CN102314899A - 光学信息记录再现设备和光学信息记录再现方法 - Google Patents

光学信息记录再现设备和光学信息记录再现方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及光学信息记录再现设备和光学信息记录再现方法。一种光学信息记录再现设备包括：第一光束源；第二光束源，其发射比第一光束源波长更短的光束；物镜，其将来自第一光束源和第二光束源的光束会聚到光学信息记录介质上。当在光学信息记录介质中记录信息时，从第一光束源发射记录光束，并且从第二光束源发射用来产生用于对物镜的位置进行控制的信号的光束。在对于光学信息记录介质的信息进行再现时，从第二光束源发射再现光束。

Description

光学信息记录再现设备和光学信息记录再现方法
技术领域
本发明涉及能够通过将光束发射到介质来对信息进行记录和再现的光学信息记录再现设备和光学信息记录再现方法。
背景技术
已经建议了通过将高功率激光束会聚在具有体形状光学信息记录介质上并且使得焦点附近的记录层的材料改变性质来执行信息的体积记录的光学记录方法(例如，见Seiji Kobayashi，Kimihiro Saito，Takashi Iwamura，Hisayuki Yamatsu，Toshihiro Horigome，Mitsuaki Oyamada，Kunihiko Hayashi，Daisuke Ueda，Norihiro Tanabe and Hirotaka Miyamoto，Tech.Digest ofISOM′09，Th-I-01(2009))。根据本方法，可以使用廉价的便宜介质来执行体积记录(volume recording)，并且实现低成本和大容量光学记录。
在本光学记录方法中，记录介质具有双光子吸收特性是特别优选的。因为双光子吸收特性仅在光功率密度非常高的区域中显示出来，所以仅在焦点附近吸收记录光。因此，记录介质的其他区域不受到衰减。因此，因为记录光束可以在记录介质中任意地到达任何深度位置，所以可以有效地执行体积记录。
在光学记录中，考虑了通过在会聚到介质的光束的焦点附近发生双光子吸收的光束能量而以热的方式或消融(ablation)方式形成空隙(空孔)(例如，见Eugene G.Gamaly，Saulius Juodkazis，Koichi Nishimura，andHiroaki Misawa，Phys.Rev.B 73，214101(2006))。
除了将红外脉冲激光器用在记录中的情况之外，已经报道了通过红外CW激光器实现双光子吸收记录(例如，见Min Gu and Daniel Day，Opt.Letters，24，5(1999))。
发明内容
在上述光学记录方法中，假设具有405nm附近的波长的蓝色激光器被用在记录和再现中，以改善记录密度。然而，一般来说，由蓝色光进行的双光子吸收的效率(双光子吸收的截面积)被认为比红色光或红外光低得多。此外，有实用价值的材料是不公知的。因此，根据相关技术的方法难以利用具有好的双光子吸收特性的记录材料实现高记录传输率。
此外，在改善记录密度的方面，当对记录在光学信息记录介质中的信息进行再现时，有利地使用具有在405nm附近的光学波长的蓝色光。
期望提供能够实现高的记录传输率并且再现以高密度记录的信息的光学信息记录再现设备和光学信息记录再现方法。
根据本发明的实施例，提供了一种光学信息记录再现设备，包括第一光束源和第二光束源，该第二光束源发射比第一光束源波长更短的光束。该光学信息记录再现设备还包括：物镜，其把来自第一光束源和第二光束源的光束会聚到光学信息记录介质上；光束检测单元，其检测从光学信息记录介质反射的光束。当在光学信息记录介质中记录信息时，从第一光束源发射记录光束，并从第二光束源发射用来产生用于对物镜的位置进行控制的信号的光束。在对于光学信息记录介质的信息进行再现时，从第二光束源发射再现光束。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种光学信息记录再现方法，包括：当在光学信息记录介质中记录信息时，从第一光束源发射记录光束，并且从第二光束源发射比从第一光束源发射的记录光波长更短的光束并产生用于对物镜的位置进行控制的信号。该光学信息记录再现方法还包括：在对信息进行再现时，从第二光束源发射比从第一光束源发射的记录光波长更短的光束并读取记录在光学信息记录介质中的信息。
根据在本发明的实施例中的光学信息记录再现设备和光学信息记录再现方法，第一光束源发射比再现光束波长更长的记录光束，第二光束源发射比记录光束波长更短的再现光束。通过从第一光束源发射比再现激光束波长更长的记录光束，可以将具有良好的双光子吸收特性的记录材料应用到记录介质，从而实现高的记录传输率。此外，通过从第二光束源发射比记录光束波长更短的再现光束，可以读取由于双光子吸收而以高密度记录的信息。此外，当使用第一光束源在记录介质中记录信息时，可以使用从第二光束源发射的具有更短波长的光束来以高精确度控制物镜的位置。
根据本发明的实施例，可以提供能够实现高的记录传输率并且再现以高密度记录的信息的光学信息记录再现设备和光学信息记录再现方法。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的光学信息记录再现设备的整体构造的图；
