发明内容
已经认识到所需要的是高密度、稳定的记录。从广义上说,本发明通过提供一种通过将光照射到介质以形成记录区来记录信息的方法和装置以及一种用于再现记录信息的方法和装置来满足这个需要。应当理解可以用许多方法实现本发明,包括如过程(process)、装置、系统、设备或方法。本发明的一些有创造性的实施例将在下文描述。
在一个实施例中,多个光点被同步地调制并被照射到记录介质使得多个光点在记录介质上具有一个重叠区。当多个光点的强度被同步地调制时,由于多个光点的总能量的分布不同,因而可以将总能量变得最大的位置移动到光记录介质上的任何位置。因此,通过沿轨道相交方向移动光点的总能量的最大点,可以以摆动的方式记录信息。
通过以摆动的方式记录信息,可以容易地进行多级记录,即在其中记录区的范围被改变的现有技术多级记录系统中,如图4A中所示,记录功率和来自通过记录功率形成的记录区的再现光信号的强度之间的关系变得非线性,从而使其很难控制用于多级记录的记录功率。
相比而言,图4B显示了在本发明实施例的再现信号中多个能量束之间的功率上的差和摆动检测信号(推挽信号等)之间的关系是如何变为线性的。它的优点在于非常容易控制记录以获得多级记录所需要的预定再现信号。
此外,该系统对多级记录是特别有效的。在该系统中,当形成摆动记录标记时,标记可以从中心位置沿着右或左的方向摆动任何大小,并且在摆动的大小上没有任何限制。由于这使得可以在盘介质上如实地形成再现对应于任何模拟电平的信号(例如调制成正弦波形的信号)的摆动记录标记,因此可以使用包含模拟记录的任何多级记录系统。
由于透镜不需要被物理地移动,在光点的总能量变得最大的位置可以以非常高的速度被移动。理论上以高于光的速度移动是可能的。在这种情况下,物质或能量的实际移动速度不超过光的速度,但在其能量变得最大的位置似乎被移动,其不违背爱因斯坦的相对论原理。可以从一种现象理解,即当将光在两个不同的点之间接通和断开时,它看起来光从一个点瞬时移动到另一个点,但其光源自身实际上并不移动。
当多个光束的总功率将被附加地改变时,稳定加热的条纹形记录区可以通过将多个能量束的总能量保持在几乎恒定的水平形成。在这种情况下,很少发生条纹形记录区的异常,具有低噪音的再现信号被获得,并且电平的数值可以提高,从而使得可以增大记录密度。
其中多个光束被形成的系统是公知的。多个光束的中心轴按照预定的距离沿轨道相交方向被相互地隔开以合成带有平顶和大的斜面的光强度分布的单光束。但是,在该系统中多个光点既不被同步地调制又不被摆动。本发明提供了一种系统和方法,其中多个光点被同步地调制并被摆动。
根据本发明,提供了一种通过将光照射到介质上以形成记录区来记录信息的信息记录方法,其特征在于:形成第一光点和第二光点,使第一光点和第二光点具有重叠区,同步地对所述第一光点和所述第二光点的光强度进行调制,同时使所述第一和第二光点连续地照射到所述介质上,从而形成从轨道中心位置向左右摆动任意量的连续的摆动,并且通过同步地对所述第一光点和所述第二光点的光强度进行调制,使得在使所述第一光点和所述第二光点的光强度互补地变化时的变化量与摆动检测信号成线性关系,从而以多值来记录信息。
根据本发明,提供了一种通过将光照射到介质来再现记录在介质上的信息的方法,该方法包含:以这样的方式将第一光点和第二光点照射到摆动记录区,即第一光点和第二光点共享一个重叠区,并且第一光点和第二光点的排列方向是所述介质的半径方向;根据从介质反射的光形成再现信号;以及进行再现信号的多级检测以再现信息。
根据本发明,提供了一种用于在介质上记录信息的信息记录装置,该信息记录装置包括:照射装置,连续地将两个光点照射到所述介质上,并使该两个光点具有重叠区;功率调整装置,调整所述两个光点的功率水平;位置调整装置,调整所述两个光点各自的位置;调制装置,同步地对所述两个光点各自的功率水平进行调制;以及移动装置,使所述照射装置相对于所述介质移动,其中,利用所述调制装置形成从所述介质的轨道中心位置向左右摆动任意量的连续的摆动,并且通过同步地对所述两个光点的功率水平进行调制,使得在使所述两个光点的功率水平互补地变化时的变化量与摆动检测信号成线性关系,从而以多值来记录信息。
