CN100407296C - 用于再现信息记录介质上记录的信息的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

一种从信息存储介质再现信号的方法以及设备，所述方法和设备能够在将记录在信息存储介质中的参考信号与再现信号相比较之后调节读出功率，从而减小散焦和倾斜的影响并增加了信号余量。所述方法包括：将具有预定读出功率的光束发射到所述信息存储介质上；接收从所述信息存储介质反射的光束，并检测该信息存储介质的再现信号和用于确定所述再现信号的电平是否高于或等于执行再现所需要的电平的参考信号；和确定检测的再现信号的电平是否高于或等于执行再现所需要的电平，并响应于再现信号的电平低于执行再现所需要的电平的情况来调节光源的读出功率。

Description

用于再现信息记录介质上记录的信息的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种为使用超分辨率现象而被构造的信息存储介质和一种用于再现记录在该信息存储介质上的信息的设备和方法，更具体地讲，涉及一种为减小散焦或倾斜影响而被构造的信息存储介质，以及一种再现记录在该信息存储介质上的信息的方法和设备。
背景技术
信息存储介质被广泛应用于非接触型记录/再现的光学拾取器系统中。随着对高密度记录的需要不断增加，开发使用超分辨率现象的其记录标记小于激光束的分辨率极限(resolution limit)的信息存储介质的研究已经进行。
使用超分辨率现象的信息存储介质包括掩膜层(mask layer)，在掩膜层中，入射光束产生表面等离子。从而，使用在掩膜层中产生的表面等离子可获得高密度记录。
例如，在使用由氧化铂(PtOx)制成的掩膜层的情况下，当激光束照射到掩膜层时，形成掩膜层的PtOx分解为Pt和氧(O2)。当在Pt中产生表面等离子时产生近场。因此，可从大小低于激光束的分辨率极限的记录标记再现信号，所述激光束通过物镜聚焦到信息存储介质上。
发明的公开
技术问题
同时，需要对利用超分辨率现象的信息存储介质进行深入研究以获得执行信号再现所需的载噪比(CNR)，并防止由于重复再现而引起的信号劣化。
技术解决方案
本发明提供了一种再现记录在信息存储介质上的信息的方法和设备，所述方法和设备能够在将记录在信息存储介质中的参考信号与再现信号相比较之后调节读出功率，从而减小散焦和倾斜的影响并增加了信号余量。
本发明的另外的方面和/或优点将在下面的描述中部分阐述，部分地，从描述中将会是显然的，或可通过实施本发明来了解。
根据本发明的一方面，提供了一种从信息存储介质再现信号的方法，所述信息存储介质包含大小小于从信息再现设备发射的入射光束的分辨率极限的记录标记。所述方法包括：将具有预定读出功率的光束发射到所述信息存储介质上；接收从所述信息存储介质反射的光束，并检测该信息存储介质的再现信号和用于确定所述再现信号的电平是否高于或等于执行再现所需要的电平的参考信号；和确定检测的再现信号的电平是否高于或等于执行再现所需要的电平，并响应于再现信号的电平低于执行再现所需要的电平的情况来调节光源的读出功率。
根据本发明的另一方面，提供了一种从信息存储介质再现信号的信息再现设备，所述信息存储介质具有大小小于入射光束的分辨率极限的记录标记、以及导入区、数据区和导出区，其中，补偿散焦或者倾斜的参考信号以数据的形式被记录于所述导入区和/或导出区中。所述设备包括：拾取器和信号处理器，其中，所述拾取器其包括：光源，用于将光束发射到所述信息存储介质上；和光电探测器，用于接收从所述信息存储介质反射的光束并检测再现信号和参考信号；所述信号处理器用于基于光电探测器检测的参考信号来确定从光源发射的光束的读出功率电平是否高于或等于执行再现所需要的最低读出功率电平；其中，所述信号处理器响应于光束的读出功率电平低于执行再现所需的最低读出功率电平的情况来调节光源的读出功率。
有益的效果
此外，在根据本发明的信息再现设备和方法中，在将记录在信息存储介质中的所述参考信号与再现信号相比较之后调节读出功率，从而减小散焦和倾斜的影响并增加了信号余量。
尽管已经显示并描述了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原则和精神的情况下，对可这些实施例进行改变，本发明的范围由权利要求和其等同物限定。