图2是根据本发明的第一实施例的光学信息记录再现设备的信号处理单元的构造的图；
图3是由根据本发明的第一实施例的光学信息记录再现设备执行的记录方法的图；
图4是由根据本发明的第一实施例的光学信息记录再现设备执行的再现方法的图；
图5是根据本发明的第二实施例的光学信息记录再现设备的整体构造的图；
图6是由根据本发明的第二实施例的光学信息记录再现设备执行的记录方法的图；
图7是由根据本发明的第二实施例的光学信息记录再现设备执行的再现方法的图；并且
图8是由根据本发明的第二实施例的光学信息记录再现设备执行的再现方法的图。
具体实施方式
下文中描述了本发明的实施例。然而本发明的实施例不限于以下示例。
将会按照以下顺序描述实施例。
1.光学信息记录再现设备的第一实施例
2.光学信息记录再现设备的第二实施例
1.光学信息记录再现设备的第一实施例
光学信息记录再现设备的构造的示例
下文中，将会描述根据本发明的第一实施例的光学记录方法。
图1示出了与根据实施例的光学记录方法相关的光学信息记录再现设备的整体构造。
图1中示出的光学信息记录再现设备包括作为第一光束源的第一激光束源11和作为第二光束源的第二激光束源21。来自第一激光束源11的第一激光束和来自第二激光束源21的第二激光束被发射到光学信息介质41。
沿着第一激光束源11的光路L1设置第一准直透镜12、第一中继透镜14、反射镜19和第一四分之一波片(QWP)18。
沿着第二激光束源21的光路L2设置第二准直透镜22、偏振分束器23、光学衰减器29、第二中继透镜24和第二四分之一波片(QWP)28。沿着从偏振分束器23分开的光路设置第五会聚透镜39和光电检测器(PD)37，光电检测器(PD)37作为检测从光学信息记录介质41反射的光束的光学检测单元。
反射第一激光束并透射第二激光束的分色镜(DCM)35设置在第一激光束源11的光路L1与第二激光束源21的光路L2之间的交点处。此外，沿着两个光在分色镜35中彼此结合后的光路设置物镜单元31、光学信息介质41和主轴电机42。
第一激光束源11是配置为在光学信息记录介质41中记录信息的光束源。第一激光束源11是以预定时间间隔产生超短脉冲激光束的激光束源。超短脉冲是持续时间为飞秒到皮秒量级的脉冲。例如，Ti:S(掺钛蓝宝石)的晶体被用作激光器介质。从第一激光束源11发射的第一激光束是处于线偏振状态的激光束。第一激光束的波长λ1是600nm≤λ1≤700nm的红色光的波长或者是730nm≤λ1≤830nm的红外光的波长。
在使用上述双光子吸收来记录信息时，形成在光学信息记录介质41的记录层中的空隙(记录标记)的尺寸由许多参数决定，诸如光斑直径、介质的光吸收特性、介质的粘滞弹性(viscous elasticity)以及记录光的峰值功率。可以考虑通过优化这些参数来充分地形成比记录光斑的直径更小的空隙。
因为双光子吸收的效率最初与光强的平方成比例地增加，所以记录光斑的直径必须小于光强分布中确定的光斑的直径，根据现有技术，这被认为在光盘中是重要的。
考虑到由于这个原因，即使在使用具有比用在根据现有技术的BD(蓝光盘：注册商标)中的405nm的蓝光波长更长的激光束(例如，具有640nm波长的红外激光束)来执行记录时，也可以实现与BD相同的面内记录密度。
另一方面，在对信息进行再现时，也有必要确保与BD相同的光学分辨率，以读取以与BD相同的密度记录的标记线。因此，具有例如405nm波长的蓝色激光束被优选地用作再现激光束。
第一准直透镜12使得从第一激光束源11发射的第一激光束可以是平行光并且将平行光发射到第一中继透镜14。
第一中继透镜14包括第一会聚透镜15、第一致动器16和第三会聚透镜17。第一致动器16使第一会聚透镜15移位，随后，被移位的第一会聚透镜15和第三会聚透镜17根据预定的发散或会聚状态来调整激光束，以将激光束发射到第一QWP 18。根据由第一中继透镜14调整的光通量(light flux)的发散或会聚状态，沿着光学信息记录介质41的记录层的深度方向控制第一激光束的焦点位置，从而控制形成在记录层中的空隙的深度。
第二激光束源21发射比第一激光束源11波长更短的第二激光束。第二激光束源21是被构造为再现记录在光学信息记录介质41中的信息的光束源。在使用第一激光束源11向光学信息记录介质41中记录信息时，从第二激光束的、由光学信息记录介质41反射的反射光来产生用于控制物镜单元31的位置控制误差信号。
第二激光束源21(例如，蓝色半导体激光器)发射处于线偏振状态的激光束。从第二激光束源21发射的激光束的波长λ2比从第一激光束源11发射的激光束的波长λ1更短。例如，波长λ2是在这样的范围内：350nm≤λ2≤450nm。
第二准直透镜22使得从第二激光束源21发射的激光束可以是平行光。作为平行光的第二激光束被发射到偏振分束器23和光学衰减器29。第二偏振分束器23和光学衰减器29使得第二激光束透过并且将第二激光束发射到第二中继透镜24。
偏振分束器23在反射面处反射从光学信息记录介质41反射来的激光束，并且将经反射的激光束发射到光电检测器37。从偏振分束器23发射的激光束被第五会聚透镜39会聚，并且入射到光电检测器37上。
光电检测器37接收从光学信息记录介质41反射的激光束并且将光电转换信号提供给信号处理单元43。
如图2所示，信号处理单元43包括受光信号放大器43A、增益转换器43B、伺服误差信号生成器43C和驱动信号生成器43D。
