数の膜層を積層して構成されている。
【００１５】
さて、本実施形態による初期化装置の光学ヘッド３は、図１に示す如く、レーザビームを発生するレーザダイオード８と、該レーザビームが通過するλ／４板偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７及びλ／４板６と、該λ／４板６を通過したレーザビームを集光して光ディスク１の記録層２にレーザスポットを形成する対物レンズ４と、前記対物レンズ４を上下して焦点合わせを行う対物レンズアクチュエータ５と、前述の記録層２から反射され、対物レンズ４及びλ／４板６を介してＰＢＳ７により偏光したレーザビームをレンズ９を通して分割するハーフビームスプリッタ（ＨＢＳ）１０と、該ＨＢＳ１０を介したレーザビームを検出する第１及び第２のフォーカス光ディテクタ１１、１２を備える。
【００１６】
この第１のフォーカス光ディテクタ１１は、例えば前後差動法に基づき、記録層２からの反射光により記録層とレーザスポットとの相対変位を検出するものであり、このディテクタ１１が出力する２つの光電信号を減算器１３にて差をとることにより第１フォーカス誤差信号を生成する。同様に第２のフォーカス光ディテクタ１２も、記録層２からの反射光により記録層とレーザスポットとの相対変位を検出するものであり、このディテクタ１２が出力する２つの光電信号を減算器１４にて差をとることにより第２フォーカス誤差信号を生成する。
【００１７】
ここで、第２フォーカスディテクタ１２のＨＢＳ１０に対する設置距離Ｌ２を、前記第１フォーカスディテクタ１１のＨＢＳ１０に対する設置距離Ｌ１より短くすることで、第２フォーカス誤差信号における記録層とレーザスポットとの相対変位（Ｓ字曲線）の検出位置（位相）をシフトさせている。尚、これらの光検出方法には、非点収差法やナイフエッジ法を用いても良いが、第１フォーカスディテクタ１１と第２フォーカスディテクタ１２には同一方法を用いることが望ましい。
【００１８】
更に、本実施形態による初期化装置は、減算器１３からの前記第１フォーカス誤差信号の出力感度（記録層とレーザスポットとの相対変位量に対する出力電圧レベル）を一定に保つためのＡＧＣ回路１５と、フォーカスサーボループの位相補償回路やアクチュエータドライバ等を含むサーボ回路１６を備え、フォーカス追従動作中は、常に、前記第２フォーカス誤差信号の出力レベルにより、前記ＡＧＣ回路１５を制御しながら光ディスク１の全面初期化を行うものである。
【００１９】
次に本実施形態の特徴である第２フォーカス誤差信号について図２を用いて説明する。図２は２層膜光ディスクの記録層と、第１及び第２フォーカス誤差信号の相対位置関係を説明するための図であり、２つの記録層１７及び１８を持つ光ディスクにレーザビーム１９を照射し、各記録層からの反射光がつくる第１フォーカス誤差信号と第２フォーカス誤差信号が得られているものとして以下説明する。また図中、対物レンズに近い記録層を第１記録層１８とし、遠い記録層を第２記録層１７とする。
【００２０】
さて、図２に示したレーザビーム１９の照射によって各記録層１７及び１８からの反射光がつくる第１フォーカス誤差信号のＳ字曲線２１、２２は、同一の光学系を通るため各々相似関係にあり、その振幅は各層からの反射光量に比例する。また、これらＳ字曲線２１、２２のピーク−ボトム間の距離は、記録層と光スポット２０の相対変位検出範囲を表している。同様に、第２フォーカス誤差信号のＳ字曲線２３、２４も、前記第１フォーカス誤差信号と同じ特性となる。
【００２１】
更に本実施形態では、第１フォーカス誤差信号のＳ字曲線２１、２２に対して、第２フォーカス誤差信号のＳ字曲線２３、２４の位相が約１／４周期分シフトするようにＨＢＳ１０と第２フォーカスディテクタ１２の設置距離を調整している。この結果、光スポット２０がジャストフォーカス位置となる第１フォーカス誤差信号のＳ字曲線０クロス点において、第２フォーカス誤差信号のＳ字曲線はピークレベル付近となり、このときのＲＥＦ１レベル２６、ＲＥＦ２レベル２５はそれぞれ第１記録層１８、第２記録層１７の反射光量に比例する。
