JP4014942B2 - 光学情報記録媒体とその製造方法および初期化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光等の照射により情報の記録再生を行う複数の記録層を備えた光学情報記録媒体及びその製造方法と初期化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量で高密度なメモリーとして光学情報記録媒体が注目されており、現在、書換えが可能な消去型と呼ばれるものの開発が進められている。この消去型光学情報記録媒体の一つとして、アモルファス状態と結晶状態の間で相変化する薄膜を記録層として用い、レーザー光の照射による熱エネルギーによって情報の記録及び消去を行うものがある。
【０００３】
この記録層用の相変化材料としては、Ｇｅ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉｎ等を主成分とする合金膜、例えばＧｅＳｂＴｅ合金が知られている。情報の記録は記録層を部分的にアモルファス化して記録マークを形成して行う。情報の消去は、通常、この記録マークを結晶化することによって行う場合が多い。アモルファス化は記録層を融点以上に加熱した後に冷却することによって行われる。一方、結晶化は記録層を結晶化温度以上、融点以下の温度に加熱することによって行われる。また、記録層の成膜はスパッタリングによって行われるのが一般的であるが、このスパッタリングによって形成された前記相変化材料の薄膜は、ほとんどの場合アモルファス状態となる。したがって、情報を記録する前に予め記録層を結晶状態にしておく必要がある。この処理を初期化と呼ぶ。
【０００４】
前記初期化を行う従来の初期化装置は、１つの光源と１つの対物レンズを備えた１つの光学ヘッドを有し、前記光学ヘッドから記録媒体の記録層に光ビームを照射しながら、前記光学ヘッドを所定の方向に移動させて、前記記録層の所望の領域を初期化するものである。
【０００５】
一方、最近では、各種情報機器の処理能力の向上に伴い、扱われる情報量が大きくなっている。そのために、より大容量かつ高速な記録再生が可能な記録媒体が求められている。この大容量化と高速化の手段として、複数の記録層を備え、片側の面からそれぞれの記録層に情報を記録再生することのできる多層記録媒体が提案されている（例えば特開平9-91700号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特開平9-91700号公報の初期化方法では、ビーム照射側から見て手前側の記録層から先に初期化するため、記録層にむらが発生しやすい問題があった。すなわち、初期化すると結晶化により光が透過しにくくなり、奥側の記録層の初期化が均一にできなくなる問題がある。
【０００７】
また、前記多層記録媒体を従来の初期化装置を用いて初期化する場合、一度に初期化できる記録層の数は１つだけであるため、記録層の数だけ初期化動作を繰り返す必要があり、初期化に要する時間が著しく長くなるという問題があった。また、記録媒体の記録再生には記録密度を大きくするために短波長の光ビームが用いられるのに対して、記録媒体の初期化には光強度を大きくするために長波長の光ビームが用いられる。したがって、記録媒体の光学設計波長とは異なる波長の光ビームで初期化することとなり、焦点位置を正確に記録層に合わせるフォーカスサーボが不安定になるため、記録層に初期化のむらが発生し、記録媒体の性能が低下するという問題があった。特に多層記録媒体では複数の記録層のうちの特定の記録層に正確に焦点位置を合わせる必要があり、前記問題が顕著になる。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、フォーカスサーボが安定で、複数の記録層を備えた多層記録媒体を短時間で初期化することが可能な、光学情報記録媒体の製造方法及び初期化装置を提供するとともに、記録層に初期化むらの無い高性能な多層記録媒体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の光学情報記録媒体の製造方法は、光学情報記録媒体における記録層の初期化開始時において、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッドの焦点位置を前記光学情報記録媒体の予め定めた位置を中心に上下させて前記記録層を部分的に初期化することを特徴とする。
【００１０】
本発明の光学情報記録媒体の初期化装置は、光学情報記録媒体の初期化装置であって、前記光学情報記録媒体の記録層に光ビームを照射する少なくとも１つの光学ヘッドと、前記光学ヘッドに備えられた対物レンズを上下動させる駆動システムと、前記光学ヘッドから照射される光ビームの強度及び前記駆動システムを制御するコントローラーと、前記光学ヘッドを所定の方向に移動させる移動システムとを備え、初期化開始時において、前記コントローラーが初期化に十分な光ビームの強度で前記駆動システムを制御することで、光学ヘッドの焦点位置を前記光学情報記録媒体の予め定めた位置を中心に上下させて、前記記録層を部分的に初期化することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の光学情報記録媒体の製造方法においては、前記少なくとも１つの記録層を初期化する際に、初期化開始時において、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッドの焦点位置を上下させて前記記録層を部分的に結晶化させてもよい。部分的に結晶化させると、結晶化させた部分の反射率は高くなるので、記録膜の位置を正確に検知できる。その結果、記録層のアモルファス状態での反射率が非常に小さい記録媒体であっても、フォーカスサーボの安定な初期化方法となる。
【００２４】
前記少なくとも１つの記録層を初期化する際に、初期化開始時において、前記記録層よりも大きな反射光量が得られる記録層に焦点を合わせた後に、光学ヘッドの焦点位置を前記記録媒体の厚さ方向に予め定められた距離だけ移動して目的とする記録層を初期化してもよい。この方法によっても記録膜の位置を正確に検知できる。
【００２６】
少なくとも前記目的とする記録層を初期化しない光ビームの強度で前記記録層よりも大きな反射光量が得られる記録層に焦点を合わせた後に、予め定められた距離だけ光学ヘッドの焦点位置を前記記録媒体の厚さ方向に移動させ、光ビームを前記目的とする記録層の初期化に十分な強度として、前記目的とする記録層を初期化してもよい。この方法によっても記録膜の位置を正確に検知できる。
【００３１】
また、光学情報記録媒体の初期化装置であって、前記光学情報記録媒体の記録層に光ビームを照射する少なくとも１つの光学ヘッドと、前記光学ヘッドに備えられた対物レンズを上下動させる駆動手段と、前記光学ヘッドから照射される光ビームの強度及び前記駆動手段を制御するコントローラーと、前記光学ヘッドを所定の方向に移動させる移動手段とを備え、初期化開始時において、前記コントローラーが初期化に十分な光ビームの強度で前記駆動システムを制御することで、前記記録層を部分的に初期化する構成としてもよい。これによって、初期化開始時において、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッドの焦点位置を上下させて前記記録層を部分的に結晶化することで、記録層のアモルファス状態での反射率が非常に小さい記録媒体であっても、フォーカスサーボの安定な初期化装置となる。
【００３２】
また、前記光学情報記録媒体が複数の記録層を有する構成としてもよい。
また、前記対物レンズの上下動回数を計数するカウンターを備える構成としてもよい。
【００３３】
また、前記光学ヘッドには、対物レンズと複数の光源を有し、少なくとも１つの光源から照射される光ビームの固有の光路上に光路補正手段を備えていてもよい。これによって、１つの光源から照射される光ビームの焦点を対物レンズの移動によって特定の記録層に合わせながら、他の光源から照射される光ビームの焦点を前記光路補正手段によって別の記録層に合わせることが可能となる。つまり、記録媒体中の記録層間の距離が設計値に対して異なる場合や不均一な場合でも、複数の光源から照射される光ビームの焦点を、同時にそれぞれの目的とする記録層に正確に合わせることができ、むらのない安定な初期化が可能となる。前記において、対物レンズは単一であることが好ましい。
【００３４】
また、前記光路補正手段が液晶素子またはレンズであることが好ましい。
【００３５】
また、前記複数の光源の波長が互いに異なっていてもよい。
【００３６】
以下、本発明の光学情報記録媒体とその製造方法及び初期化装置について、図面を参照しながらさらに具体的に説明する。
【００３７】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の構成図であり、２つの記録層を有する情報記録媒体１を設置した状態を示している。記録媒体１は、ポリカーボネートからなる厚さ約１．１ｍｍの基板６上に第１の記録層５、厚さ約０．０４ｍｍの透明分離層４、厚さ約１００ｎｍの半透明層からなる第２の記録層３を順次形成し、その上に保護膜２を設けたものであり、記録層３及び５には、深さ約２０ｎｍ、幅約０．２μｍ、トラックピッチ約０．３２μｍの溝によって構成され、記録再生時にレーザー光をトラッキングする案内溝（図示せず）が設けられている。
【００３８】
記録媒体１のさらに詳細な構造を図１２に示す。図１２において、記録層３は、誘電体材料（ＺｎＳ−ＳｉＯ2、厚み５０ｎｍ）からなる保護層３３と、ＧｅＳｂＴｅ薄膜（厚み７ｎｍ）からなる相変化層３４及び誘電体材料（ＺｎＳ−ＳｉＯ2、厚み４０ｎｍ）からなる保護層３５の多層薄膜で構成されており、初期化等で相変化層３４がアモルファス状態から結晶状態に変化することによって、反射率が増大し、透過率が低下する。記録層５は、誘電体材料（ＺｎＳ−ＳｉＯ2、厚み６０ｎｍ）からなる保護層３６と、ＧｅＳｂＴｅ薄膜（厚み１０ｎｍ）からなる相変化層３７と、誘電体材料（ＺｎＳ−ＳｉＯ2、厚み３０ｎｍ）からなる保護層３８及び金属材料（Ａｇ合金、厚み１００ｎｍ）からなる反射層３９の多層薄膜で構成されており、相変化層３７がアモルファス状態から結晶状態に変化することによって、反射率が増大する。なお透明分離層４は厚み０．０４ｍｍの紫外線硬化樹脂で形成し、保護膜２は０．０７ｍｍのポリカーボネートシートと厚み０．０１ｍｍの紫外線硬化樹脂で形成した。
【００３９】
図１において、初期化装置は、スピンドルモータ７、２つの光学ヘッド８ａ、８ｂ、前記光学ヘッドを設置した移送台９、前記移送台を所望の位置に移動させる移動手段１０、コントローラ１１から構成されている。
【００４０】
光学ヘッド８ａ、８ｂの構造を図２に示す。この光学ヘッドでは、波長８００ｎｍの半導体レーザからなる光源１２から出射された光ビームはコリメータレンズ１３、ビームスプリッター１４、１／４波長板１５、対物レンズ１６を通して記録媒体に集光される。この集光された光ビームは、ボイスコイル１７により対物レンズ１６の位置を調整することによって、記録媒体中の記録層に焦点を合わせられる。記録層から反射された光は再び対物レンズ１６、１／４波長板１５を通り、ビームスプリッター１４で反射されて検出器１８に入射し、電気信号に変換され、ボイスコイル１７の制御に用いられる。