受光信号放大器43A对由光电检测器37光电转换的信号进行电放大。此时，因为在记录过程中从光学信息记录介质41反射的激光束的强度与在再现过程中不同，所以光电转换的信号的强度彼此不同。因此，有必要使得增益转换器43B改变记录和再现过程中的电增益的设置。具体地，增益转换器43B改变受光信号放大器43A的放大因数，以使其在记录过程中比在再现过程中更低。
伺服误差信号生成器43C从由受光信号放大器43A放大的信号产生各种检测信号。例如，在信息被记录在光学信息记录介质41中时，伺服误差信号生成器43C根据例如单点法来产生循轨误差信号(TE)并且根据象散法来产生聚焦误差信号(FE)。这些所产生的信号被提供给驱动信号生成器43D并且产生用来控制第三致动器33的驱动信号。此外，基于驱动信号来控制第三致动器33，以使得物镜32移位。
当对于光学信息记录介质41中的信息进行再现时，信号处理单元43基于检测信号来产生再现信号(RF)。
第二中继透镜24包括第二会聚透镜25、第二致动器26和第四会聚透镜27。第二致动器26使得第二会聚透镜25移位，使得通过第二会聚透镜25和第四会聚透镜27来根据预定发散或会聚状态调整激光束，并将经调整的激光束发射到第二四分之一波片(QWP)28。根据由第二中继透镜24调整的平行光通量的发散或会聚状态，控制第二激光束在光学信息记录介质41中的焦点深度。
从第一中继透镜14发射到第一QWP 18的第一激光束被从线偏振光转换为圆偏振光，并且之后圆偏振光被发射到分色镜35。第二激光束入射到第二QWP 28上，被从线偏振光转换为圆偏振光并且之后被发射到分色镜35。
分色镜35使用波长差来令第二激光束通过并且使得第一激光束从反射表面反射。分色镜35通过使得激光束通过和反射到物镜单元31来使得第一激光束源的光路L1和第二激光束源的光路L2彼此结合并且将光发射到物镜单元31。
物镜单元31包括物镜32和使得物镜32移位的第三致动器33。从分色镜35发射的第一和第二激光束入射到物镜32上。物镜32将入射的第一和第二光会聚，以使得第一和第二光聚焦到与光学信息记录介质41相同的轴上。通过以下方式来由物镜32调整焦点位置：基于来自上述驱动信号生成器43D的驱动信号来控制第三致动器33并且使物镜32移位。
当在记录过程中产生用于物镜32的位置控制信号时，使用从光学信息记录介质41的基准层反射的第二激光束。光学信息记录介质41的基准层主要由金属层或电介质层构造。基准层的反射率等于或大于约数个百分数。
另一方面，当在再现过程中产生用于物镜32的位置控制信号时，使用从光学信息记录介质41的记录标记RM反射的第二激光束。记录标记RM由形成在记录层中的空孔形成。因此，由于具有接近1的反射率的空孔与具有接近1.5的反射率的记录层的材料之间的界面，发生记录标记的反射，其中，记录层的材料围绕空孔。第二激光束在该界面上的反射率比1％低得多。即，与在上述记录过程中基准层的反射率相比，在再现过程中的反射率约为数十分之一。因此，从光学信息记录介质41反射的激光束数的强度在记录过程中高而在再现过程中低。
因此，为了使得相同的光学系统在记录过程和再现过程中稳定地处理的反射光，光学衰减器29有必要在记录过程中使得由光电检测器37检测的光束量衰减，以使得与在再现过程中的反射光的光束量相同。或者，为了使得相同的电子电路在记录过程和再现过程中稳定地处理反射光，有必要将通过由光电检测器37接收反射光而产生的电信号的放大因数降低到再现过程中的数十分之一。
光学信息记录介质的构造示例
体积记录式光学信息记录介质被用作光学信息记录介质41。例如，体积记录式光学信息记录介质是光盘，该光盘在中央部分具有孔并且具有直径120mm、厚度1.2mm的盘形状。如图3所示，举例来说，光学信息记录介质41包括形成在衬底48上的基准层45和形成在基准层45上的记录层44。
记录层44由树脂制成，该树脂具有与用于记录的第一激光束反应的光学反应性。在发射用于记录的第一激光束时，在第一激光束光斑的焦点位置处通过具有光学反应性的树脂的沸腾或分解产生气泡等。由于气泡等的产生而在记录层44的空孔中形成记录标记RM。
基准层45由电介质多层等构成，并且被构造为反射激光束。在基准层45中，形成循轨伺服引导槽。具体地，通过突出的岸台和凹陷的凹槽形成螺旋轨道。具有用于每个预定记录单元的一系列编号的地址被附加到轨道并且在信息记录或再现时由地址来指定轨道。
在光学信息记录介质41中，优选地将记录层44形成在光学信息记录介质的光入射侧上，并且基准层45形成在与记录层的入射侧相反的那一侧上。
在记录过程中，空孔(记录标记RM)通过第一激光束形成在记录层44中并且用于控制物镜33的位置的记录信号由从基准层45反射的第二激光束产生。在再现过程中，再现信号和用于控制物镜33的位置的信号通过从形成在记录层44中的空孔(记录标记RM)反射的第二激光束产生。当在光学信息记录介质41中基准层45形成为比记录层44更接近光的入射侧时，第二激光束的一部分在再现过程中不一定从基准层45反射，由此减小到达记录层44的记录标记RM的激光束的光束量。空孔的反射率约为0.2％，并且因此较低。因此，因为第二激光束的一部分从基准层45反射，所以担心再现的信号的SNR(信噪比)劣化。因此，关于光学信息记录介质41，优选地记录层44形成为比基准层45更加接近光学信息记录介质41的入射侧。
记录方法