附图说明
从下面结合附图对实施例的描述中，本发明的这些和/或其他方面和优点将会更明显并更容易理解。
图1是可与本发明一起使用的超分辨率信息存储介质的示意性的剖面图；
图2是显示对于75nm和300nm的记录标记针对读出功率的CNR的变化的示图；
图3是在图1的信息存储介质中针对倾斜角的归一化的光强的峰值的变化的示图；
图4是显示在图1的信息存储介质中出现倾斜时的束斑直径与没有倾斜时的束斑直径之比的示图；
图5是显示在图1的信息存储介质中针对散焦量的峰值光强的变化的示图；
图6是显示在图1的信息存储介质中出现散焦时的束斑直径与没有散焦时的束斑直径之比的示图；
图7是根据本发明实施例的被用于针对读出功率检查光学特性上的变化的信息存储介质的示意性的剖面图；
图8是显示对于75nm和300nm的记录标记针对散焦量的CNR的变化的示图；
图9和图10是显示对于75nm和300nm的记录标记针对切向倾斜和径向倾斜的CNR的变化的示图；
图11-图13是显示分别针对散焦量、切向倾斜量和径向倾斜量的CNR的变化的示图，其中，所述CNR的值是在图7的信息存储介质中，对于大小低于分辨率极限的75nm的记录标记，在不同的读出功率下测量所得；
图14表示在根据本发明实施例的信息存储介质中每个区的布局；
图15表示图14中显示的盘控制测试区域的详细布局；
图16是从根据本发明实施例的信息存储介质再现信息的设备的示意图；和
图17是表示从根据本发明实施例的信息存储介质再现信息的方法的流程图。
具体实施方式
现在将对本发明的实施例进行详细说明，本发明的示例在附图中表示，其中，贯穿附图，相同的标号指相同的元素。下面将参考附图来对实施例进行描述以解释本发明。
在对本发明的一些可能实施例进行描述之前，将详细描述如图1所示而构造的超分辨率光学记录介质，针对该光学记录介质的专利申请于2003年10月2日向韩国知识产权局提交，其申请号为2003-75635。参照图1，所述使用超分辨率现象的信息存储介质10包括基底11，在基底11的表面之上顺序形成了第一绝缘层(dielectric layer)12、记录层13、第二绝缘层14、记录辅助层15和第三绝缘层16。这里，所述记录层13包括比如氧化铂的金属氧化物，记录辅助层包括相变材料。
当激光束照射到记录层13上时，形成掩膜层的氧化铂分解为氧和产生表面等离子的铂。当表面等离子在铂中产生时产生近场。因此，可从大小低于激光束的分辨率极限的记录标记再现信号，所述激光束通过物镜OL聚焦到所述信息存储介质上。例如，光学拾取器的分辨率极限是119nm，则可成功再现小于分辨率极限为119nm的75nm的记录标记。
为了在使用超分辨率现象的信息存储介质中再现小于光学拾取器的分辨率极限的记录标记，需要读出功率大于平常使用的读出功率。图2显示当使用具有119nm的分辨率极限的光学拾取器时，对于75nm和300nm的记录标记，针对读出功率的载噪比(CNR)的变化，其中所述光学拾取器包括发射405nm波长的光束的光源和具有0.85的数值孔径(NA)的物镜。参照图2，对于300nm的记录标记，在读出功率小于1.0mW时CNR是50dB或者甚至更高，而对于75nm的记录标记，仅当读出功率大约为1.2mW或以上时才可获得40dB或者更高的稳定的CNR。也就是说，对于75nm的记录标记，不能在低读出功率下获得再现所需要的CNR。这是因为仅当入射光束的量大于预定量或者信息存储介质内的温度上升到超过预定值时才可产生超分辨率效果。
同时，在从所述信息存储介质再现信息的设备中，当发生聚焦失败或者入射到信息存储介质上的激光束倾斜于记录表面以至不能与记录表面垂直时，在信息存储上建立的束斑(beam spot)的大小增加，因此其能量密度降低。从而，由于光束量的减小CNR可减小。现在将参照图3-图6来详细描述这些现象。
图3显示在图1的信息存储介质上针对倾斜角的归一化的光强的峰值的变化，图4显示出现倾斜时的束斑直径与没有倾斜时的束斑直径之比。这里，在使用光学拾取器的两组之间进行比较，其中，一组具有发射400nm波长的光束的光源并具有NA为0.6的物镜，另一组具有发射650nm波长的光束的光源并具有NA为0.65的物镜。在图3中，尽管光束的波长不同，但是两组都显示峰值光强随着倾斜角增加而降低。从图4中可显然得知，在光束波长为400nm的情况下，倾斜角为1度时的束斑直径是没有倾斜时的1.76倍。在光束波长为650nm的情况下，前者是后者的1.08倍。