本发明包含了方法、装置和计算机可读取介质的其他实施例,其按如上所述被配置并具有其他特性和可供选择的方法。
具体实施方式
本发明公开了通过将光照射到介质以形成记录区来记录信息的方法和装置,以及再现该记录信息的方法和装置。为了保证充分理解本发明,许多具体的细节被说明。但是,本领域的技术人员应当理解在没有这些部分或全部具体细节的情况下也可以实际应用本发明。
图1根据本发明的实施例显示了照射过程的三维图和相对于光束位置的光束强度的说明图。通过在记录介质的记录表面7上沿数据记录方向(轨道方向)形成记录区6记录信息。沿轨道相交(cross-track)方向(与轨道垂直的方向)存在多个记录区6,即多个记录轨道被形成。记录表面7是由染料(dye)、相位变化材料、金属、半导体、光学晶体、磁光记录材料或通过暴露于能量束3和能量束4其光学特性变化的其他物质制成。能量束3和能量束4通过物镜5聚焦。能量束3和记录表面7的交叉部分区1以及能量束4和记录表面7的交叉部分区2相互非常接近但相互并不完全重叠并且带有重叠的部分相互偏移。其偏移方向不是信息记录方向并且需要与信息记录方向成一大的角度。在图1的情况下,区1和区2是相同大小的圆,并且沿轨道相交方向相互偏移圆的直径的20%。
图1中的情形A显示了沿轨道相交方向在包含区1和区2的记录表面7上的能量束3和能量束4的强度分布图。在这种情形下,能量束3的强度和能量束4的强度是相同的。在记录表面7上的能量束3的强度分布由11表示,在记录表面7上的能量束4的强度分布由12表示,能量束3和能量束4的总强度分布由10表示。
图1中的情形B显示了沿轨道相交方向在包含区1和区2的记录表面7上的能量束3和能量束4的强度分布图。在这种情形下,能量束4具有的强度比能量束3所具有的强度高。在记录表面7上的能量束3的强度分布由21表示,在记录表面7上的能量束4的强度分布由22表示,能量束3和能量束4的总强度分布由20表示。在这种情况下,分布20的大小(峰值和总积分值)基本上与分布10的相同。在分布20峰值的轨道相交方向的位置沿图的左方向从分布10峰值的轨道相交方向的位置偏移。
图1中的情形C显示了沿轨道相交方向在包含区1和区2的记录表面7上的能量束3和能量束4的强度分布图。在这种情形下,能量束3具有的强度比能量束4所具有的强度高。在记录表面7上的能量束3的强度分布由31表示,在记录表面7上的能量束4的强度分布由32表示,能量束3和能量束4的总强度分布由30表示。在这种情况下,分布30的大小(峰值和总积分值)基本上与分布10的相同。在分布30峰值的轨道相交方向的位置沿图的右方向从分布10峰值的轨道相交方向的位置偏移。
能够通过按适当的顺序切换情形A、情形B和情形C以高速将记录表面7上的能量分布转换为分布10、分布20或分布30。在进行的同时,通过沿信息记录方向相对于能量束3和能量束4移动记录表面7,记录区6能够以高速度摆动,也可以改变这些分布的峰值位置,同时使分布10、分布20和分布30的大小(峰值和总积分值)基本上相同并在记录表面上始终进行热稳定记录。对记录区6(记录标记)的这个热稳定写入使记录区6的宽度均匀,并且能平滑区壁(标记最后部分),从而可以在外形上总是均匀的区(标记)上稳定地写入信息。
可以通过细分能量束3和能量束4之间强度上的差产生许多种情况。在这种情况下,使得信息的多级记录成为可能,结果是大量的信息能够被记录。在该实施例中,通过这个多级记录,以较高的密度记录信息。
当能量束3和能量束4具有相关性时,在区1和区2之间的重叠部分可能形成干扰带。当这个干扰带必须被去除时,使能量束3和能量束4的偏振方向基本上相互垂直,或者顺时针方向圆形偏振光和逆时针方向圆形偏振被照射,当干扰带被去除时,分布10、分布20和分布30的形状变得非常平稳,并且总是能够形成稳定的记录区,因此提高了可靠性。