【００４１】
図１において、光学ヘッド８ａと８ｂから照射される光ビームは前記の方法でそれぞれ記録層３及び５に焦点を合わせられる。前記光ビームの記録層上でのスポット形状は、記録媒体の径方向に１００μｍ、周方向に１μｍの長さの長円形に成形されている。また、光学ヘッド８ｂは、光学ヘッド８ａに対して約１ｍｍ記録媒体の外周側に配置されている。初期化を行う際には、記録媒体１を設置したスピンドルモータ７を回転させながら、光ビームの焦点を記録層に合わせた状態で光学ヘッド８ａ及び８ｂを移送台９によって前記記録媒体の内周側から外周側に向けて記録媒体１回転あたり５０μｍの送りピッチで移動させる。このとき、スピンドルモータ７の回転数は光学ヘッド８ａの位置における線速度が略一定になるように制御される。これによって、記録層３及び５を同時に初期化することができるため、複数の記録層を備えた多層記録媒体の短時間での初期化を実現できる。
【００４２】
このとき、光学ヘッド８ｂが光学ヘッド８ａに対して光学ヘッドの移動方向である記録媒体の外周側に配置されているため、記録媒体上の同一位置においては、記録層５が初期化された後に記録層３が初期化される。つまり、記録層５の初期化は、未初期化状態（すなわち、透過率の高い状態）の記録層３を通して光ビームを照射して行われる。したがって、記録層５の初期化を記録層３による光ビーム強度の減衰が小さい状態で効率よく、しかも、記録層３の初期化むらの影響なく実施できるという利点がある。したがって、本実施形態における複数の記録層を有する光学情報記録媒体は、記録層に初期化むらの無い高性能な多層記録媒体となる。
【００４３】
ここで、初期化むらとは、記録層の部分的あるいは全面にわたって結晶化が不十分なことであり、情報を記録する際に、その記録層の結晶状態が安定化するまでの間、書き換え（overwrite）回数毎に信号の品質であるジッター値が変動し、記録された情報が正常に再生できない場合があるという不都合が生じる。ジッター値の変動量は２％以内であることが好ましく、これ以上の変動がある状態を初期化むらとした。
【００４４】
本実施形態における多層記録媒体に、線速度５．３ｍ/ｓで、ＮＡ＝０．８５の対物レンズによって集光された波長４０５ｎｍのレーザー光によるoverwrite試験を行った。記録した信号は、マークの長さ及びスペースの長さ（つまり、マークの前端及び後端のエッジ位置）が情報を担うようにしたＰＷＭ記録方式で、基準クロックＴ＝１５．１ｎｓｅｃの１−７ＰＰ方式で変調されたランダム信号である。レーザー光は、記録する信号に応じてパルス状に変調して照射し、そのピークパワーとボトムパワーを、記録層３では１０ｍＷと４ｍＷ、記録層５では１０ｍＷと５ｍＷに設定した。前記ピークパワーとボトムパワーは、それぞれにパワーを変えて、前記ランダム信号を１０回overwriteしたときのジッター値が最小となるように選んだ。この条件で１０回のoverwriteを行い、その１回毎の再生信号のジッター値を測定した。その結果、記録層３及び５の両方においてジッター値は１０〜１１％の範囲であった。つまり、ジッター値の変動量は１％以内であり、初期化むらは認められなかった。
【００４５】
これに対して光ビーム照射側から見て手前側の記録層３から先に初期化する従来の方法で初期化した場合、同様のoverwrite試験を行ったところ、記録層５では１回目から１０回目の間でＪＩＴ値が１０〜１４％の範囲で変動し、初期化むらが認められた。
【００４６】
光学ヘッド８ａと８ｂの好ましい位置関係について、以下に説明する。図３は、図１における記録媒体１の光ビーム照射部における径方向の断面図である。光学ヘッド８ａ及び８ｂから照射される光ビーム８ａ’と８ｂ’の記録媒体１上の半径位置の差ｚは、光ビーム８ａ’の記録層３上での径方向のスポット長さ及び光ビーム８ｂ’の記録層５上での径方向のスポット長さを各々ｘ，ｙとし、光ビーム８ｂ’の入射角をθ、透明分離層の厚さをｄとしたとき、
ｚ＞(ｘ／２)＋(ｙ／２)＋(ｄ・ｔａｎθ)
の関係を満たすように光学ヘッド８ａと８ｂの位置関係を設定するのが好ましい。
【００４７】
なお、光ビームの入射角θは、対物レンズの開口数をＮＡ、基板の屈折率をｎとしたとき、
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθ
の関係を有している。
【００４８】
ここで、半径位置の差ｚは０．１〜２ｍｍの範囲が好ましく、スポット長さｘ及びｙは５０〜２００μｍの範囲が好ましく、ＮＡは０．３〜０．７の範囲が好ましく、透明分離層の厚さｄは１０〜６０μｍが好ましい。
【００４９】
前記において、光ビーム８ａ’の記録層３上でのスポット中心から径方向のスポット端部までの長さは、ｘ／２であり、光ビーム８ｂ’の記録層３上でのスポット中心から径方向のスポット端部までの長さは、(ｙ／２)＋(ｄ・ｔａｎθ)であり、両者の和である(ｘ／２)＋(ｙ／２)＋(ｄ・ｔａｎθ)よりも光ビーム８ａ’と８ｂ’のスポット中心の距離ｚが大きいために、記録層３上で光ビーム８ａ’と８ｂ’が重なり合うことがない。つまり、光ビーム８ｂ’は、初期化状態の記録層３を通ることなく記録層５に照射される。なお、光ビーム８ａ’と８ｂ’の記録媒体１上の半径位置の差ｚを必要以上に大きくすると記録層５の初期化を開始してから記録層３の初期化を開始するまでの待機時間が長くなり、全体の初期化に要する時間が長くなるが、タクトタイム（１枚の記録媒体を初期化する時間）の許す範囲で設定することが出来る。
【００５０】
さらに、光学ヘッド８ａ及び８ｂは同一移送台上に設けられているため、移送機構及びその制御回路は光学ヘッドが１つの場合と同等で良く、光学ヘッドを２つにすることによる装置の大きさを小さくできるとともに、２つの光学ヘッドを正確な位置関係で設置できるという利点がある。
【００５１】
次に、光学ヘッド８ａと８ｂから照射される光ビームの、基板を通して集光したスポット径が最小となる最適基板厚さが、記録層３と５の距離に応じて予め互いに異なるように前記光学ヘッドを設計した例について説明する。
【００５２】
図１において、光学ヘッド８ａは、前述の最適基板厚さが０．０８ｍｍとなるように光学系が設定されており、光学ヘッド８ｂは、前記の最適基板厚さが０．１２ｍｍとなるように光学系が設定されている。これにより、光学ヘッド８ａは記録媒体１に光ビームを照射した際に、厚さ０．０８ｍｍの保護膜を透過した位置、つまり記録層３に収差無く焦点を結ぶ。一方、光学ヘッド８ｂは記録媒体１に光ビームを照射した際に、厚さ０．０８ｍｍの保護膜、厚さ１００ｎｍの記録層３及び厚さ０．０４ｍｍの透明分離層を透過した位置、つまり記録層５にほぼ収差無く焦点を結ぶ。したがって、各々の光学ヘッドでそれぞれ目的とする記録層に正確に光ビームの焦点を結ぶことができ、むらのない安定な初期化ができるという利点がある。
【００５３】
上記実施形態では、光学ヘッド８ａと８ｂから照射される光ビームの記録層上でのスポット形状を同一としたが、互いに異なるスポット形状としても良い。記録層３と記録層５は、構造の違いによって熱特性が異なり、照射する光ビームのスポット形状が同一であっても前記光ビームを照射したときの温度分布の形状が異なる。したがって、初期化を行う記録層の熱特性に応じたスポット形状とすることで、むらのない安定な初期化ができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、２個の光学ヘッドを有する初期化装置と２層の記録層を有する記録媒体の組み合わせについて説明したが、光学ヘッドの数は３個以上でもよく、記録層の数と光学ヘッドの数を一致させることで、ｎ層の記録層を有する記録媒体において、光学ヘッドが１個の場合のｎ倍の速度の初期化を実現できる。図４は、３個の光学ヘッドを設けた例の構成図であり、３つの記録層を有する情報記録媒体１’を設置した状態を示している。第３の光学ヘッド８ｃを設けたことを除いて、図１に示した初期化装置と同様の構成である。また、光学ヘッド８ｃは、図２に示した光学ヘッド８ａ、８ｂと同様の構造である。光学ヘッド８ｃは、記録媒体１’の光ビーム照射側から見て最も奥側の記録層に光ビームを照射して初期化するものであり、３つの光学ヘッドのうちで最も移動方向側に配置されている。これによって、図１で説明した２個の光学ヘッドを有する初期化装置で２層の記録層を有する記録媒体を初期化する場合と同様に、３層の記録層を有する記録媒体についても、短時間で初期化するとともに、光ビーム照射側から見てより奥側の記録層の初期化を手前側にある記録層の初期化むらの影響なく行うことができる。
【００５５】
また、初期化を行う際の光学ヘッドの移動方向は、記録媒体の外周側から内周側に向かう方向とすることも可能である。この場合、光学ヘッド８ｂを光学ヘッド８ａに対して光学ヘッドの移動方向である記録媒体の内周側に配置すればよい。
【００５６】
（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の構成図であり、情報記録媒体１を設置した状態を示しおり、光学ヘッドを除いて、図１に示した第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置と同様の構成である。
【００５７】
光学ヘッド８ｄは、単一の対物レンズと記録層を結晶化する結晶化用光ビームを照射する光源と記録層を結晶化させない強度の焦点位置制御用光ビームを照射する光源を有しており、その構造を図６に示す。
【００５８】
この光学ヘッドでは、それぞれの波長が８００ｎｍ及び６８０ｎｍの半導体レーザからなる光源４０、４１を備えている。
【００５９】
図６において、波長選択性ミラー４６は、光源４０の波長の光を透過し、光源４１の波長の光を反射する。光源４０から出射された光ビームは、波長選択性ミラー４６を透過し、対物レンズ４７を通して記録層に結晶化用光ビーム４９として照射される。一方、光源４１から出射された光ビームはコリメータレンズ４３、ビームスプリッター４４、１／４波長板４５を通り、波長選択性ミラー４６で反射され、対物レンズ４７を通して記録媒体の記録層に焦点位置制御用光ビーム５０として照射される。記録層から反射された焦点位置制御用光ビーム５０は再び対物レンズ４７を通り、波長選択性ミラー４６で反射され、１／４波長板４５を通り、ビームスプリッター４４で反射されて検出器５１に入射し、電気信号に変換される。この電気信号によって、ボイスコイル４８を制御することによって対物レンズ４７の位置を調整し、結晶化用光ビーム４９の焦点位置を記録層に合わせる。
【００６０】
この初期化装置は、結晶化用光ビームの波長において記録層３のアモルファス状態での反射率が非常に低い記録媒体を初期化する場合に特に有効である。通常、多層記録媒体は、光ビーム照射側から見て奥側の記録層への記録再生を容易にするために、手前側の記録層の透過率が大きくなるように光学的な設計が成されている。これに伴って、手前側の記録層の反射率は小さくなる。
【００６１】
本発明の一実施形態における光学情報記録媒体は、各層の膜厚を除いて図１２で説明した多層記録媒体と同様の構成を有する。
【００６２】