【００２２】
即ち、第１フォーカス誤差信号によるフォーカス追従動作中に、第２フォーカス誤差信号を反射光量として随時モニタリングすることができ、同時に２層膜ディスクにおける反射光量信号の層間分離も可能となる。ここで、第１フォーカス誤差信号のＳ字曲線０クロス点における第２フォーカス誤差信号のＳ字曲線２３、２４の位置は、本実施形態の様に記録層と光スポット２０の相対位置の変動に対して比較的安定した領域（ピークレベル付近）に調整することが望ましい。
【００２３】
本実施形態による初期化装置は、前述の構成及び概略動作により、フォーカス追従制御を行いながら光学ヘッド３を光ディスク１の内周から外周又は外周から内周に移動させてディスク１の全面初期化を行うものであり、以下、本実施形態の特徴である、前記第２フォーカス誤差信号を反射光量信号としてＡＧＣ回路１４に使用した場合のフォーカスサーボ動作について図３を用いて説明する。本図は、２層膜ディスクの第１記録層にフォーカス引込みを行ってから、レーザパワーを上昇させて記録膜の結晶化を開始するまで間の各信号出力を示している。
【００２４】
まず、レーザ出力Ｐを各記録層の光学的特性を変えないパワーＰ（ＦＳ）に設定した後、例えば本出願人による特願平１１−２０６３４０号明細書に提案されているフォーカスサーチ動作により第１記録層のＳ字曲線を検出してフォーカスサーボループをＯＮすると同時に、反射光量信号レベルによるＡＧＣ動作を開始する。
【００２５】
このとき、反射光量信号レベルＲＥＦ（ＦＳ）は、第１記録層の結晶化前反射率Ａとレーザ出力パワーＰ（ＦＳ）による反射光量を表し、ＲＥＦ（ＦＳ）＝Ｋ×Ａ×Ｐ（ＦＳ）の関係が成り立つ（Ｋは光電変換定数）。その後レーザ出力を上昇し、結晶化可能パワーＰ（ＣＲＹ）で記録膜の結晶化が始まると反射率Ｂに変わり、初期化パワーＰ（ＩＮＩ）に達したときの反射光量信号レベルＲＥＦ（ＩＮＩ）は、ＲＥＦ（ＩＮＩ）＝Ｋ×Ｂ×Ｐ（ＩＮＩ）となる。記録膜の結晶化前後でこれらの関係が常に成り立っていればＡＧＣが正常に機能し、フォーカスサーボを安定にすることが可能である。
【００２６】
ところが、反射光量信号に隣接層（第２記録層）からの反射光が含まれると、結晶化前後の反射率が見かけ上高くなってしまう。仮に、第２記録層からの反射光の漏れ込み率をαとすると、結晶化前の反射光量信号レベルはＫ×（Ａ＋α）×Ｐとなり、ＡＧＣ後のサーボゲインにＡ／（Ａ＋α）の調整誤差を生じる。結晶化前反射率Ａがαよりも十分に高ければ、（Ａ＋α）≒Ａとなり影響はないが、「Ｈｉ ｔｏ Ｌｏ構成」の結晶化前の膜面反射率は一般的に低く、前記調整誤差により、サーボループＯＮ後のフォーカスサーボが不安定になる可能性がある。
【００２７】
同様に、結晶化後の反射光量信号レベルはＫ×（Ｂ＋α）×Ｐとなり、ＡＧＣ後のサーボゲインにＢ／（Ｂ＋α）の調整誤差を生じる。この場合も、例えば「Ｌｏ ｔｏ Ｈｉ構成」の膜であると、結晶化後反射率Ｂが低いため調整誤差が大きくなり、初期化実行中のフォーカスサーボが不安定になる可能性がある。
【００２８】
しかしながら、本実施形態による初期化装置の反射光量信号は、隣接層（第２記録層）の反射率にかかわらず、反射光の漏れ込み率αを０とすることが可能である。この結果、初期化実行層（第１記録層）からの反射光量のみをリアルタイムで正確にモニタリングすることができ、これをＡＧＣに用いることで一連の初期化動作において安定したフォーカスサーボ動作を行うことができる。
【００２９】
以上、本実施形態では２層膜構成の相変化型光ディスクについて説明したが、２層以上の多層膜構成及び薄膜の光透過保護層を有する相変化型光ディスクにおいても同様の効果が得られるものである。