之后，将要在下文中描述使用上述光学信息记录再现设备10在光学信息记录介质41中记录信息的方法。
在记录过程中，如图1所示，用于记录的第一激光束源11发射第一激光束，其为具有大峰值功率的线偏振脉冲激光束。之后，第一准直透镜12使得第一激光束可以是平行光并且第一中继透镜14调整激光束的光束的期望的发散或会聚状态。被调整了光束的发散或会聚状态的第一激光束由反射镜19反射，由第一QWP 18转换为圆偏振光，由分色镜35反射并且之后入射到物镜32上。
如图3所示，由物镜32会聚的第一激光束Lr发射到光学信息记录介质41的记录层44上。此时，双光子吸收发生在记录层44中的第一激光束Lr的会聚位置处，并且因此形成记录标记RM。
此外，根据由第一中继透镜14调整的光束的发散或会聚状态，记录层44中第一激光束Lr所会聚到的深度不同。因此，第一中继透镜14根据所形成的记录标记RM的记录深度来调整第一激光束的发散或会聚状态。因此，因为可以通过设置在记录光路中的中继透镜来改变记录光在记录层44中沿着深度方向的焦点位置，所以记录光被聚焦在光学信息记录介质41的记录层44的期望深度，以记录信息。
在将信息记录在高速旋转的光学信息记录介质中时，有必要以高精确度控制控制物镜的位置。因此，在记录过程中，如图1所示，第二激光束源21发射线偏振的第二激光束。之后，第二准直透镜22使得第二激光束可以是平行光，光学衰减器29和偏振分束器23使得第二激光束穿过，并且之后第二中继透镜24根据期望的发散或会聚状态调整激光束的光束。被根据发散或会聚状态调整了光束的第二激光束被第二QWP 28转换为圆偏振光，穿过分色镜35并且之后入射到物镜32上。
如图3所示，由物镜32会聚的第二激光束Lb发射到光学信息记录介质41的基准层45上。在从激光束的入射侧观察时，光学信息记录介质41的基准层45被设置为比记录层44更加向内。由第二中继透镜24根据光束的发散或会聚状态调整第二激光束Lb，使其聚焦到基准层45中。之后，从基准层45反射的第二激光束Lb沿着光路L2以相反方向返回，穿过物镜32和分色镜35，并且之后入射到第二QWP 28上。在第二QWP 28中，使得从光学记录介质41反射的、具有相反相位的圆偏振光成为这样的线偏振光：该线偏振光的偏振平面与从第二激光束源21发射的第二激光束的偏振平面相比差90度。激光束穿过第二中继透镜24并且入射到光学衰减器29上。在光学衰减器29中，从光学信息记录介质41反射的光的光束量被衰减，以使其在记录过程和再现过程中相同，如下文中所述。通过被衰减而具有期望光束量的激光束从光学衰减器29入射到偏振分束器23上。之后，激光束被从偏振分束器23的反射表面反射并且发射到第五会聚透镜39。
激光束由第五会聚透镜39会聚并且入射到光电检测器37上。经光电转换的信号被提供给信号处理单元43。之后，在信号处理单元43中，受光信号放大器43A对由光电检测器37光电地转换的信号进行放大。此时，增益转换器43B设置电增益，使得电增益比在再现过程中更低。根据与一般光盘相同的方法，伺服误差信号生成器43C从由受光信号放大器43A放大的信号产生聚焦误差信号(FE)和循轨误差信号(TE)。所产生的信号被提供给驱动信号生成器43D以产生用于控制第三致动器33的驱动信号。基于驱动信号来控制目镜单元31的第三致动器33，以控制物镜32。
根据上述方法，可以在使用从第一激光束源11发射的第一激光束Lr来在信息记录介质41中实现记录。此外，在记录过程中，可以使用从第二激光束源21发射的第二激光束来以高精确度控制物镜32的位置。
再现方法
之后将会使用上述光学信息记录生产设备10来再现记录在光学信息记录介质41中的记录方法。
在再现过程中，如图1所示，线性偏振第二激光束从第二激光束源21发射。之后第二准直透镜22使得第二激光束可以是平行光，偏振分束器23使得第二激光束穿过并且之后第二中继透镜24根据期望的发散或会聚状态来调整激光束的亮度。根据发散或会聚状态而调整了光束的第二激光束被第二QWP 28转换为圆偏振光，穿过分色镜35，并且之后入射到物镜32上。
如图7所示，由物镜32会聚的第二激光束Lb被发射到光学信息记录介质41的记录层44。之后，通过物镜32将第二激光束Lb会聚到形成在记录层44中的记录标记RM上。通过上述第二中继透镜24调整第二激光束Lb在记录层44中的焦点深度。
之后，从记录标记RM反射的第二激光束Lb沿着光路L2以相反方向返回，穿过物镜32和分色镜35，并且之后入射到第二QWP 28上。在第二QWP 28中，使得从光学记录介质41反射的、具有相反相位的圆偏振光成为这样的线偏振光：该线偏振光的偏振平面与从第二激光束源21发射的第二激光束的偏振平面相比差90度。激光束穿过第二中继透镜24并且入射到偏振分束器23上。之后，激光束被从偏振分束器23的反射表面反射，由第五会聚透镜39会聚，入射在光电检测器37上并且被光电转换。因此，由于基于从记录标记RM改变的光学常数而引起的反射率的差异，可以再现记录在光学信息记录介质41中的信息。
从记录标记RM反射的光由光电检测器37进行光电转换并且由受光信号放大器43A电放大。此时，增益转换器43B设置电增益，使得电增益比记录过程中的电增益更高。根据与一般光盘相同的方法，伺服误差信号生成器43C从由受光信号放大器43A放大的信号产生聚焦误差信号(FE)和循轨误差信号(TE)。所产生的信号被提供给驱动信号生成器43D以产生用于控制第三致动器33的驱动信号。基于驱动信号来控制第三致动器33，以控制物镜32。