图5根据本发明的实施例显示了双光束照射光学系统。两个光束作为顺时针方向圆形偏振和逆时针方向圆形偏振被施加。从两个激光二极管光源611和612发出的光束是分别穿过衍射光栅641和642的线性偏振,并且光束的其中一个的偏振面通过1/2波板651被偏转90°。两个光束通过偏振光束分光器(PBS)66被合并成几乎单个光束,偏振光束分光器(PBS)66沿偏振方向反射从激光器612发出的光并沿偏振方向发射通过相位板651偏转的光。所表达的“几乎单个”意思是两个光束的角度相互略有不同,该单光束通过1/4波相位板69被转变成圆形偏振。由于来自光源611和光源612的光束的偏振面是相互垂直的,因而两个光束分别被转变成顺时针方向圆形偏振和逆时针方向圆形偏振。“偏振转换装置”最好包含图5的双光束照射光学装置,但并不局限于此。
据此,光束通过45°反射镜67和物镜68被照射到介质7以形成两个圆形偏振点。该圆形偏振点相互偏移上述角度的差。甚至在两个光束间的重叠部分,也不存在光束相互干涉而使它们的点的形状变形的可能性,因为光束的偏振状态不同。当光通过记录介质7被反射时,顺时针方向圆形偏振被转变成逆时针方向圆形偏振并且逆时针方向圆形偏振通过镜像效应被转变成顺时针方向圆形偏振。因此,当它穿过1/4波相位板69时,反射光沿垂直于其原偏振的方向偏振,结果其通过偏振光束分光器(PBS)沿着与原光源不同的方向返回。返回光通过衍射光栅被引入包含第一检测器621和第二检测器622的分开的检测器,并被加入再现信号或推挽(push-pull)信号以生成用于自动聚焦或跟踪的伺服信号。在该实施例中,两个点之间的位置关系在1/4波相位板69略微偏离其原位置的位置被调整,这种调整可以通过准直镜631和632进行。由此来自两个光束的返回光束不完全被分离并输入到相同的检测器621和622。因此,通过在检测器上调整光束的位置,可以准确地设定两个光束的位置。事实上,因为两个点的位置间的差能够根据通过在推挽检测器上接通和断开两个光束获得的推挽信号的振幅计算,因此通过在该实施例中利用这一点,光束的位置自动地被调整。“位置调整装置”最好包含准直镜631或632,但并不局限于此。
在该实施例中,具有405nm波长的两个激光二极管被用作光源,光束通过具有0.85数值孔径(NA)的物镜被聚集在记录介质上以形成一对相邻光点。每一个点的直径大约为450nm,点与点之间的间隔为90nm,其为点直径的20%,并且这两个点沿轨道相交方向相互偏离90nm,因此点的剩余360nm部分相互重叠。在该实施例中,正交调幅(QAM)系统用来产生记录信号。首先将记录数据转变成两串N值数字信息(IK,QK;K=0,1,2...)。由于该信息是一个N值,因而从0到N-1的值被采用。根据上述两串数字信息,该记录信号被转换如下:
S(t)=∑{2×Ik-(N-1)}·Sin(2πt/T)·w(t-K·T)
+∑{2×QK-(N-1)}·Cos(2πt/T)·w(t-K·T)
在上述等式中,∑是K的总和,T是符号的长度,w是一个窗口函数。在这个示例中,矩形窗口函数用作w以确保w(t)=1(0≤t<T)和w(t)=0(t<0,T≤t)。在该实施例中,N=6,每一个串由6个值组成,即一个符号整体上由36个值组成。对于从上述记录数据到两串6值数字信息的转换,5位记录数据与36个值相对应,即一个符号。由于5个位等于32个值,剩余的4个值用于记录数据的相位同步和自动增益控制。根据上述S(t),光束的中心位置被改变以在光记录介质7上形成摆动标记。
在该实施例中,记录以T=35ns和以10m/sec的线速度进行。因此在记录介质上,一个符号的长度等于380nm,所以位长度为75nm,轨道间距为280nm,形成的摆动记录标记的宽度大约为120nm,并且摆动的振幅为60nmpp。
为了再现信息,当它们的能量低于情形A到C的能量后,将能量束3和能量束4其中的一个或它们二者照射在记录表面7,并且沿轨道相交方向的反射光(或发射光)的分布的变化被检测,由此可以检测记录区6的摆动,从而再现信息。这里有两种检测方法(图6),其一种方法是光束差分法(a),其中两个光束被同时照射,并且它们的反射量之间的差作为信号被采用;其另一种方法是衍射推挽法(b),其中单光束的右和左反射之间的差作为信号被采用。该衍射推挽法已被用于检测摆动信号或跟踪信号,但当记录标记是不产生光学相位差的黑白型标记时,其不能被采用,因为在反射之间没有相位差。因此光束差分法(a)被用于该实施例。