图5显示针对在图1所示的信息存储介质上的散焦量的峰值光强的变化，图6显示当光束被聚焦在图1的信息存储介质中时束斑直径与当光束被散焦时的束斑直径之比。这里，在两个使用光学拾取器的组之间进行比较，其中，一组具有发射400nm波长的光束的光源并具有NA为0.6的物镜，另一组具有发射650nm波长的光束的光源并具有NA为0.65的物镜。在图5中，尽管使用的光束的波长不同，但是两组都显示峰值光强随着散焦的增加而降低。从图6中可显然得知，在光束波长为400nm的情况下，与光束被聚焦时相比，束斑直径随着散焦量的增加显著增加。因此，图1的信息存储介质具有这样的问题：即使当对于再现应用相同的读出功率时，因为随着倾斜量或散焦量的增加其能量密度降低，所以光的量减小。
因此，本发明提供了一种提供在上述的信息存储介质中没有考虑到的增加散焦和倾斜余量的方法。
可获得这一方面和/或其他方面的本发明的一个实施例是如图7所示而构造的信息存储介质。图8-图13显示使用图7的信息存储介质获得的测试结果。
参照图7，所述信息存储介质包括：通过比如溅镀的处理在其表面之上顺序形成若干层的聚碳酸脂基底。所述若干层为厚度大约为85nm的ZnS-SiO2绝缘层、厚度大约为15nm的Ge-Sb-Te记录辅助层、厚度大约为25nm的ZnS-SiO2绝缘层、厚度大约为3.5nm的PtOx金属氧化物记录层、厚度大约为25nm的ZnS-SiO2绝缘层、厚度大约为15nm的Ge-Sb-Te记录辅助层和厚度大约为95nm的ZnS-SiO2绝缘层。
在使用该信息存储介质的实施例的具有光学拾取器的设备中，入射到该信息存储介质上的光束可经过散焦、或者入射光束的光轴可倾斜于记录表面以至于不能垂直于该信息存储介质的记录表面。现在将对这种散焦和倾斜的影响进行描述。
图8-图10显示在图7的超分辨率信息存储介质上分别针对散焦、切向倾斜、和径向倾斜的量的CNR的改变。更具体地讲，当使用游程受限(RLL)(1，7)调制编码时，在读出功率为1.2mW时的对于2T(标记长度为75nm)和8T(标记长度为300nm)脉冲测量针对散焦量、切向和径向倾斜量的CNR的改变。这里，所述RLL是对相继的1之间的连续的0的数目进行限制的调制技术。RLL(d，k)指示0的连续范围从d到k。
参照图8-图10，对于比光学拾取器的分辨率极限长的8T的标记长度，CNR大约为50dB而不受散焦量和倾斜量影响。相反，对于比所述分辨率极限短的2T的标记长度，当散焦量偏离正负0.2μm的范围时，CNR减小到低于40dB。当倾斜量偏离出正负0.5度的范围时，CNR减小到显著小于40dB。这是因为由于散焦或倾斜的出现使每单位区域的入射光束的能量密度减小，从而削弱了超分辨率效果。因此，在图7的信息存储介质中，原则上可在高于1.2mW的读出功率下再现信号。然而，由于CNR对散焦量和倾斜量的改变比较敏感，所以信号余量显著减小。
图11-图13显示分别针对散焦量、切向倾斜量、径向倾斜量的CNR的变化，其中，所述CNR的值是在图7的信息存储介质中，对于大小低于分辨率极限的75nm的记录标记，在不同的读出功率下测量所得。这里，所述信息存储介质以5m/sec的线速度旋转，并且在读出功率分别为1.2、1.3和1.4mW下进行测量。
从图11中显然得知，当散焦量偏离出正负0.3μm的范围时，在读出功率Pr为1.2mW时CNR减小到低于40dB，而在读出功率Pr为1.3和1.4mW之间时，CNR保持在大约40dB的相同水平。
从图12和图13中显然得知，当切向和径向倾斜偏离±0.5度时，在读出功率Pr为1.2mW时，CNR显著下降到低于40dB，而在读出功率Pr为1.3和1.4之间时，即使当切向和径向倾斜偏离±0.7度，CNR依然保持在大约40dB的水平上。因此，当由于散焦或倾斜的出现而使CNR减小到低于再现所需的CNR范围的90％时，可基于存储在所述信息存储介质上的参考信号提高读出功率来补偿减小的每单位区域的能量密度，从而恢复需要的CNR。因此，可提高信息存储介质上的散焦和倾斜的耐受性(tolerance)。