如上所述，在根据本实施例的光学信息记录再现设备10中，当在体积记录型光学信息记录介质中记录信息时，第一激光束源发射记录激光束并且第二激光束源发射用于控制物镜的位置的光。在再现过程中，第二激光束源发射再现激光束和用于控制物镜的位置光。
通过从第一激光束源发射具有比再现激光束更长的波长的记录激光束，具有良好的双光子吸收特性的记录材料被应用于记录介质，由此实现高的记录传输率。此外，通过从第二激光束源发射具有短波长的再现激光束，可以读取由于双光子吸收而以高密度记录的信息。
此外，当在记录介质中使用第一激光束源记录信息时，可以使用从第二激光束源发射的具有短波长的激光束来以高精确度控制物镜的位置。
通过在用于信息记录的第一激光束源中使用具有例如约650nm的波长λ1的第一激光束，更多种类材料可以应用到光学信息记录介质的记录层，其中该光学信息记录介质的记录层适合于有效率的长波长的双光子吸收。因为可以使用双光子吸收效率更高的红色光或红外光来记录信息，所以可以在再现过程中使用红色光，通过使用红色光，可以对高密度记录介质中的信息进行再现。此外，在记录的伺服控制中可以使用用于记录的蓝色光。
2.光学信息记录再现设备的第二实施例
光学信息记录再现设备的构造的示例
之后，将会描述根据本发明的第二实施例的光学记录方法。
图5示出了与根据实施例的光学记录方法相关的光学信息记录再现设备的整体构造。
图5中示出的光学信息记录再现设备包括作为第一光束源的第一激光束源46和作为第二光束源的第二激光束源21。来自第一激光束源46的第一激光束和来自第二激光束源21的第二激光束被发射到光学信息介质41。
沿着第一激光束光束源46的光路L1设置第一准直透镜12、第一偏振分束器13、第一中继透镜14、反射镜19和第一四分之一波片(QWP)18。沿着从第一偏振分束器13分开的光路设置第六会聚透镜47和光电检测器(PD)36，光电检测器(PD)36作为检测从光学信息记录介质41反射的光的光学检测单元。
沿着第二激光束光束源21的光路L2设置第二准直透镜22、偏振分束器23、光学衰减器29、第二中继透镜24和第二四分之一波片(QWP)28。沿着从偏振分束器23分开的光路设置第五会聚透镜39和光电检测器(PD)37，光电检测器(PD)37作为检测从光学信息记录介质41反射的光的光学检测单元。
反射第一激光束并且使得第二激光束穿过的分色镜(DCM)35设置在第一激光束源46的光路L1与第二激光束源21的光路L2之间的交点处。此外，沿着两个光在分色镜35中彼此结合的光路设置物镜单元31、光学信息介质41和主轴电机42。
第一激光束源46是用于在光学信息记录介质41中记录信息的光束源。例如，第一激光束源46是红外半导体激光器。从第一激光束源46发射的激光束的波长λ1比从第二激光束源21发射的激光束的波长λ2更长，并且是600nm≤λ1≤700nm的红色光的波长或者是730nm≤λ1≤830nm的红外光的波长。从第一激光束源46发射的第一激光束是线偏振状态的激光束。
关于使用上述双光子吸收执行信息记录，考虑到由于这个原因，即使在使用具有比405nm更长波长的激光束(例如，具有640nm波长的红外激光束)来执行记录时，也可以实现与BD(蓝光盘：注册商标)相同的面内记录密度。
另一方面，在对信息进行再现时，也有必要确保与BD相同的光学分辨率，以读取以与BD相同的密度记录的标记线。因此，具有例如405nm波长的蓝色激光束被优选地用作再现激光束。
第一准直透镜12使得从第一激光束源46发射的第一激光束可以是平行光并且将平行光发射到第一偏振分束器13。第一偏振分束器13使得来自第一准直透镜12的第一激光束透过，并且将第一激光束发射到第一中继透镜14。
第一偏振分束器13对从光学信息记录介质41反射的激光束进行反射，并且将所反射的激光束发射到第一光电检测器36。从第一偏振分束器13发射的激光束被第六会聚透镜47会聚并且入射到第一光电检测器36。
第一光电检测器36接收从光信息记录介质41反射的激光束，执行光电转换以产生与所接收的激光束量相对应的各种类型的检测信号并且将经光电转换的信号发送到第一信号处理单元46。
例如，当对光学信息记录介质41的信息进行再现时，第一信号处理单元46根据例如单点法来基于检测信号产生循轨误差信号(TE)并且根据象散法来产生聚焦误差信号(FE)。这些所产生的信号被提供给驱动控制单元(未示出)。之后，驱动控制单元基于误差信号和聚焦误差信号来控制第三致动器33，以使得物镜32移位。
第一中继透镜14包括第一会聚透镜15、第一致动器16和第三会聚透镜17。第一致动器16使得第一会聚透镜15移位，并且之后被移位的第一会聚透镜15和第三会聚透镜17根据预定的光束的发散或会聚状态来调整激光束，以将激光束发射到第一QWP 18。根据由第一中继透镜14调整的平行光通量的发散或会聚状态，沿着光学信息记录介质41的记录层的深度方向控制第一激光束的焦点位置，从而控制形成在记录层中的空隙的深度。
第二激光束源21发射波长比第一激光束源46更短的第二激光束。第二激光束源21是被构造为再现记录在光学信息记录介质41中的信息的光束源。在使用第一激光束源46向光学信息记录介质41中记录信息时，从第二激光束的、由光学信息记录介质41反射的反射光来产生用于控制物镜单元31的位置控制误差信号。