图8A根据本发明的实施例显示了再现信号,该再现信号被均衡,以校正再现系统的频率特性,因为高频率信号的强度由于再现光点的分辨率的影响被降低,然后该再现信号被解调。
在该实施例中,均衡(equalization)只是当再现时被进行,而前置均衡可以在记录时被进行。在这种情况下,在记录阶段略微出现的非线性也可以被校正。因此,该方法适用于较高密度记录。
可以获得积分输出值。将两个基准波(Sin(2πt/T)和Cos(2πt/T))与上述的再现信号相乘以获得两个结果。然后通过在分别对应于上述两串(IK和QK)的垂直轴和水平轴上绘制这两个结果,这两个结果在每一个时间周期T积分。该曲线用来解调图8A中所示的再现信号。该积分(integration)的解调结果被显示在图8C中,以这个结果可以理解36值信息被再现。图8B显示了解调结果的一个示例,其中均衡不被进行,并且信号不能被分离。上述结果是基于分布10、分布20和分布30的大小基本上相同的假设。
与此相反,有一种情况其中分布10、分布20和分布30的大小被有意改变。这种变化使得可以改变记录区6的宽度,否则不能部分形成记录区6。记录区6的存在和记录区6的宽度的改变可以被用作用于同步记录区6的摆动的信号或者可以在记录区上记录附加信息(例如,地址信息或用于版权保护的安全信息),这使得可以改善记录数据的完整性和易访问性。实际上,当图8A的再现信号将被解调时,必须形成基准波并如上所述与再现信号相乘。该基准波在相位和频率上必须完全与再现信号同步。在该实施例中,正如图7中所示,为矩形且宽度较大的同步标记部分761以每220T一次的频率形成。由于这个粗的部分在宽度上不同于一般数据部分的标记762,因而当再现时反射率在那个部分改变。因此,可以容易地区分具有不同反射率的同步标记部分761与一般摆动部分762。由于该同步标记每220T出现一次,所以通过将由基准信号除以220获得的脉冲的相位与同步标记的相位一致,基准信号在相位和频率上可以容易地与再现信号同步。换句话说,将同步标记检测信号与220相乘以生成基准(时钟)信号。
尽管已经描述了情形A、情形B和情形C这三种情形,但对于情形B和情形C来说二进制调制也是可能的。在这种情况下,能量束强度上的改变的控制变得容易并且通过系统的简化可以提高其可靠性。尽管增大密度的效果在二进制调制部分中没有被获得,但因为该部分具有高可靠性,因而其适合于作为用于系统信息的记录部分使用,例如在记录系统中特别要求高可靠性的文件管理信息和记录区管理信息。在该实施例中,通过这个二进制记录系统在盘的最内层部分和最外层部分的总区域的0.5%的区域内记录信息,并且这些部分用来记录文件管理、缺陷管理和记录区管理信息。在该实施例中,大约50GB的数据能够被记录在直径为120mm的盘的一面上。盘的0.5%的区域相当于250MB(兆字节),这作为管理信息区足够大了。
参照图2A和2B将描述图1的实施例中的跟踪方法。图2A和2B是图1的记录表面7和记录区6的部分放大图。在图2A和2B中,记录区6在记录表面7上形成。作为跟踪方法的示例,跟踪方法A和跟踪方法B将在下文描述。
参照图2A将描述跟踪方法A。凹槽41在图2A中所示的记录表面7的部分40中被部分地形成。将能量束1和能量束2照射到这个凹槽(或脊(ridge))以检测反射光或发射光。根据检测结果在反射光或发射光的强度的分布沿轨道相交方向的变化(推挽信号)被检测,并调整沿轨道相交方向的能量束1和能量束2的位置使得该变化变得恒定,从而使得始终可以在预计的位置形成记录区6。可以通过沿轨道相交方向摆动凹槽41或沿轨道相交方向改变凹槽41的宽度,将表示凹槽41的物理位置的地址信息提供到凹槽41。在这种情况下,能量束的定位变得容易。