因此，根据本发明实施例的信息存储介质包括大小小于入射光束的分辨率极限的记录标记，以允许使用超分辨率现象来记录/再现信息。为了提高散焦和倾斜的耐受性，所述信息存储介质还包括参考信号。
参照图14，根据本发明实施例的信息存储介质20包括：数据区23，包含用户数据；导入区21，位于数据区23的内围(inner circumference)；导出区25，位于数据区23的外围(outer circumference)。这里，预定数据(稍后将描述)被预先记录于导入区21的至少一部分中，该部分被用作所记录的数据被永久地存储在该区域上的预记录区域30。导入区21的其余部分、数据区23和导出区25用作可记录区40。
当信息存储介质20被用作一次写入盘或者可重写盘时，用户数据记录于可记录区40上。当信息存储介质20被用作只读盘时，导入区21的其余部分、数据区23、和导出区25代替可记录区40被用作只读区40’。
所述预记录区域30包括缓冲区域31和包含盘相关信息和拷贝保护信息的盘控制数据区域33。所述可记录区40包括盘测试区域41、驱动测试区域42、缺陷管理区域43、保留区域44、缓冲区域45、和数据区域46。
如图15所示，盘控制数据区域33包含盘相关信息、保留区域和参考电平35。这里，所述盘相关信息包括，例如，信息存储介质的类型(例如，可记录、一次写入、或只读)和版本号、盘尺寸(例如，直径120mm)、盘结构(例如，单层结构)、和记录速度。
所述参考电平35是参考信号以数据的形式被记录的区域，以补偿由于信息存储介质20的散焦或倾斜而引起的信号劣化。最好，尽管不必要，所述参考信号可以以其大小比入射光束的分辨率极限大的记录标记的形式被记录以便所述参考信号也可由其读出功率比超分辨率光学拾取器低的普通光学拾取器再现。所述记录标记可以以摆动或预制凹坑的形式被记录。所述参考信号也可以以超分辨率记录标记被记录，所述超分辨率记录标记可以在超分辨率再现所需的高读出功率(例如，1.2mW或更高)下被读取。
所述参考信号被用于确定由稍后将描述的再现信息的设备检测的信号的电平是否高于或等于再现所需的电平。换句话说，所述参考信号表示当通过再现信息的设备检测信号时可被再现的信号，并使用RLL调制编码以数据的形式被预记录。这里，所述参考信号被记录为在多个执行再现所需要的电平之中的最高电平或最低电平、高信号电平和低信号电平之间幅度上的差、或者反射率。尽管在解释性实施例中，已在盘控制数据区域33中记录了参考信号，但是本发明的范围并不限于此。也就是说，可在导入区21的另一区域、或者在导出区25、或者这二者中记录参考信号。
现在将详细描述根据本发明实施例的从记录有参考信号的信息存储介质上再现信号的信息再现设备及方法。
图16示意性地显示根据本发明实施例的信息存储介质20和信息再现设备50。参照图16，所述信息再现设备50包括：驱动器60，用于旋转信息存储介质20；拾取器70，用于从信息存储介质20中读取再现信号；和信号处理器80，用于处理读取的信号。所述拾取器70包括：光源71，用于发射具有预定功率和波长的光束；光束分离器73，用于转变光束的传播路径；物镜75，用于将光束聚焦于信息存储介质20上；和光电探测器77，用于接收从信息存储介质20反射的光束并检测再现的信号和参考信号。
信号处理器80基于由光电探测器77检测的参考信号确定从光源71发射的光束的读出功率电平是否高于或等于执行再现所需要的功率电平，如果低于所需的功率电平，则调节光源71的读出功率。另外，信号处理器80对驱动器60进行控制从而使它以预定的线速度，例如5m/sec旋转。
为达到这些功能，信号处理器80包括：再现信号检测器81、中央控制器83和调节光源71的读出功率的功率控制器85，其中，所述再现信号检测器81检测通过光电探测器77读取的实际再现的信号的电平。中央控制器83包括参考信号解调器90、比较器91和存储器92。所述参考信号解调器90对参考信号进行解调以获得关于可执行再现的信号范围的信息。存储器92存储该信息，比较器91将存储的信息与从再现信号检测器81检测的再现信号相比较以确定检测的再现信号的电平是否满足可进行再现的信号范围。