例如，第二激光束源21是蓝色半导体激光器。从第二激光束源21发射的激光束的波长λ2比从第一激光束源46发射的激光束的波长λ1更短。例如，波长λ2是在这样的范围内：350nm≤λ2≤450nm。
第二准直透镜22使得从第二激光束源21发射的激光束可以是平行光。作为平行光的第二激光束被发射到偏振分束器23和光学衰减器29。第二偏振分束器23和光学衰减器29使得来自第二准直透镜22的第二激光束透过并且将第二激光束发射到第二中继透镜24。
偏振分束器23在反射表面处反射从光学信息记录介质41反射来的激光束，并且将经反射的激光束发射到光电检测器37。从偏振分束器23发射的激光束被第五会聚透镜39会聚，并且入射到光电检测器37上。
光电检测器37接收从光学信息记录介质41反射的激光束并且将光电转换信号提供给信号处理单元43。
如图2所示，信号处理单元43包括受光信号放大器43A、增益转换器43B、伺服误差信号生成器43C和驱动信号生成器43D。
受光信号放大器43A对由光电检测器37光电转换的信号进行电放大。此时，因为在记录过程中从光学信息记录介质41反射的激光束的强度与在再现过程中不同，所以光电转换的信号的强度彼此不同。因此，有必要使得增益转换器43B来改变记录和再现过程中的电增益的设置。具体地，增益转换器43B改变受光信号放大器43A的放大因数，以使其在记录过程中比在再现过程中更低。
伺服误差信号生成器43C从由受光信号放大器43A放大的信号产生各种检测信号。例如，在信息被记录在光学信息记录介质41中时，伺服误差信号生成器43C根据例如单点法来产生循轨误差信号(TE)并且根据象散法来产生聚焦误差信号(FE)。这些所产生的信号被提供给驱动信号生成器43D并且产生用来控制第三致动器33的驱动信号。此外，基于驱动信号来控制第三致动器33，以使得物镜32移位。
当对于光学信息记录介质41中的信息进行再现时，信号处理单元43基于检测信号来产生再现信号(RF)。
第二中继透镜24包括第二会聚透镜25、第二致动器26和第四会聚透镜27。第二致动器26使得第二会聚透镜25移位，通过第二会聚透镜25和第四会聚透镜27来根据预定发散或会聚状态调整激光束，并将经调整的激光束发射到第二四分之一波片(QWP)28。根据由第二中继透镜24调整的平行光通量的发散或会聚状态，控制第二激光束在光学信息记录介质41中的焦点深度。
第一激光束入射到第一QWP 18上，被从线偏振光转换为圆偏振光并且之后被发射到分色镜35。第二激光束入射到第二QWP 28上，被从线偏振光转换为圆偏振光并且之后被发射到分色镜35。
分色镜35使用波长差来令第二激光束通过并且使得第一激光束从反射表面反射。分色镜35通过使得激光束通过和反射到物镜单元31来使得第一激光束源的光路L1和第二激光束源的光路L2彼此结合并且将光发射到物镜单元31。
物镜单元31包括物镜32和使得物镜32移位的第三致动器33。从分色镜35发射的第一和第二激光束入射到物镜32上。物镜32将入射的第一和第二激光束会聚，以使得第一和第二光聚焦到与光学信息记录介质41相同的轴上。通过以下方式来由物镜32调整焦点位置：基于上述循轨误差信号和聚焦误差信号来控制第三致动器33并且使物镜32移位。
当在记录过程中产生用于物镜32的位置控制信号时，使用从光学信息记录介质41的基准层反射的第二激光束。光学信息记录介质41的基准层主要由金属层或电介质层构造。基准层的反射率等于或大于约数个百分数。
另一方面，当在再现过程中产生用于物镜32的位置控制信号时，使用从光学信息记录介质41的记录标记反射的第二激光束。记录标记由形成在记录层中的空孔形成。因此，由于具有接近1的反射率的空孔与具有接近1.5的反射率的记录层的材料之间的界面，发生记录标记的反射，其中，记录层的材料围绕空孔。第二激光束在该界面上的反射率比1％低得多。即，与在上述记录过程中来自基准层的反射率相比，在再现过程中的反射率约为数十分之一。因此，从光学信息记录介质41反射的激光束数的强度在记录过程中高而在再现过程中低。
因此，为了使得相同的光学系统在记录过程和再现过程中稳定地处理的反射光，光学衰减器29有必要在记录过程中使得由光电检测器37检测的光束量衰减，以使得与在再现过程中的反射光的光束量相同。或者，为了使得相同的电子电路在记录过程和再现过程中稳定地处理反射光，有必要将通过由光电检测器37接收反射光而产生的电信号的放大因数降低到再现过程中的数十分之一。
如上文中参照图3描述的，包括形成在衬底48上的基准层45和形成在基准层45上的记录层44的体积记录型光学信息记录介质被用作光学信息记录介质41。
记录层44由树脂制成，该树脂具有与用于记录的第一激光束反应的光学反应性。在发射用于记录的第一激光束时，在第一激光束光斑的焦点位置处通过具有光学反应性的树脂的沸腾或分解产生气泡等。由于气泡等的产生而在记录层44的空孔中形成记录标记RM。
基准层45由电介质多层等构成，并且被构造为反射激光束。在基准层45中，形成循轨伺服引导槽。具体地，通过突出的岸台和凹陷的凹槽形成螺旋轨道。具有用于每个预定记录单元的一系列编号的地址被附加到轨道并且在信息记录或再现时由地址来指定轨道。
在光学信息记录介质41中，优选地将记录层44形成在光学信息记录介质的光入射侧上，并且基准层45形成在与记录层的入射侧相反的那一侧上。
记录方法
之后，将要在下文中描述使用上述光学信息记录再现设备20在光学信息记录介质41中记录信息的方法。