各記録層の反射率及び透過率は波長依存性があり、波長８００ｎｍの光に対する記録層３のアモルファス状態での反射率は１％及び透過率は６０％であり、記録層５の結晶状態の反射率は１０％であった。また、波長６８０ｎｍの光に対する、記録層３のアモルファス状態での反射率は３％及び透過率は５０％であり、記録層５の結晶状態の反射率は８％であった。
【００６３】
記録層５の初期化は、記録層３の初期化むらの影響を受けないようにする等のために、記録層３の初期化に先立って行う。したがって、記録層３の初期化を行う際には、記録層３がアモルファス状態であり、記録層５が結晶状態となっている。
【００６４】
このとき、波長８００ｎｍの結晶化用光ビームを照射した場合の記録層３からの反射光量は１％であるのに対して、記録層５からの反射光量は３．６％（１０％×６０％×６０％）である。したがって、ナイフエッジ法、非点収差法などの一般的な方法で光ビームの焦点を合わせようとする場合、記録層３から得られるフォーカスエラー信号と記録層５から得られるフォーカスエラー信号の強度比は１／３．６である。
【００６５】
図７Ａは、このときの各記録層から得られるフォーカスエラー信号の強度を表したもので、矢印ａは記録層３におけるＳ字曲線、矢印ｂは記録層５におけるＳ字曲線である。フォーカスエラー信号の強度は、記録層５の方が記録層３に比べて３倍以上の大きさとなるため、記録層３と記録層５の間隔が０．０４ｍｍと短い記録媒体１では、記録層３及び記録層５から得られるフォーカスエラー信号、いわゆるＳ字曲線の分離が困難となる。したがって、光ビームの焦点は反射光量の大きい記録層５に合ってしまい、反射光量の小さい記録層３に焦点を合わせることが困難となり、結晶化用光ビームで焦点を合わせながら記録層３を初期化することは困難である。
【００６６】
これに対して、本実施形態における初期化装置では、波長６８０ｎｍの焦点位置制御用光ビームを用いて結晶化用光ビームの焦点位置を制御する。波長６８０ｎｍの光ビームを照射した場合の記録層３からの反射光量は３％であるのに対して、記録層５からの反射光量は２．５％（１０％×５０％×５０％）である。
【００６７】
したがって、記録層３から得られるフォーカスエラー信号と記録層５から得られるフォーカスエラー信号の強度比は３／２．５である。図７Ｂは、このときの各記録層から得られるフォーカスエラー信号の強度を表したもので、矢印ａは記録層３におけるＳ字曲線、矢印ｂは記録層５におけるＳ字曲線である。フォーカスエラー信号の強度は、記録層３の方が大きく、確実に記録層３に焦点を合わせることができる。
【００６８】
したがって、本実施形態における複数の記録層を有する光学情報記録媒体は、記録層に初期化むらの無い高性能な多層記録媒体となる。
【００６９】
なお、結晶化用光ビーム及び焦点位置制御用光ビームの波長は、記録媒体の光学特性に応じて適宜設定することができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
図８は本発明の第３の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の構成図であり、第１の実施形態で説明した２つの記録層を有する情報記録媒体１を設置した状態を示しおり、光学ヘッド８ａ及び８ｂをそれぞれ別の移送台９及び９’上に設けたことを除いて、図１に示した第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置と同様の構成である。
【００７１】
光学ヘッド８ａと８ｂから照射される光ビームはそれぞれ記録層３及び５に焦点を合わせられる。前記光ビームの記録層上でのスポット形状は、記録媒体の径方向に１００μｍ、周方向に１μｍの長さの長円形に成形されている。また、光学ヘッド８ｂは、光学ヘッド８ａに対して約１ｍｍ記録媒体の外周側に配置されている。初期化を行う際には、記録媒体１を設置したスピンドルモータ７を回転させながら、光ビームの焦点を記録層に合わせた状態で光学ヘッド８ａ及び８ｂを移送台９及び９’によって前記記録媒体の内周側から外周側に向けて記録媒体１回転あたり５０μｍの送りピッチで移動させる。このとき、スピンドルモータ７の回転数は光学ヘッド８ａの位置における線速度が略一定になるように制御される。これによって、記録層３及び５を同時に初期化することができるため、複数の記録層を備えた多層記録媒体の短時間での初期化を実現できる。
【００７２】
このとき、光学ヘッド８ｂが光学ヘッド８ａに対して光学ヘッドの移動方向である記録媒体の外周側に配置されているため、記録媒体上の同一位置においては、記録層５が初期化された後に記録層３が初期化される。つまり、記録層５の初期化は、未初期化状態（すなわち、透過率の高い状態）の記録層３を通して光ビームを照射して行われる。したがって、記録層５の初期化を記録層３による光ビーム強度の減衰が小さい状態で効率よく、しかも、記録層３の初期化むらの影響なく実施できる。
【００７３】
また、光学ヘッド８ａ及び８ｂをそれぞれ別の移送台上に設けることによって、装置規模がやや大きくなるものの、従来の移送機構を用いることで製造コストを低減できるという利点がある。
【００７４】
なお、初期化を行う際の光学ヘッドの移動方向は、記録媒体の外周側から内周側に向かう方向とすることも可能である。この場合、光学ヘッド８ｂを光学ヘッド８ａに対して光学ヘッドの移動方向である記録媒体の内周側に配置すればよい。
【００７５】
さらに、第２の実施形態における初期化装置と同様に光学ヘッドに結晶化用光ビームを照射する光源と焦点位置制御用光ビームを照射する光源の２つの光源を設けても良い。
【００７６】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、複数の記録層を有し、光ビーム照射側から見て手前側の記録層のアモルファス状態における反射率が小さい光学情報記録媒体の初期化方法及び初期化装置に関するものである。
【００７７】
図９は、本実施形態における初期化装置の構成図であり、第２の実施形態で説明した２つの記録層を有する情報記録媒体１を設置した状態を示しており、対物レンズの上下動回数を計数するカウンター５２を設けたことを除いて、図１に示した第１の実施形態における初期化装置と同様の構成であり、図２に示した光学ヘッドを備えている。
【００７８】
記録層３を初期化する際には、初期化開始時において、コントローラー１１で制御することによって、光学ヘッド８ａから照射される光ビームを初期化に十分な強度とし、図２におけるボイスコイル１７を駆動して対物レンズ１６を上下させることによって前記光ビームの焦点位置を所定の回数だけ上下させる。光ビームの焦点位置を上下させる範囲は、少なくとも記録層３を含む領域とし、ここでは予め定めた位置を基準に１００μｍとした。このとき、カウンター５２によって対物レンズの上下動回数を数え、コントローラー１１によってその回数を制御する。
【００７９】
この動作によって記録層３を部分的に結晶化し、この部分的に結晶化されて反射率が大きくなった記録層３からの反射光を用いて光学ヘッド８ａの焦点を記録層３に合わせる。これによって、光ビームの焦点を確実に記録層３に合わせて初期化を行うことが出来る。
【００８０】
前記対物レンズの上下動の回数は、記録媒体と光学ヘッドの相対速度及び上下動の速度に応じて設定されるものであり、２回以上とするのが好ましい。
【００８１】
この初期化方法は、光学ヘッド８ａから照射される光ビームの波長において記録層３のアモルファス状態での反射率が非常に低い記録媒体を初期化する場合に特に有効である。
【００８２】
本発明の一実施形態における光学情報記録媒体は、各層の膜厚を除いて図１２で説明した多層記録媒体と同様の構成を有し、記録層３のアモルファス状態での反射率が１％及び結晶状態での反射率が６％、アモルファス状態での透過率が６０％及び結晶状態での透過率が３０％であり、記録層５のアモルファス状態での反射率が１５％及び結晶状態での反射率が１０％である。記録層５が初期化済で記録層３が初期化前の状態では、記録層５からの反射光量が３．６％（１０％×６０％×６０％）であるのに対して、記録層３からの反射光量は１％である。
【００８３】
したがって、ナイフエッジ法、非点収差法などの一般的な方法で光ビームの焦点を合わせようとする場合、記録層３から得られるフォーカスエラー信号と記録層５から得られるフォーカスエラー信号の強度比は１／３．６と非常に小さい。図１０Ａは、このときの各記録層から得られるフォーカスエラー信号の強度を表したもので、矢印ａ，ｂはそれぞれ記録層３及び記録層５におけるＳ字曲線である。
【００８４】
フォーカスエラー信号の強度は、記録層５の方が記録層３に比べて３倍以上の大きさとなるため、記録層３と記録層５の間隔が０．０４ｍｍと短い記録媒体１では、記録層３及び記録層５から得られるフォーカスエラー信号、いわゆるＳ字曲線の分離が困難となる。したがって、光ビームの焦点は反射光量の大きい記録層５に合ってしまい、反射光量の小さい記録層３に焦点を合わせることが困難となり、結晶化用光ビームで焦点を合わせながら記録層３を初期化することは困難である。
【００８５】
しかし、記録層３の初期化開始時において、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッド８ａの焦点位置を上下させて記録層３を部分的に結晶化することによって、記録層３からの反射光量は６％、記録層５からの反射光量は０．９％（１０％×３０％×３０％）となり、記録層３から得られるフォーカスエラー信号と記録層５から得られるフォーカスエラー信号の強度比は６／０．９となる。図１０Ｂは、このときの各記録層から得られるフォーカスエラー信号の強度を表したもので、矢印ａ，ｂはそれぞれ記録層３及び記録層５におけるＳ字曲線である。フォーカスエラー信号の強度は、記録層３の方が非常に大きく、確実に記録層３に焦点を合わせることができる。
【００８６】
また、初期化中の各記録層から得られるフォーカスエラー信号の強度を図１０Ｃに示す。矢印ａ，ｂはそれぞれ記録層３及び記録層５におけるＳ字曲線である。記録層上での光ビームの径方向の長さが１００μｍ、送りピッチが５０μｍである本実施形態の場合、光ビームスポットの半分が初期化済みの領域にかかるため、記録層３からの反射光量は３．５％（（１％＋６％）／２）、記録層５からの反射光量は２．２５％（（３．６％＋０．９％）／２）であり、記録層３から得られるフォーカスエラー信号と記録層５から得られるフォーカスエラー信号の強度比は３．５／２．２５と十分に大きく、光ビームの焦点を確実に記録層３に合わせることができる。
【００８７】
したがって、本実施形態における複数の記録層を有する光学情報記録媒体は、記録層に初期化むらの無い高性能な多層記録媒体となる。
【００８８】
なお、光ビームスポットの形状と送りピッチの関係は、記録層３から得られるフォーカスエラー信号が記録層５から得られるフォーカスエラー信号よりも大きくなるように設定するのが好ましい。
【００８９】
また、対物レンズの上下動の範囲を小さくすることで、１回当たりの初期化範囲を広げる方法として、いったん反射光量が大きくＳ字曲線の振幅が大きい記録層に光ビームの焦点を合わせ、他の記録層の位置を特定してから初期化する方法もある。
【００９０】