【００３０】
これを具体的に説明すると、従来技術においては、前述の図５に示す如く、２層膜ディスクの様に層間隔（第１記録層−第２記録層間）が狭くなるほど、反射光量成分２８と反射光量成分２９とが干渉し、この干渉分によるオフセット量がフォーカシングしている層からの実質反射光量に対する誤差となるため、フォーカスサーボが不安定になる可能性があったものを、本実施形態においては、フォーカスディテクタの差信号（フォーカス誤差信号）が、これら隣接層からの反射光のようなＤＣ的に光ディテクタ上に漏れ込むオフセットをキャンセルし、第２フォーカス誤差信号を反射光量信号として用いることにより、ＡＧＣの調整誤差を小さくしてフォーカスサーボが不安定になることを防止することができる。
【００３１】
更に本発明は、相変化型光ディスクの初期化装置のみに限らず、フォーカスサーボを必要とする各種光ディスクの記録再生装置や検査装置等の光学的処理を行う装置にも適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明は、フォーカス追従動作に用いるフォーカス誤差信号とＳ字曲線の位相が異なる、第２のフォーカス誤差信号を設け、これをフォーカスゲインコントロール動作に用いることで、追従目標とする記録層以外の層からの反射光を完全に分離した状態でフォーカスサーボ動作を行うことで、薄膜の光透過保護層（カバー層）または、複数の記録層を持つ相変化型光ディスクの初期化おいて、初期化実行層及び隣接する層の反射率に関わらず、常時安定したフォーカスサーボ動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による相変化型光ディスク初期化装置のフォーカスサーボ構成を示す図。
【図２】本実施形態による第１及び第２フォーカス誤差信号の相対位置関係を説明するための図。
【図３】第２フォーカス誤差信号を反射光量信号として用いた場合のフォーカスサーボ動作を説明するための図。
【図４】本発明の対象となる相変化型２層光ディスクを示す図。
【図５】本実施形態による第１及び第２フォーカス誤差信号の相対位置関係の効果を説明するための図。
【符号の説明】
１：光ディスク、２：、３：光学ヘッド、５：対物レンズアクチュエータ、６：λ／４板、７：λ／４板、８：レーザダイオード、９：レンズ、、１１及び１２：フォーカス光ディテクタ。

Claims (3)

1. 複数の記録層を持つ相変化型光ディスクにレーザスポットを照射し記録層の全面結晶化を行う相変化型光ディスク初期化装置において、フォーカス追従動作に用いるフォーカス誤差信号とＳ字曲線の位相が異なる、第２のフォーカス誤差信号を設け、該フォーカス誤差信号をフォーカスゲインコントロール動作に用いることにより、追従目標とする記録層以外の層からの反射光を分離してフォーカスサーボ動作を行うことを特徴とする相変化型光ディスク初期化方法。
2. 複数の記録層を持つ相変化型光ディスクにレーザスポットを照射し記録層の全面結晶化を行う相変化型光ディスク初期化装置において、記録層からの反射光により記録層とレーザスポットとの相対変位に相当するフォーカス誤差信号を生成するための反射光量検出手段と、前記フォーカス誤差信号のＳ字曲線に対して、位相が１／Ｎ周期分シフトしたＳ字曲線となる第２のフォーカス誤差信号を生成するための反射光量検出手段とを設けたことを特徴とする相変化型光ディスク初期化装置。
3. フォーカス追従動作中に、前記第２のフォーカス誤差信号を用いて、フォーカスサーボのオートゲインコントロール動作を行うことを特徴とする請求項２記載の相変化型光ディスク初期化装置。

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