这里，检测的再现信号根据信息存储介质20的散焦量、切向倾斜量或径向倾斜量而改变。不可能精确地得知再现信号的电平是否是由于散焦或者是由于倾斜而确定。然而，不管是这些因素的哪一个确定再现信号的电平，通过增加读出功率可解决再现信号的劣化。与再现的信号相比，参考信号不受信息存储介质20的位置的影响。
当再现信号在可进行再现的信号范围内时，中央控制器83通过功率控制器85对从光源71发射的光束的输出功率进行控制，从而以初始读出功率来执行再现。相反地，当再现信号不在可执行再现的信号范围内时，中央控制器83逐渐地增加读出功率，从而基于参照图11-图13所解释的针对读出功率的CNR的变化使再现信号到达可执行再现的范围。现在将详细描述通过信息再现设备50从信息存储介质再现信号的信息再现方法，所述信息存储介质包括其大小小于入射光束的分辨率极限的记录标记。
参照图16和图17，在操作S10中，具有预定读出功率的光束发射到旋转的信息存储介质上20。在该信息存储介质20上，参考信号以数据的形式被记录。
在操作S21和操作S25中，光电探测器77接收从信息存储介质20反射的光束以检测参考信号和再现信号。这里，再现信号随着束斑偏离焦点的散焦量或沿切向或径向的倾斜量而改变。所述参考信号用于确定再现的信号是否有最低再现质量，可根据信号电平、信号的幅度和反射率将参考信号和再现信号相比较来进行该确定。在操作S31中，基于参考信号来确定检测的再现信号的电平是否高于或等于执行再现所需要的电平，如果在操作S30中再现信号的电平低于需要的信号的电平，则在操作S35中通过改变或者增加光源71的读出功率来调节电平。在调节电平并重复操作S25-S30之后，再现信号具有执行再现所需要的电平，随后在操作S40中执行正常的再现。

Claims (6)

1.一种从信息存储介质再现信号的方法，所述信息存储介质包含大小小于从信息再现设备发射的入射光束的分辨率极限的记录标记，所述方法包括：
将具有预定读出功率的光束发射到所述信息存储介质上；
接收从所述信息存储介质反射的光束，并检测该信息存储介质的再现信号和用于确定所述再现信号的电平是否高于或等于执行再现所需要的电平的参考信号；和
确定检测的再现信号的电平是否高于或等于执行再现所需要的电平，并响应于再现信号的电平低于执行再现所需要的电平的情况来调节光源的读出功率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述信息存储介质包括导入区、数据区和导出区，所述参考信号以数据的形式被记录于导入区和/或导出区中。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述参考信号被用于补偿发射的光束的散焦或所述信息存储介质的倾斜。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在将检测的参考信号和再现信号相比较之后，响应于再现信号低于执行再现所需要的电平的情况来增加发射的光束的功率以使得再现信号的电平高于或等于执行再现所需要的电平。
5.一种从信息存储介质再现信号的信息再现设备，所述信息存储介质具有大小小于入射光束的分辨率极限的记录标记、以及导入区、数据区和导出区，其中，补偿散焦或者倾斜的参考信号以数据的形式被记录于所述导入区和/或导出区中，所述设备包括：
拾取器和信号处理器，其中，所述拾取器其包括：
光源，将光束发射到所述信息存储介质上，和光电探测器，接收从所述信息存储介质反射的光束并检测再现信号和参考信号；
所述信号处理器用于基于光电探测器检测的参考信号来确定从光源发射的光束的读出功率电平是否高于或等于执行再现所需要的最低读出功率电平；
其中，所述信号处理器响应于光束的读出功率电平低于执行再现所需的最低读出功率电平的情况来调节光源的读出功率。
6.如权利要求5所述的信息再现设备，其中，所述信号处理器包括：
参考信号解调器，对所述参考信号进行解调以确定执行再现所需的最低读出功率；
存储器，存储所述最低读出功率；和
比较器，将存储的信息与再现信号相比较以确定光源的读出功率是否高于或等于执行再现所需要的最低读出功率。
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