記録層３の初期化開始時において、光学ヘッド８ａから照射される光ビームの焦点を記録層５に合わせるフォーカス動作を行った後に、フォーカス動作を中止して光学ヘッド８ａの焦点位置を記録層３と記録層５の間隔に相当する０．０４ｍｍだけ下げたうえで、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッド８ａを上下させるのが好ましい。これによって、光学ヘッド８ａの短距離の上下動で光ビームの焦点が記録層３を確実に通過するようにできる。したがって、記録層３の初期化開始時の部分的な結晶化を確実に行うとともに、光学ヘッド８ａの記録媒体への衝突を防止することができる。ここで、記録層５に焦点を合わせる前に誤って記録層３を部分的に結晶化させた場合には、記録層３からの反射光量が大きくなり、記録層５からの反射光量が小さくなるため、記録層５と誤って記録層３に焦点を合わせてしまい、その結果、記録層３の初期化を行う際の光学ヘッド８ａの位置に誤りが生じる可能性がある。したがって、光ビームの焦点を記録層５に合わせるときには、その強度を記録層３を結晶化させない強度とするのが好ましい。これによって、記録層５に焦点を合わせる前に誤って記録層３を部分的に結晶化させる事を防止できる。つまり、記録層３の初期化を行う際の光学ヘッド８ａの位置を正しく設定することができる。
【００９１】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置は、光学ヘッドを除いて、図１に示した第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置と同様の構成である。その光学ヘッドの構成を図１１に示す。この光学ヘッドでは、それぞれの波長が６８０ｎｍ及び８００ｎｍと、互いに異なる波長の半導体レーザからなる光源１９、２０を備えている。
【００９２】
図１１において、波長選択性ミラー２７は、光源１９の波長の光を透過し、光源２０の波長の光を反射する。光源２０から出射された光ビームはコリメータレンズ２２、ビームスプリッター２４、１／４波長板２６を通り、波長選択性ミラー２７で反射され、対物レンズ２８を通して記録層５に集光される。記録層５から反射された光ビームは再び対物レンズ２８を通り、波長選択性ミラー２７で反射され、１／４波長板２６を通り、ビームスプリッター２４で反射されて検出器３２に入射し、電気信号に変換され、ボイスコイル２９の制御に用いられる。一方、光源１９から出射された光ビームは液晶素子からなる光路補正手段３０、コリメータレンズ２１、ビームスプリッター２３、１／４波長板２５を通り、波長選択性ミラー２７を透過し、対物レンズ２８を通して記録層３に集光される。記録層３から反射された光ビームは再び対物レンズ２８を通り、波長選択性ミラー２７を透過し、１／４波長板２５を通り、ビームスプリッター２３で反射されて検出器３１に入射し、電気信号に変換され、光路補正手段３０の制御に用いられる。
【００９３】
光源２０から出射された光ビームは、ボイスコイル２９によって対物レンズ２８の位置を調整することによって、２つの記録層を有する記録媒体１中の一方の記録層５に焦点を合わせられる。また、それと同時に光源１９から出射された光ビームの焦点を、他方の記録層３に正確に合わせようとするとき、記録媒体１の面振れによる記録層位置の変動に対しては記録層５と共通であるため、前記のように光源２０からの光ビームの焦点を記録層５に合わせることによって補償されるが、透明分離層４の厚みむら等による変動は記録層５とは独立のものであるため、この方法だけでは補償することができない。
【００９４】
この記録層３固有の変動を補償するために、本実施形態の初期化装置は、光路補正手段３０を動作させて光ビームの強度及び位相の分布を変えることによって、透明分離層４の厚みむら等に応じて焦点位置を調整し、光源１９から出射された光ビームの焦点を記録層３に正確に合わせることができる。
【００９５】
したがって、本実施形態における初期化装置によれば、１つの光源から照射される光ビームを対物レンズの移動によって特定の記録層に焦点を合わせると同時に、他の光源から照射される光ビームを前記光路補正手段によって別の記録層に焦点を合わせることができる。これにより、記録媒体中の透明分離層４の厚みが設計値に対して異なる場合や不均一な場合でも、複数の光源から照射される光ビームの焦点を、同時にそれぞれの目的とする記録層に正確に合わせることができ、むらのない安定な初期化が可能となる。また、同じ対物レンズを使用した場合には、短波長の光の方が長波長の光に比べて焦点距離が短くなるため、記録媒体の光ビームの入射面に近い記録層３の初期化に用いる光源１９の波長を光ビームの入射面から遠い記録層５の初期化に用いる光源２０の波長よりも短くすることによって光学系の設計が容易となる。
【００９６】
なお、上記実施形態では、光路補正手段を液晶素子としたが、例えば圧電素子などによる可動機構を備えたレンズによって構成しても良いし、設置場所はコリメータレンズ２１とビームスプリッター２３の間でも良い。
【００９７】
さらに、光路補正手段３０を光源２０から照射される光ビームの固有の光路上に設け、光源１９から照射される光ビームの焦点を記録層５に合わせる動作をボイスコイル２９によって対物レンズ２８の位置を調整することによって行い、光源２０から照射される光ビームの焦点位置を光路補正手段３０を動作させることによって調整しても良い。
【００９８】
また、記録層５に照射される光ビームの位置を記録層３に照射される光ビームの位置よりも光学ヘッドの移動方向側に配置し、記録層上で２つの光ビームが重ならないようにした例では、記録層３の初期化むらの影響なく記録層５の初期化を行うことができるという利点がある。
【００９９】
また、上記実施形態では、記録媒体の光ビームの入射面に近い記録層３の初期化に用いる光源１９の波長を光ビームの入射面から遠い記録層５の初期化に用いる光源２０よりも短くしたが、記録層３の透過率が波長が短くなるにしたがって増大する材料で構成されている等の場合には、光源１９の波長を光源２０の波長よりも長くしても良い。
【０１００】
また、光源の数は、３個以上でもよく、記録媒体の記録層の数と一致している必要もない。
【０１０１】
さらに、光源として互いに波長の異なる半導体レーザを用いたが、光源１９、２０から出射された光ビームの光路を互いに異なる角度とし、記録媒体からの反射光が検出器部分で結像する位置を異ならせる等、異なる光源から出射された光ビームの記録媒体からの反射光を分離する別の手段を用いる場合には、同じ波長の光源としても良い。
【０１０２】
前記第１から第５の実施形態において、光源の波長及び対物レンズの開口数は、初期化の対象となる記録媒体における記録層の光学特性、基板の厚さ等に応じて、適宜設計できる。
【０１０３】
また、上記説明ではディスク状の情報記録媒体を用いて説明したが、カード状など他の形状の多層記録媒体にも応用できる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学情報記録媒体の製造方法及び初期化装置によれば、フォーカスサーボが安定で、複数の記録層を備えた多層記録媒体を短時間で、むらなく安定に初期化することができる。また、本発明の光学情報記録媒体は、記録層に初期化むらの無い高性能な多層記録媒体となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置を示す部分断面構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の要部を示す構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における光学情報記録媒体の要部を示す断面説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の形態を示す部分断面構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置を示す部分断面構成図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の要部を示す部分断面構成図である。
【図７】ＡおよびＢは本発明の第２の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置から得られるフォーカスエラー信号の一例を示す波形図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置を示す部分断面構成図である。
【図９】本発明の第４の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置を示す部分断面構成図である。
【図１０】Ａ，ＢおよびＣは本発明の第４の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置から得られるフォーカスエラー信号の一例を示す波形図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置を示す部分断面構成図である。
【図１２】本発明の光学情報記録媒体の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 光学情報記録媒体
２ 保護膜
３，５ 記録層
４ 透明分離層
５ 反射層成膜室
６ 基板
７ スピンドルモータ
８ａ，８ｂ，８ｃ、８ｄ 光学ヘッド
８ａ’，８ｂ’ 光ビーム
９，９’ 移送台
１０，１０’ 移動手段
１１、１１’ コントローラ
１２，１９，２０ 光源
１３，２１，２２ コリメータレンズ
１４，２３，２４ ビームスプリッター
１５，２５，２６ 1/4波長板
１６，２８ 対物レンズ
１７，２９ ボイスコイル
１８，３１，３２ 検出器
２７ 波長選択性ミラー
３０ 光路補正手段
３３，３５，３６，３８ 保護層
３４，３７相変化層
３９ 反射層
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光等の照射により情報の記録再生を行う複数の記録層を備えた光学情報記録媒体及びその製造方法と初期化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量で高密度なメモリーとして光学情報記録媒体が注目されており、現在、書換えが可能な消去型と呼ばれるものの開発が進められている。この消去型光学情報記録媒体の一つとして、アモルファス状態と結晶状態の間で相変化する薄膜を記録層として用い、レーザー光の照射による熱エネルギーによって情報の記録及び消去を行うものがある。
【０００３】
この記録層用の相変化材料としては、Ｇｅ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉｎ等を主成分とする合金膜、例えばＧｅＳｂＴｅ合金が知られている。情報の記録は記録層を部分的にアモルファス化して記録マークを形成して行う。情報の消去は、通常、この記録マークを結晶化することによって行う場合が多い。アモルファス化は記録層を融点以上に加熱した後に冷却することによって行われる。一方、結晶化は記録層を結晶化温度以上、融点以下の温度に加熱することによって行われる。また、記録層の成膜はスパッタリングによって行われるのが一般的であるが、このスパッタリングによって形成された前記相変化材料の薄膜は、ほとんどの場合アモルファス状態となる。したがって、情報を記録する前に予め記録層を結晶状態にしておく必要がある。この処理を初期化と呼ぶ。