在记录过程中，如图5所示，用于记录的第一激光束源46发射第一激光束。之后，第一准直透镜12使得第一激光束可以是平行光，平行光穿过第一偏振分束器13并且之后第一中继透镜14调整激光束的光束的期望的发散或会聚状态。被调整了光束的发散或会聚状态的第一激光束由反射镜19反射，由第一QWP 18转换为圆偏振光，由分色镜35反射并且之后入射到物镜32上。
如图6所示，由物镜32会聚的第一激光束Lr发射到光学信息记录介质41的记录层44上。此时，双光子吸收发生在记录层44中的第一激光束Lr的会聚位置处，并且因此形成记录标记RM。
此外，根据由第一中继透镜14调整的光束的发散或会聚状态，记录层44中第一激光束Lr所会聚到的深度不同。因此，第一中继透镜14根据记录标记RM所形成的记录深度来调整第一激光束的发散或会聚状态。因此，因为可以通过设置在记录光路中的中继透镜来沿着深度方向改变记录光在记录层44中的焦点位置，所以将记录光聚焦在光学信息记录介质41的记录层44的期望深度，以记录信息。
如图5所示，使用第二激光束源21来以高精确度控制物镜的位置。
在记录过程中，如图5所示，第二激光束源21发射线偏振的第二激光束。之后，第二准直透镜22使得第二激光束可以是平行光，光学衰减器29和偏振分束器23使得第二激光束穿过，并且之后第二中继透镜24调整激光束的光束的期望的发散或会聚状态。被根据光束的发散或会聚状态调整的第二激光束被第二QWP 28转换为圆偏振光，穿过分色镜35并且之后入射到物镜32上。
如图6所示，由物镜32会聚的第二激光束Lb发射到光学信息记录介质41的基准层45上。在从激光束的入射侧观察时，光学信息记录介质41的基准层45被设置为比记录层44更加向内。由第二中继透镜24根据光束的发散或会聚状态调整第二激光束Lb，使其聚焦到基准层45中。之后，从基准层45反射的第二激光束Lb沿着光路L2以相反方向返回，穿过物镜32和分色镜35，并且之后入射到第二QWP 28上。在第二QWP 28中，使得从光学记录介质41反射的、具有相反相位的圆偏振光成为这样的线偏振光：该线偏振光的偏振平面与从第二激光束源21发射的第二激光束的偏振平面相比差90度。激光束穿过第二中继透镜24并且入射到光学衰减器29上。在光学衰减器29中，从光学信息记录介质41反射的光的光束量被衰减，以使其在记录过程和再现过程中相同，如下文中所述。被衰减以具有期望光束量的激光束从光学衰减器29入射到偏振分束器23上。之后，激光束被从偏振分束器23的反射表面反射并且发射到第五会聚透镜39。
激光束由第五会聚透镜39会聚并且入射到光电检测器37上。经光电转换的信号被提供给信号处理单元43。之后，在第二信号处理单元43中，受光信号放大器43A对由光电检测器37光电地转换的信号进行放大。此时，增益转换器43B设置电增益，使得电增益比在再现过程中更低。根据与一般光盘相同的方法，伺服误差信号生成器43C从由受光信号放大器43A放大的信号产生聚焦误差信号(FE)和循轨误差信号(TE)。所产生的信号被提供给驱动信号生成器43D以产生用于控制第三致动器33的驱动信号。基于驱动信号来控制目镜单元31的第三致动器33，以控制物镜32。
根据上述方法，可以以高精确度控制物镜32的位置。
再现方法
之后将会使用上述光学信息记录生产设备20来再现记录在光学信息记录介质41中的记录方法。
在再现过程中，如图5所示，线性偏振第二激光束从第二激光束源21发射。之后，第二准直透镜22使得第二激光束可以是平行光，第二偏振分束器23使得第二激光束穿过并且之后第二中继透镜24根据期望的发散或会聚状态来调整激光束的亮度。根据发散或会聚状态而调整了光束的第二激光束被第二QWP 28转换为圆偏振光，穿过分色镜35，并且之后入射到物镜32上。
如图4所示，由物镜32会聚的第二激光束Lb被发射到光学信息记录介质41的记录层44。之后，通过物镜32将第二激光束Lb会聚到形成在记录层44中的记录标记RM上。通过上述第二中继透镜24调整第二激光束Lb在记录层44中的焦点深度。
之后，从记录标记RM反射的第二激光束Lb沿着光路L2以相反方向返回，穿过物镜32和分色镜35、第二QWP 28和第二中继透镜24，并且之后入射到第二偏振分束器23上。之后，激光束被从偏振分束器23的反射表面反射，由第五会聚透镜39会聚并且入射在光电检测器37上。之后，激光束由第二光电检测器37光电转换，并且由受光信号放大器43A电放大。此时，增益转换器43B设置电增益，使得电增益比在记录过程中更高。根据与一般光盘相同的方法，伺服误差信号生成器43C从由受光信号放大器43A放大的信号产生聚焦误差信号(FE)和循轨误差信号(TE)。所产生的信号被提供给驱动信号生成器43D以产生用于控制第三致动器33的驱动信号。基于驱动信号来控制第三致动器33，以控制物镜32。
因此，由于基于从记录标记RM改变的光学常数而引起的反射率的差异，可以再现记录在光学信息记录介质41中的信息。
在再现过程中，如图8所示，可以使用第一激光束源46以高精确度控制物镜的位置。
如图5所示，第一激光束源46发射线性偏振的第一激光束。之后，第一准直透镜12使得第一激光束源可以成为平行光，第一偏振分束器13使得第一激光束通过，并且之后第一中继透镜14根据期望的发散或会聚状态调整激光束的光束。根据发散或会聚状态调整了光束的第一激光束被第一QWP 18转换为圆偏振光，由分色镜35反射并且之后入射到物镜32上。