【０００４】
前記初期化を行う従来の初期化装置は、１つの光源と１つの対物レンズを備えた１つの光学ヘッドを有し、前記光学ヘッドから記録媒体の記録層に光ビームを照射しながら、前記光学ヘッドを所定の方向に移動させて、前記記録層の所望の領域を初期化するものである。
【０００５】
一方、最近では、各種情報機器の処理能力の向上に伴い、扱われる情報量が大きくなっている。そのために、より大容量かつ高速な記録再生が可能な記録媒体が求められている。この大容量化と高速化の手段として、複数の記録層を備え、片側の面からそれぞれの記録層に情報を記録再生することのできる多層記録媒体が提案されている（例えば特開平9-91700号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特開平9-91700号公報の初期化方法では、ビーム照射側から見て手前側の記録層から先に初期化するため、記録層にむらが発生しやすい問題があった。すなわち、初期化すると結晶化により光が透過しにくくなり、奥側の記録層の初期化が均一にできなくなる問題がある。
【０００７】
また、前記多層記録媒体を従来の初期化装置を用いて初期化する場合、一度に初期化できる記録層の数は１つだけであるため、記録層の数だけ初期化動作を繰り返す必要があり、初期化に要する時間が著しく長くなるという問題があった。また、記録媒体の記録再生には記録密度を大きくするために短波長の光ビームが用いられるのに対して、記録媒体の初期化には光強度を大きくするために長波長の光ビームが用いられる。したがって、記録媒体の光学設計波長とは異なる波長の光ビームで初期化することとなり、焦点位置を正確に記録層に合わせるフォーカスサーボが不安定になるため、記録層に初期化のむらが発生し、記録媒体の性能が低下するという問題があった。特に多層記録媒体では複数の記録層のうちの特定の記録層に正確に焦点位置を合わせる必要があり、前記問題が顕著になる。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、フォーカスサーボが安定で、複数の記録層を備えた多層記録媒体を短時間で初期化することが可能な、光学情報記録媒体の製造方法及び初期化装置を提供するとともに、記録層に初期化むらの無い高性能な多層記録媒体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の光学情報記録媒体の製造方法は、光学情報記録媒体における記録層の初期化開始時において、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッドの焦点位置を前記光学情報記録媒体の予め定めた位置を中心に上下させて前記記録層を部分的に初期化することを特徴とする。
【００１０】
本発明の光学情報記録媒体の初期化装置は、光学情報記録媒体の初期化装置であって、前記光学情報記録媒体の記録層に光ビームを照射する少なくとも１つの光学ヘッドと、前記光学ヘッドに備えられた対物レンズを上下動させる駆動システムと、前記光学ヘッドから照射される光ビームの強度及び前記駆動システムを制御するコントローラーと、前記光学ヘッドを所定の方向に移動させる移動システムとを備え、初期化開始時において、前記コントローラーが初期化に十分な光ビームの強度で前記駆動システムを制御することで、光学ヘッドの焦点位置を前記光学情報記録媒体の予め定めた位置を中心に上下させて、前記記録層を部分的に初期化することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の光学情報記録媒体の製造方法においては、前記少なくとも１つの記録層を初期化する際に、初期化開始時において、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッドの焦点位置を上下させて前記記録層を部分的に結晶化させてもよい。部分的に結晶化させると、結晶化させた部分の反射率は高くなるので、記録膜の位置を正確に検知できる。その結果、記録層のアモルファス状態での反射率が非常に小さい記録媒体であっても、フォーカスサーボの安定な初期化方法となる。
【００２４】
前記少なくとも１つの記録層を初期化する際に、初期化開始時において、前記記録層よりも大きな反射光量が得られる記録層に焦点を合わせた後に、光学ヘッドの焦点位置を前記記録媒体の厚さ方向に予め定められた距離だけ移動して目的とする記録層を初期化してもよい。この方法によっても記録膜の位置を正確に検知できる。
【００２６】
少なくとも前記目的とする記録層を初期化しない光ビームの強度で前記記録層よりも大きな反射光量が得られる記録層に焦点を合わせた後に、予め定められた距離だけ光学ヘッドの焦点位置を前記記録媒体の厚さ方向に移動させ、光ビームを前記目的とする記録層の初期化に十分な強度として、前記目的とする記録層を初期化してもよい。この方法によっても記録膜の位置を正確に検知できる。
【００３１】
また、光学情報記録媒体の初期化装置であって、前記光学情報記録媒体の記録層に光ビームを照射する少なくとも１つの光学ヘッドと、前記光学ヘッドに備えられた対物レンズを上下動させる駆動手段と、前記光学ヘッドから照射される光ビームの強度及び前記駆動手段を制御するコントローラーと、前記光学ヘッドを所定の方向に移動させる移動手段とを備え、初期化開始時において、前記コントローラーが初期化に十分な光ビームの強度で前記駆動システムを制御することで、前記記録層を部分的に初期化する構成としてもよい。これによって、初期化開始時において、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッドの焦点位置を上下させて前記記録層を部分的に結晶化することで、記録層のアモルファス状態での反射率が非常に小さい記録媒体であっても、フォーカスサーボの安定な初期化装置となる。
【００３２】
また、前記光学情報記録媒体が複数の記録層を有する構成としてもよい。
また、前記対物レンズの上下動回数を計数するカウンターを備える構成としてもよい。
【００３３】
また、前記光学ヘッドには、対物レンズと複数の光源を有し、少なくとも１つの光源から照射される光ビームの固有の光路上に光路補正手段を備えていてもよい。これによって、１つの光源から照射される光ビームの焦点を対物レンズの移動によって特定の記録層に合わせながら、他の光源から照射される光ビームの焦点を前記光路補正手段によって別の記録層に合わせることが可能となる。つまり、記録媒体中の記録層間の距離が設計値に対して異なる場合や不均一な場合でも、複数の光源から照射される光ビームの焦点を、同時にそれぞれの目的とする記録層に正確に合わせることができ、むらのない安定な初期化が可能となる。前記において、対物レンズは単一であることが好ましい。
【００３４】
また、前記光路補正手段が液晶素子またはレンズであることが好ましい。
【００３５】
また、前記複数の光源の波長が互いに異なっていてもよい。
【００３６】
以下、本発明の光学情報記録媒体とその製造方法及び初期化装置について、図面を参照しながらさらに具体的に説明する。
【００３７】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の構成図であり、２つの記録層を有する情報記録媒体１を設置した状態を示している。記録媒体１は、ポリカーボネートからなる厚さ約１．１ｍｍの基板６上に第１の記録層５、厚さ約０．０４ｍｍの透明分離層４、厚さ約１００ｎｍの半透明層からなる第２の記録層３を順次形成し、その上に保護膜２を設けたものであり、記録層３及び５には、深さ約２０ｎｍ、幅約０．２μｍ、トラックピッチ約０．３２μｍの溝によって構成され、記録再生時にレーザー光をトラッキングする案内溝（図示せず）が設けられている。
【００３８】
記録媒体１のさらに詳細な構造を図１２に示す。図１２において、記録層３は、誘電体材料（ＺｎＳ−ＳｉＯ2、厚み５０ｎｍ）からなる保護層３３と、ＧｅＳｂＴｅ薄膜（厚み７ｎｍ）からなる相変化層３４及び誘電体材料（ＺｎＳ−ＳｉＯ2、厚み４０ｎｍ）からなる保護層３５の多層薄膜で構成されており、初期化等で相変化層３４がアモルファス状態から結晶状態に変化することによって、反射率が増大し、透過率が低下する。記録層５は、誘電体材料（ＺｎＳ−ＳｉＯ2、厚み６０ｎｍ）からなる保護層３６と、ＧｅＳｂＴｅ薄膜（厚み１０ｎｍ）からなる相変化層３７と、誘電体材料（ＺｎＳ−ＳｉＯ2、厚み３０ｎｍ）からなる保護層３８及び金属材料（Ａｇ合金、厚み１００ｎｍ）からなる反射層３９の多層薄膜で構成されており、相変化層３７がアモルファス状態から結晶状態に変化することによって、反射率が増大する。なお透明分離層４は厚み０．０４ｍｍの紫外線硬化樹脂で形成し、保護膜２は０．０７ｍｍのポリカーボネートシートと厚み０．０１ｍｍの紫外線硬化樹脂で形成した。
【００３９】
図１において、初期化装置は、スピンドルモータ７、２つの光学ヘッド８ａ、８ｂ、前記光学ヘッドを設置した移送台９、前記移送台を所望の位置に移動させる移動手段１０、コントローラ１１から構成されている。
【００４０】
光学ヘッド８ａ、８ｂの構造を図２に示す。この光学ヘッドでは、波長８００ｎｍの半導体レーザからなる光源１２から出射された光ビームはコリメータレンズ１３、ビームスプリッター１４、１／４波長板１５、対物レンズ１６を通して記録媒体に集光される。この集光された光ビームは、ボイスコイル１７により対物レンズ１６の位置を調整することによって、記録媒体中の記録層に焦点を合わせられる。記録層から反射された光は再び対物レンズ１６、１／４波長板１５を通り、ビームスプリッター１４で反射されて検出器１８に入射し、電気信号に変換され、ボイスコイル１７の制御に用いられる。
【００４１】
図１において、光学ヘッド８ａと８ｂから照射される光ビームは前記の方法でそれぞれ記録層３及び５に焦点を合わせられる。前記光ビームの記録層上でのスポット形状は、記録媒体の径方向に１００μｍ、周方向に１μｍの長さの長円形に成形されている。また、光学ヘッド８ｂは、光学ヘッド８ａに対して約１ｍｍ記録媒体の外周側に配置されている。初期化を行う際には、記録媒体１を設置したスピンドルモータ７を回転させながら、光ビームの焦点を記録層に合わせた状態で光学ヘッド８ａ及び８ｂを移送台９によって前記記録媒体の内周側から外周側に向けて記録媒体１回転あたり５０μｍの送りピッチで移動させる。このとき、スピンドルモータ７の回転数は光学ヘッド８ａの位置における線速度が略一定になるように制御される。これによって、記録層３及び５を同時に初期化することができるため、複数の記録層を備えた多層記録媒体の短時間での初期化を実現できる。
【００４２】
このとき、光学ヘッド８ｂが光学ヘッド８ａに対して光学ヘッドの移動方向である記録媒体の外周側に配置されているため、記録媒体上の同一位置においては、記録層５が初期化された後に記録層３が初期化される。つまり、記録層５の初期化は、未初期化状態（すなわち、透過率の高い状態）の記録層３を通して光ビームを照射して行われる。したがって、記録層５の初期化を記録層３による光ビーム強度の減衰が小さい状態で効率よく、しかも、記録層３の初期化むらの影響なく実施できるという利点がある。したがって、本実施形態における複数の記録層を有する光学情報記録媒体は、記録層に初期化むらの無い高性能な多層記録媒体となる。
【００４３】
ここで、初期化むらとは、記録層の部分的あるいは全面にわたって結晶化が不十分なことであり、情報を記録する際に、その記録層の結晶状態が安定化するまでの間、書き換え（overwrite）回数毎に信号の品質であるジッター値が変動し、記録された情報が正常に再生できない場合があるという不都合が生じる。ジッター値の変動量は２％以内であることが好ましく、これ以上の変動がある状態を初期化むらとした。
【００４４】
本実施形態における多層記録媒体に、線速度５．３ｍ/ｓで、ＮＡ＝０．８５の対物レンズによって集光された波長４０５ｎｍのレーザー光によるoverwrite試験を行った。記録した信号は、マークの長さ及びスペースの長さ（つまり、マークの前端及び後端のエッジ位置）が情報を担うようにしたＰＷＭ記録方式で、基準クロックＴ＝１５．１ｎｓｅｃの１−７ＰＰ方式で変調されたランダム信号である。レーザー光は、記録する信号に応じてパルス状に変調して照射し、そのピークパワーとボトムパワーを、記録層３では１０ｍＷと４ｍＷ、記録層５では１０ｍＷと５ｍＷに設定した。前記ピークパワーとボトムパワーは、それぞれにパワーを変えて、前記ランダム信号を１０回overwriteしたときのジッター値が最小となるように選んだ。この条件で１０回のoverwriteを行い、その１回毎の再生信号のジッター値を測定した。その結果、記録層３及び５の両方においてジッター値は１０〜１１％の範囲であった。つまり、ジッター値の変動量は１％以内であり、初期化むらは認められなかった。
【００４５】
これに対して光ビーム照射側から見て手前側の記録層３から先に初期化する従来の方法で初期化した場合、同様のoverwrite試験を行ったところ、記録層５では１回目から１０回目の間でＪＩＴ値が１０〜１４％の範囲で変動し、初期化むらが認められた。
【００４６】
光学ヘッド８ａと８ｂの好ましい位置関係について、以下に説明する。図３は、図１における記録媒体１の光ビーム照射部における径方向の断面図である。光学ヘッド８ａ及び８ｂから照射される光ビーム８ａ’と８ｂ’の記録媒体１上の半径位置の差ｚは、光ビーム８ａ’の記録層３上での径方向のスポット長さ及び光ビーム８ｂ’の記録層５上での径方向のスポット長さを各々ｘ，ｙとし、光ビーム８ｂ’の入射角をθ、透明分離層の厚さをｄとしたとき、
ｚ＞(ｘ／２)＋(ｙ／２)＋(ｄ・ｔａｎθ)
の関係を満たすように光学ヘッド８ａと８ｂの位置関係を設定するのが好ましい。
【００４７】
なお、光ビームの入射角θは、対物レンズの開口数をＮＡ、基板の屈折率をｎとしたとき、
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθ
の関係を有している。
【００４８】
ここで、半径位置の差ｚは０．１〜２ｍｍの範囲が好ましく、スポット長さｘ及びｙは５０〜２００μｍの範囲が好ましく、ＮＡは０．３〜０．７の範囲が好ましく、透明分離層の厚さｄは１０〜６０μｍが好ましい。
【００４９】
前記において、光ビーム８ａ’の記録層３上でのスポット中心から径方向のスポット端部までの長さは、ｘ／２であり、光ビーム８ｂ’の記録層３上でのスポット中心から径方向のスポット端部までの長さは、(ｙ／２)＋(ｄ・ｔａｎθ)であり、両者の和である(ｘ／２)＋(ｙ／２)＋(ｄ・ｔａｎθ)よりも光ビーム８ａ’と８ｂ’のスポット中心の距離ｚが大きいために、記録層３上で光ビーム８ａ’と８ｂ’が重なり合うことがない。つまり、光ビーム８ｂ’は、初期化状態の記録層３を通ることなく記録層５に照射される。なお、光ビーム８ａ’と８ｂ’の記録媒体１上の半径位置の差ｚを必要以上に大きくすると記録層５の初期化を開始してから記録層３の初期化を開始するまでの待機時間が長くなり、全体の初期化に要する時間が長くなるが、タクトタイム（１枚の記録媒体を初期化する時間）の許す範囲で設定することが出来る。
【００５０】
さらに、光学ヘッド８ａ及び８ｂは同一移送台上に設けられているため、移送機構及びその制御回路は光学ヘッドが１つの場合と同等で良く、光学ヘッドを２つにすることによる装置の大きさを小さくできるとともに、２つの光学ヘッドを正確な位置関係で設置できるという利点がある。
【００５１】
次に、光学ヘッド８ａと８ｂから照射される光ビームの、基板を通して集光したスポット径が最小となる最適基板厚さが、記録層３と５の距離に応じて予め互いに異なるように前記光学ヘッドを設計した例について説明する。
【００５２】
図１において、光学ヘッド８ａは、前述の最適基板厚さが０．０８ｍｍとなるように光学系が設定されており、光学ヘッド８ｂは、前記の最適基板厚さが０．１２ｍｍとなるように光学系が設定されている。これにより、光学ヘッド８ａは記録媒体１に光ビームを照射した際に、厚さ０．０８ｍｍの保護膜を透過した位置、つまり記録層３に収差無く焦点を結ぶ。一方、光学ヘッド８ｂは記録媒体１に光ビームを照射した際に、厚さ０．０８ｍｍの保護膜、厚さ１００ｎｍの記録層３及び厚さ０．０４ｍｍの透明分離層を透過した位置、つまり記録層５にほぼ収差無く焦点を結ぶ。したがって、各々の光学ヘッドでそれぞれ目的とする記録層に正確に光ビームの焦点を結ぶことができ、むらのない安定な初期化ができるという利点がある。
【００５３】
上記実施形態では、光学ヘッド８ａと８ｂから照射される光ビームの記録層上でのスポット形状を同一としたが、互いに異なるスポット形状としても良い。記録層３と記録層５は、構造の違いによって熱特性が異なり、照射する光ビームのスポット形状が同一であっても前記光ビームを照射したときの温度分布の形状が異なる。したがって、初期化を行う記録層の熱特性に応じたスポット形状とすることで、むらのない安定な初期化ができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、２個の光学ヘッドを有する初期化装置と２層の記録層を有する記録媒体の組み合わせについて説明したが、光学ヘッドの数は３個以上でもよく、記録層の数と光学ヘッドの数を一致させることで、ｎ層の記録層を有する記録媒体において、光学ヘッドが１個の場合のｎ倍の速度の初期化を実現できる。図４は、３個の光学ヘッドを設けた例の構成図であり、３つの記録層を有する情報記録媒体１’を設置した状態を示している。第３の光学ヘッド８ｃを設けたことを除いて、図１に示した初期化装置と同様の構成である。また、光学ヘッド８ｃは、図２に示した光学ヘッド８ａ、８ｂと同様の構造である。光学ヘッド８ｃは、記録媒体１’の光ビーム照射側から見て最も奥側の記録層に光ビームを照射して初期化するものであり、３つの光学ヘッドのうちで最も移動方向側に配置されている。これによって、図１で説明した２個の光学ヘッドを有する初期化装置で２層の記録層を有する記録媒体を初期化する場合と同様に、３層の記録層を有する記録媒体についても、短時間で初期化するとともに、光ビーム照射側から見てより奥側の記録層の初期化を手前側にある記録層の初期化むらの影響なく行うことができる。
【００５５】
また、初期化を行う際の光学ヘッドの移動方向は、記録媒体の外周側から内周側に向かう方向とすることも可能である。この場合、光学ヘッド８ｂを光学ヘッド８ａに対して光学ヘッドの移動方向である記録媒体の内周側に配置すればよい。
【００５６】
（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の構成図であり、情報記録媒体１を設置した状態を示しおり、光学ヘッドを除いて、図１に示した第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置と同様の構成である。
【００５７】
光学ヘッド８ｄは、単一の対物レンズと記録層を結晶化する結晶化用光ビームを照射する光源と記録層を結晶化させない強度の焦点位置制御用光ビームを照射する光源を有しており、その構造を図６に示す。
【００５８】
この光学ヘッドでは、それぞれの波長が８００ｎｍ及び６８０ｎｍの半導体レーザからなる光源４０、４１を備えている。
【００５９】
図６において、波長選択性ミラー４６は、光源４０の波長の光を透過し、光源４１の波長の光を反射する。光源４０から出射された光ビームは、波長選択性ミラー４６を透過し、対物レンズ４７を通して記録層に結晶化用光ビーム４９として照射される。一方、光源４１から出射された光ビームはコリメータレンズ４３、ビームスプリッター４４、１／４波長板４５を通り、波長選択性ミラー４６で反射され、対物レンズ４７を通して記録媒体の記録層に焦点位置制御用光ビーム５０として照射される。記録層から反射された焦点位置制御用光ビーム５０は再び対物レンズ４７を通り、波長選択性ミラー４６で反射され、１／４波長板４５を通り、ビームスプリッター４４で反射されて検出器５１に入射し、電気信号に変換される。この電気信号によって、ボイスコイル４８を制御することによって対物レンズ４７の位置を調整し、結晶化用光ビーム４９の焦点位置を記録層に合わせる。
【００６０】
この初期化装置は、結晶化用光ビームの波長において記録層３のアモルファス状態での反射率が非常に低い記録媒体を初期化する場合に特に有効である。通常、多層記録媒体は、光ビーム照射側から見て奥側の記録層への記録再生を容易にするために、手前側の記録層の透過率が大きくなるように光学的な設計が成されている。これに伴って、手前側の記録層の反射率は小さくなる。
【００６１】
本発明の一実施形態における光学情報記録媒体は、各層の膜厚を除いて図１２で説明した多層記録媒体と同様の構成を有する。
【００６２】
各記録層の反射率及び透過率は波長依存性があり、波長８００ｎｍの光に対する記録層３のアモルファス状態での反射率は１％及び透過率は６０％であり、記録層５の結晶状態の反射率は１０％であった。また、波長６８０ｎｍの光に対する、記録層３のアモルファス状態での反射率は３％及び透過率は５０％であり、記録層５の結晶状態の反射率は８％であった。
【００６３】
記録層５の初期化は、記録層３の初期化むらの影響を受けないようにする等のために、記録層３の初期化に先立って行う。したがって、記録層３の初期化を行う際には、記録層３がアモルファス状態であり、記録層５が結晶状態となっている。
【００６４】
このとき、波長８００ｎｍの結晶化用光ビームを照射した場合の記録層３からの反射光量は１％であるのに対して、記録層５からの反射光量は３．６％（１０％×６０％×６０％）である。したがって、ナイフエッジ法、非点収差法などの一般的な方法で光ビームの焦点を合わせようとする場合、記録層３から得られるフォーカスエラー信号と記録層５から得られるフォーカスエラー信号の強度比は１／３．６である。
【００６５】
図７Ａは、このときの各記録層から得られるフォーカスエラー信号の強度を表したもので、矢印ａは記録層３におけるＳ字曲線、矢印ｂは記録層５におけるＳ字曲線である。フォーカスエラー信号の強度は、記録層５の方が記録層３に比べて３倍以上の大きさとなるため、記録層３と記録層５の間隔が０．０４ｍｍと短い記録媒体１では、記録層３及び記録層５から得られるフォーカスエラー信号、いわゆるＳ字曲線の分離が困難となる。したがって、光ビームの焦点は反射光量の大きい記録層５に合ってしまい、反射光量の小さい記録層３に焦点を合わせることが困難となり、結晶化用光ビームで焦点を合わせながら記録層３を初期化することは困難である。