如图8所示，由物镜32会聚的第一激光束Lr被发射到光学信息记录介质41的基准层45。在从激光束的入射侧观察时，光学信息记录介质41的基准层45被设置为比记录层44更加向内。由第一中继透镜14根据光通量的发散或会聚状态调整第一激光束Lr，使其聚焦到基准层45中。之后，从基准层45反射的第一激光束Lb沿着光路L1以相反方向返回，穿过物镜32并且之后由分色镜35反射。在第一QWP 18中，使得从光学记录介质41反射的、具有相反相位的圆偏振光成为这样的线偏振光：该线偏振光的偏振平面与从第一激光束源46发射的第一激光束的偏振平面相比差90度。激光束穿过第一中继透镜14并且入射到第一偏振分束器13上。之后，激光束被从第一偏振分束器13的反射表面反射并且发射到第六会聚透镜47。
激光束由第六会聚透镜47会聚，入射到第一光电检测器36上并且被光电转换，从而根据所接收到的光束量产生各种类型的检测信号。在所产生的各种类型的检测信号被提供给第一信号处理单元46时，通过与在上述第二信号处理单元43中执行的处理相同的处理产生聚焦误差信号(FE)和循轨误差信号(TE)。之后，使用所产生的信号控制物镜单元31的第三致动器33，以控制物镜32的位置。
根据上述方法，在使用第二激光束源21对信息进行再现时，可以使用第一激光束源46来以高精确度控制物镜32的位置。
在根据本实施例的光学信息记录再现设备中，如上所述，第一激光束源被用作发射记录激光束的激光束源，并且第二激光束源被用作发射用于控制物镜的位置的激光束源，以将信息记录在体积记录型光学信息记录介质中。在再现过程中，第二激光束源被用作发射再现激光束和用于控制物镜的位置的激光束的激光束源。此外，在再现过程中，第二激光束源被用作发射再现激光束的激光束源并且第一激光束源被用作发出用于控制物镜的位置的激光束的激光束源。
第一激光束源是发射具有比再现激光束波长更长的记录激光束的半导体激光束源，使得具有良好的双光子吸收特性的记录材料可以被用作记录介质。因此，可以实现高的记录传输率。此外，通过从第二激光束源发射具有短波长的再现激光束，可以通过双光子吸收来以高精确度读取所记录的信息。
此外，在再现过程中，可以使用第一激光束源来以高精确度控制物镜的位置。
在具有上述构造的光学信息记录设备中，当在体积记录型光学信息记录介质中记录信息时，半导体激光束可以被用作记录激光束。因此，可以构造廉价的驱动系统。
在上述实施例中，已经描述了其中不仅光学衰减器对光束量进行衰减并且信号处理单元也执行增益转换的示例。然而，这种光学衰减器的光学方法和电增益调节可以不一同使用。例如，根据光学信息记录再现设备的构造等，通过独立地使用光学衰减器的光学方法和电增益调节中的一者来使得从光学信息记录介质反射的光的光束量在记录过程中和在再现过程中彼此相同。此时，光学信息记录再现设备可以包括光学衰减器和电增益调节构造中的一者，或者包括光学衰减器和电增益调节构造中的两者，使得其一者被选择性地操作。
本申请含有的主题涉及2010年7月6日递交给日本专利局的日本优先权专利申请JP 2010-154261中公开的主题，并且通过引用将其全部结合在这里。
本领域技术人员可以理解，根据设计需要能够进行各种修改、结合、子结合和替换，只要它们在权利要求及其等价物的范围内。

Claims (6)

1.一种光学信息记录再现设备，包括：
第一光束源；
第二光束源，其发射比所述第一光束源更短波长的光束；以及
物镜，其把来自所述第一光束源和所述第二光束源的光束会聚到光学信息记录介质，
其中，当在所述光学信息记录介质中记录信息时，记录光束从所述第一光束源发射，而用来产生用于对所述物镜的位置进行控制的信号的光束从所述第二光束源发射，并且
其中，在对于所述光学信息记录介质的信息进行再现时，再现光束从所述第二光束源发射。
2.根据权利要求1所述的光学信息记录再现设备，还包括：
光束检测单元，其检测从所述光学信息记录介质反射的光束；以及
信号处理单元，
其中，在所述信号处理单元中，电增益被设置为在记录过程中比在再现过程中更低，以产生用于对所述物镜的位置进行控制的信号。
3.根据权利要求1所述的光学信息记录再现设备，还包括：
光学衰减器，
其中，所述光学衰减器对在记录过程中从所述第二光束源提供并且入射到所述光束检测单元上的光束量进行调整，使其与在再现过程中从所述第二光束源提供并入射到所述光束检测单元上的光束量相同。
4.根据权利要求1所述的光学信息记录再现设备，其中，在所述光学信息记录介质中，与反射来自所述第二光束源的光束的层相比，在所述记录过程中记录信息的层更靠近来自于所述第一光束源和所述第二光束源的光束的入射侧。
5.根据权利要求1所述的光学信息记录再现设备，其中，当对于所述光学信息记录介质的信息进行再现时，用来产生用于对所述物镜的位置进行控制的信号的光束从所述第一光束源发射。
6.一种光学信息记录再现方法，包括：
当在光学信息记录介质中记录信息时，
从第一光束源发射记录光束，并且
从第二光束源发射比从所述第一光束源发射的所述记录光束波长更短的光束，并产生用于对物镜的位置进行控制的信号；以及
在对信息进行再现时，
从所述第二光束源发射比从所述第一光束源发射的所述记录光束波长更短的光束，并读取记录在所述光学信息记录介质中的信息。
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