【００６６】
これに対して、本実施形態における初期化装置では、波長６８０ｎｍの焦点位置制御用光ビームを用いて結晶化用光ビームの焦点位置を制御する。波長６８０ｎｍの光ビームを照射した場合の記録層３からの反射光量は３％であるのに対して、記録層５からの反射光量は２．５％（１０％×５０％×５０％）である。
【００６７】
したがって、記録層３から得られるフォーカスエラー信号と記録層５から得られるフォーカスエラー信号の強度比は３／２．５である。図７Ｂは、このときの各記録層から得られるフォーカスエラー信号の強度を表したもので、矢印ａは記録層３におけるＳ字曲線、矢印ｂは記録層５におけるＳ字曲線である。フォーカスエラー信号の強度は、記録層３の方が大きく、確実に記録層３に焦点を合わせることができる。
【００６８】
したがって、本実施形態における複数の記録層を有する光学情報記録媒体は、記録層に初期化むらの無い高性能な多層記録媒体となる。
【００６９】
なお、結晶化用光ビーム及び焦点位置制御用光ビームの波長は、記録媒体の光学特性に応じて適宜設定することができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
図８は本発明の第３の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の構成図であり、第１の実施形態で説明した２つの記録層を有する情報記録媒体１を設置した状態を示しおり、光学ヘッド８ａ及び８ｂをそれぞれ別の移送台９及び９’上に設けたことを除いて、図１に示した第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置と同様の構成である。
【００７１】
光学ヘッド８ａと８ｂから照射される光ビームはそれぞれ記録層３及び５に焦点を合わせられる。前記光ビームの記録層上でのスポット形状は、記録媒体の径方向に１００μｍ、周方向に１μｍの長さの長円形に成形されている。また、光学ヘッド８ｂは、光学ヘッド８ａに対して約１ｍｍ記録媒体の外周側に配置されている。初期化を行う際には、記録媒体１を設置したスピンドルモータ７を回転させながら、光ビームの焦点を記録層に合わせた状態で光学ヘッド８ａ及び８ｂを移送台９及び９’によって前記記録媒体の内周側から外周側に向けて記録媒体１回転あたり５０μｍの送りピッチで移動させる。このとき、スピンドルモータ７の回転数は光学ヘッド８ａの位置における線速度が略一定になるように制御される。これによって、記録層３及び５を同時に初期化することができるため、複数の記録層を備えた多層記録媒体の短時間での初期化を実現できる。
【００７２】
このとき、光学ヘッド８ｂが光学ヘッド８ａに対して光学ヘッドの移動方向である記録媒体の外周側に配置されているため、記録媒体上の同一位置においては、記録層５が初期化された後に記録層３が初期化される。つまり、記録層５の初期化は、未初期化状態（すなわち、透過率の高い状態）の記録層３を通して光ビームを照射して行われる。したがって、記録層５の初期化を記録層３による光ビーム強度の減衰が小さい状態で効率よく、しかも、記録層３の初期化むらの影響なく実施できる。
【００７３】
また、光学ヘッド８ａ及び８ｂをそれぞれ別の移送台上に設けることによって、装置規模がやや大きくなるものの、従来の移送機構を用いることで製造コストを低減できるという利点がある。
【００７４】
なお、初期化を行う際の光学ヘッドの移動方向は、記録媒体の外周側から内周側に向かう方向とすることも可能である。この場合、光学ヘッド８ｂを光学ヘッド８ａに対して光学ヘッドの移動方向である記録媒体の内周側に配置すればよい。
【００７５】
さらに、第２の実施形態における初期化装置と同様に光学ヘッドに結晶化用光ビームを照射する光源と焦点位置制御用光ビームを照射する光源の２つの光源を設けても良い。
【００７６】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、複数の記録層を有し、光ビーム照射側から見て手前側の記録層のアモルファス状態における反射率が小さい光学情報記録媒体の初期化方法及び初期化装置に関するものである。
【００７７】
図９は、本実施形態における初期化装置の構成図であり、第２の実施形態で説明した２つの記録層を有する情報記録媒体１を設置した状態を示しており、対物レンズの上下動回数を計数するカウンター５２を設けたことを除いて、図１に示した第１の実施形態における初期化装置と同様の構成であり、図２に示した光学ヘッドを備えている。
【００７８】
記録層３を初期化する際には、初期化開始時において、コントローラー１１で制御することによって、光学ヘッド８ａから照射される光ビームを初期化に十分な強度とし、図２におけるボイスコイル１７を駆動して対物レンズ１６を上下させることによって前記光ビームの焦点位置を所定の回数だけ上下させる。光ビームの焦点位置を上下させる範囲は、少なくとも記録層３を含む領域とし、ここでは予め定めた位置を基準に１００μｍとした。このとき、カウンター５２によって対物レンズの上下動回数を数え、コントローラー１１によってその回数を制御する。
【００７９】
この動作によって記録層３を部分的に結晶化し、この部分的に結晶化されて反射率が大きくなった記録層３からの反射光を用いて光学ヘッド８ａの焦点を記録層３に合わせる。これによって、光ビームの焦点を確実に記録層３に合わせて初期化を行うことが出来る。
【００８０】
前記対物レンズの上下動の回数は、記録媒体と光学ヘッドの相対速度及び上下動の速度に応じて設定されるものであり、２回以上とするのが好ましい。
【００８１】
この初期化方法は、光学ヘッド８ａから照射される光ビームの波長において記録層３のアモルファス状態での反射率が非常に低い記録媒体を初期化する場合に特に有効である。
【００８２】
本発明の一実施形態における光学情報記録媒体は、各層の膜厚を除いて図１２で説明した多層記録媒体と同様の構成を有し、記録層３のアモルファス状態での反射率が１％及び結晶状態での反射率が６％、アモルファス状態での透過率が６０％及び結晶状態での透過率が３０％であり、記録層５のアモルファス状態での反射率が１５％及び結晶状態での反射率が１０％である。記録層５が初期化済で記録層３が初期化前の状態では、記録層５からの反射光量が３．６％（１０％×６０％×６０％）であるのに対して、記録層３からの反射光量は１％である。
【００８３】
したがって、ナイフエッジ法、非点収差法などの一般的な方法で光ビームの焦点を合わせようとする場合、記録層３から得られるフォーカスエラー信号と記録層５から得られるフォーカスエラー信号の強度比は１／３．６と非常に小さい。図１０Ａは、このときの各記録層から得られるフォーカスエラー信号の強度を表したもので、矢印ａ，ｂはそれぞれ記録層３及び記録層５におけるＳ字曲線である。
【００８４】
フォーカスエラー信号の強度は、記録層５の方が記録層３に比べて３倍以上の大きさとなるため、記録層３と記録層５の間隔が０．０４ｍｍと短い記録媒体１では、記録層３及び記録層５から得られるフォーカスエラー信号、いわゆるＳ字曲線の分離が困難となる。したがって、光ビームの焦点は反射光量の大きい記録層５に合ってしまい、反射光量の小さい記録層３に焦点を合わせることが困難となり、結晶化用光ビームで焦点を合わせながら記録層３を初期化することは困難である。
【００８５】
しかし、記録層３の初期化開始時において、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッド８ａの焦点位置を上下させて記録層３を部分的に結晶化することによって、記録層３からの反射光量は６％、記録層５からの反射光量は０．９％（１０％×３０％×３０％）となり、記録層３から得られるフォーカスエラー信号と記録層５から得られるフォーカスエラー信号の強度比は６／０．９となる。図１０Ｂは、このときの各記録層から得られるフォーカスエラー信号の強度を表したもので、矢印ａ，ｂはそれぞれ記録層３及び記録層５におけるＳ字曲線である。フォーカスエラー信号の強度は、記録層３の方が非常に大きく、確実に記録層３に焦点を合わせることができる。
【００８６】
また、初期化中の各記録層から得られるフォーカスエラー信号の強度を図１０Ｃに示す。矢印ａ，ｂはそれぞれ記録層３及び記録層５におけるＳ字曲線である。記録層上での光ビームの径方向の長さが１００μｍ、送りピッチが５０μｍである本実施形態の場合、光ビームスポットの半分が初期化済みの領域にかかるため、記録層３からの反射光量は３．５％（（１％＋６％）／２）、記録層５からの反射光量は２．２５％（（３．６％＋０．９％）／２）であり、記録層３から得られるフォーカスエラー信号と記録層５から得られるフォーカスエラー信号の強度比は３．５／２．２５と十分に大きく、光ビームの焦点を確実に記録層３に合わせることができる。
【００８７】
したがって、本実施形態における複数の記録層を有する光学情報記録媒体は、記録層に初期化むらの無い高性能な多層記録媒体となる。
【００８８】
なお、光ビームスポットの形状と送りピッチの関係は、記録層３から得られるフォーカスエラー信号が記録層５から得られるフォーカスエラー信号よりも大きくなるように設定するのが好ましい。
【００８９】
また、対物レンズの上下動の範囲を小さくすることで、１回当たりの初期化範囲を広げる方法として、いったん反射光量が大きくＳ字曲線の振幅が大きい記録層に光ビームの焦点を合わせ、他の記録層の位置を特定してから初期化する方法もある。
【００９０】
記録層３の初期化開始時において、光学ヘッド８ａから照射される光ビームの焦点を記録層５に合わせるフォーカス動作を行った後に、フォーカス動作を中止して光学ヘッド８ａの焦点位置を記録層３と記録層５の間隔に相当する０．０４ｍｍだけ下げたうえで、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッド８ａを上下させるのが好ましい。これによって、光学ヘッド８ａの短距離の上下動で光ビームの焦点が記録層３を確実に通過するようにできる。したがって、記録層３の初期化開始時の部分的な結晶化を確実に行うとともに、光学ヘッド８ａの記録媒体への衝突を防止することができる。ここで、記録層５に焦点を合わせる前に誤って記録層３を部分的に結晶化させた場合には、記録層３からの反射光量が大きくなり、記録層５からの反射光量が小さくなるため、記録層５と誤って記録層３に焦点を合わせてしまい、その結果、記録層３の初期化を行う際の光学ヘッド８ａの位置に誤りが生じる可能性がある。したがって、光ビームの焦点を記録層５に合わせるときには、その強度を記録層３を結晶化させない強度とするのが好ましい。これによって、記録層５に焦点を合わせる前に誤って記録層３を部分的に結晶化させる事を防止できる。つまり、記録層３の初期化を行う際の光学ヘッド８ａの位置を正しく設定することができる。
【００９１】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置は、光学ヘッドを除いて、図１に示した第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置と同様の構成である。その光学ヘッドの構成を図１１に示す。この光学ヘッドでは、それぞれの波長が６８０ｎｍ及び８００ｎｍと、互いに異なる波長の半導体レーザからなる光源１９、２０を備えている。
【００９２】
図１１において、波長選択性ミラー２７は、光源１９の波長の光を透過し、光源２０の波長の光を反射する。光源２０から出射された光ビームはコリメータレンズ２２、ビームスプリッター２４、１／４波長板２６を通り、波長選択性ミラー２７で反射され、対物レンズ２８を通して記録層５に集光される。記録層５から反射された光ビームは再び対物レンズ２８を通り、波長選択性ミラー２７で反射され、１／４波長板２６を通り、ビームスプリッター２４で反射されて検出器３２に入射し、電気信号に変換され、ボイスコイル２９の制御に用いられる。一方、光源１９から出射された光ビームは液晶素子からなる光路補正手段３０、コリメータレンズ２１、ビームスプリッター２３、１／４波長板２５を通り、波長選択性ミラー２７を透過し、対物レンズ２８を通して記録層３に集光される。記録層３から反射された光ビームは再び対物レンズ２８を通り、波長選択性ミラー２７を透過し、１／４波長板２５を通り、ビームスプリッター２３で反射されて検出器３１に入射し、電気信号に変換され、光路補正手段３０の制御に用いられる。
【００９３】
光源２０から出射された光ビームは、ボイスコイル２９によって対物レンズ２８の位置を調整することによって、２つの記録層を有する記録媒体１中の一方の記録層５に焦点を合わせられる。また、それと同時に光源１９から出射された光ビームの焦点を、他方の記録層３に正確に合わせようとするとき、記録媒体１の面振れによる記録層位置の変動に対しては記録層５と共通であるため、前記のように光源２０からの光ビームの焦点を記録層５に合わせることによって補償されるが、透明分離層４の厚みむら等による変動は記録層５とは独立のものであるため、この方法だけでは補償することができない。
【００９４】
この記録層３固有の変動を補償するために、本実施形態の初期化装置は、光路補正手段３０を動作させて光ビームの強度及び位相の分布を変えることによって、透明分離層４の厚みむら等に応じて焦点位置を調整し、光源１９から出射された光ビームの焦点を記録層３に正確に合わせることができる。
【００９５】
したがって、本実施形態における初期化装置によれば、１つの光源から照射される光ビームを対物レンズの移動によって特定の記録層に焦点を合わせると同時に、他の光源から照射される光ビームを前記光路補正手段によって別の記録層に焦点を合わせることができる。これにより、記録媒体中の透明分離層４の厚みが設計値に対して異なる場合や不均一な場合でも、複数の光源から照射される光ビームの焦点を、同時にそれぞれの目的とする記録層に正確に合わせることができ、むらのない安定な初期化が可能となる。また、同じ対物レンズを使用した場合には、短波長の光の方が長波長の光に比べて焦点距離が短くなるため、記録媒体の光ビームの入射面に近い記録層３の初期化に用いる光源１９の波長を光ビームの入射面から遠い記録層５の初期化に用いる光源２０の波長よりも短くすることによって光学系の設計が容易となる。
【００９６】
なお、上記実施形態では、光路補正手段を液晶素子としたが、例えば圧電素子などによる可動機構を備えたレンズによって構成しても良いし、設置場所はコリメータレンズ２１とビームスプリッター２３の間でも良い。
【００９７】
さらに、光路補正手段３０を光源２０から照射される光ビームの固有の光路上に設け、光源１９から照射される光ビームの焦点を記録層５に合わせる動作をボイスコイル２９によって対物レンズ２８の位置を調整することによって行い、光源２０から照射される光ビームの焦点位置を光路補正手段３０を動作させることによって調整しても良い。
【００９８】
また、記録層５に照射される光ビームの位置を記録層３に照射される光ビームの位置よりも光学ヘッドの移動方向側に配置し、記録層上で２つの光ビームが重ならないようにした例では、記録層３の初期化むらの影響なく記録層５の初期化を行うことができるという利点がある。
【００９９】
また、上記実施形態では、記録媒体の光ビームの入射面に近い記録層３の初期化に用いる光源１９の波長を光ビームの入射面から遠い記録層５の初期化に用いる光源２０よりも短くしたが、記録層３の透過率が波長が短くなるにしたがって増大する材料で構成されている等の場合には、光源１９の波長を光源２０の波長よりも長くしても良い。
【０１００】
また、光源の数は、３個以上でもよく、記録媒体の記録層の数と一致している必要もない。
【０１０１】
さらに、光源として互いに波長の異なる半導体レーザを用いたが、光源１９、２０から出射された光ビームの光路を互いに異なる角度とし、記録媒体からの反射光が検出器部分で結像する位置を異ならせる等、異なる光源から出射された光ビームの記録媒体からの反射光を分離する別の手段を用いる場合には、同じ波長の光源としても良い。
【０１０２】
前記第１から第５の実施形態において、光源の波長及び対物レンズの開口数は、初期化の対象となる記録媒体における記録層の光学特性、基板の厚さ等に応じて、適宜設計できる。
【０１０３】
また、上記説明ではディスク状の情報記録媒体を用いて説明したが、カード状など他の形状の多層記録媒体にも応用できる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学情報記録媒体の製造方法及び初期化装置によれば、フォーカスサーボが安定で、複数の記録層を備えた多層記録媒体を短時間で、むらなく安定に初期化することができる。また、本発明の光学情報記録媒体は、記録層に初期化むらの無い高性能な多層記録媒体となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置を示す部分断面構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の要部を示す構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における光学情報記録媒体の要部を示す断面説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の形態を示す部分断面構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置を示す部分断面構成図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置の要部を示す部分断面構成図である。
【図７】ＡおよびＢは本発明の第２の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置から得られるフォーカスエラー信号の一例を示す波形図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置を示す部分断面構成図である。
【図９】本発明の第４の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置を示す部分断面構成図である。
【図１０】Ａ，ＢおよびＣは本発明の第４の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置から得られるフォーカスエラー信号の一例を示す波形図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態における光学情報記録媒体の初期化装置を示す部分断面構成図である。
【図１２】本発明の光学情報記録媒体の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 光学情報記録媒体
２ 保護膜
３，５ 記録層
４ 透明分離層
５ 反射層成膜室
６ 基板
７ スピンドルモータ
８ａ，８ｂ，８ｃ、８ｄ 光学ヘッド
８ａ’，８ｂ’ 光ビーム
９，９’ 移送台
１０，１０’ 移動手段
１１、１１’ コントローラ
１２，１９，２０ 光源
１３，２１，２２ コリメータレンズ
１４，２３，２４ ビームスプリッター
１５，２５，２６ 1/4波長板
１６，２８ 対物レンズ
１７，２９ ボイスコイル
１８，３１，３２ 検出器
２７ 波長選択性ミラー
３０ 光路補正手段
３３，３５，３６，３８ 保護層
３４，３７相変化層
３９ 反射層
Claims (10)
- 光学情報記録媒体における記録層の初期化開始時において、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッドの焦点位置を前記光学情報記録媒体の予め定めた位置を中心に上下させて前記記録層を部分的に初期化する、光学情報記録媒体の製造方法。
- 前記光学情報記録媒体が複数の記録層を有するとともに、前記複数の記録層の少なくとも１つを初期化する際に、初期化開始時において、初期化に十分な光ビームの強度で光学ヘッドの焦点位置を上下させて前記記録層を部分的に初期化する、請求項１に記載の光学情報記録媒体の製造方法。
- 前記少なくとも１つの記録層を初期化する際に、初期化開始時において、前記記録層よりも大きな反射光量が得られる記録層に焦点を合わせた後に、光学ヘッドの焦点位置を前記記録媒体の厚さ方向に予め定められた距離だけ移動して目的とする記録層を初期化する、請求項２に記載の光学情報記録媒体の製造方法。
- 少なくとも前記目的とする記録層を初期化しない光ビームの強度で前記記録層よりも大きな反射光量が得られる記録層に焦点を合わせた後に、予め定められた距離だけ光学ヘッドの焦点位置を前記記録媒体の厚さ方向に移動させ、光ビームを前記目的とする記録層の初期化に十分な強度として、前記目的とする記録層を初期化する、請求項２に記載の光学情報記録媒体の製造方法。
- 光学情報記録媒体の初期化装置であって、前記光学情報記録媒体の記録層に光ビームを照射する少なくとも１つの光学ヘッドと、前記光学ヘッドに備えられた対物レンズを上下動させる駆動システムと、前記光学ヘッドから照射される光ビームの強度及び前記駆動システムを制御するコントローラーと、前記光学ヘッドを所定の方向に移動させる移動システムとを備え、
初期化開始時において、前記コントローラーが初期化に十分な光ビームの強度で前記駆動システムを制御することで、光学ヘッドの焦点位置を前記光学情報記録媒体の予め定めた位置を中心に上下させて、前記記録層を部分的に初期化する、光学情報記録媒体の初期化装置。 - 前記光学情報記録媒体が複数の記録層を有する、請求項５に記載の光学情報記録媒体の初期化装置。
- 前記光学ヘッドには対物レンズと複数の光源を有し、少なくとも１つの光源から照射される光ビームの固有の光路上に光路補正システムを含む、請求項５または６に記載の光学情報記録媒体の初期化装置。
- 前記光路補正システムが液晶素子またはレンズである、請求項７に記載の光学情報記録媒体の初期化装置。
- 前記複数の光源の波長が互いに異なる、請求項７に記載の光学情報記録媒体の初期化装置。
- 前記対物レンズの上下動回数を計数するカウンターを備える、請求項５または６に記載の光学情報記録媒体の初期化装置。
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