接将参照图2B描述跟踪方法B。摆动标记51和摆动标记52事先在图2B的记录表面7上形成。摆动标记51和摆动标记52沿轨道相交方向相互偏离。当能量束1和能量束2通过摆动标记51和摆动标记52时,通过检测发射光或反射光在总量上的改变,根据推挽信号,形成抽样伺服跟踪信号。通过以恒定的跟踪控制该信号,记录区6在预计的位置形成。可以想像在形成摆动标记51和摆动标记52的部分不形成记录区6,可以通过在记录表面上形成这些标记使其成为可能,以便摆动标记51和摆动标记52始终以规则周期出现并且在这个规则周期外的某一时段内不记录信息。在这种情况下,摆动标记51和摆动标记52的读出可靠性提高。将固定图形提供到摆动标记51和摆动标记52以便表示摆动标记的物理位置的地址信息能够被提供。在这种情况下,摆动标记51和摆动标记52的定位变得容易,摆动标记51和摆动标记52作为预置凹坑(pre-pit)能够被形成。在这种情况下,不擦除摆动标记51和摆动标记52,并且始终能获得校正伺服信号,从而提高其可靠性。
图3根据本发明的实施例显示了照射系统。安装在壳体108的马达110的轴111利用保持记录介质100的块(chunking)112被固定。块112是一种用于记录介质100的固定器。马达110、轴111和块112构成移动单元,其相互用于相对地移动记录介质100和能量束。
壳体108设置有轨道(rail)115,壳体117设置有沿轨道115导引的导轨116,壳体117还设置有固定在小齿轮120的机架(rack)119。安装在壳体108的马达118的旋转被传送到小齿轮120以便壳体117沿轨道115线性地移动。其线性移动的方向基本上是记录介质100的径向方向。“移动装置”最好包含马达,但并不局限于此。
壳体117被设置有磁铁121。通过悬架(suspension)123壳体117还设置有物镜130,悬架123仅能够基本上沿记录介质100的记录表面的法向方向和基本上沿记录介质100的径向方向移动物镜130。物镜130与基本上与各自的磁铁121相对的线圈122相连。通过将电流施加到线圈122,物镜130可以通过磁力效应基本上沿记录介质100的记录表面的法向方向和基本上沿记录介质100的径向方向移动。轨道115、导轨116、壳体117、磁铁121、悬架123、线圈122和物镜130构成定位单元,其用于在记录介质100上按预定的位置定位能量束。“照射装置”最好包含激光二极管131和激光二极管231,但并不局限于此。
将为能量束发生器的激光二极管131和激光二极管231安装在壳体117。从激光二极管131发出的能量束通过准直镜132基本上被转变成平行光束并穿过光束分光器233。从激光二极管231发出的能量束通过准直镜232基本上被转变成平行光束并通过光束分光器233被反射。激光二极管131、准直镜132、激光二极管231、准直镜232和光束分光器233的位置被调整以确保从激光二极管131发出并穿过光束分光器233的光束的光轴和从激光二极管231发出并通过光束分光器233反射的光束的光轴不完全相互平行并形成小的角度。从激光二极管131和激光二极管231发出的光束穿过光束分光器133和物镜130并在记录介质100的记录表面上形成焦点。由于从激光二极管131发出的光的光轴和从激光二极管231发出的光的光轴形成一个小角,因而记录表面上的焦点相互略微有所不同。这个差基本上是沿记录介质的径向方向。
从物镜130照射的部分光通过记录介质100反射,其穿过物镜130,通过光束分光器133被反射并通过检测镜134会聚以便通过光检测器135检测其光的强度。光检测器135的光检测区被划分为多个子域,通过放大器152将在每一个光检测子域检测的光的强度放大并计算,以检测有关通过物镜130形成的光点和记录介质100之间的相对的位置关系的信息(伺服信号)和信息读出信号。“功率调节装置”最好包含放大器152,但并不局限于此。伺服信号被传送到伺服控制器151,通过摆动检测电路171将读出信号传送到解码器153。
当记录介质100被安装在信息记录/再现系统并通过块112被固定时,检测器140被激活以将其信号传送到系统控制器150。根据该信号,系统控制器150控制马达110以便以适当的转速旋转记录介质100。系统控制器150也控制马达118以使壳体117位于适当的位置。系统控制器150使激光二极管131和231发出光并激活伺服控制器151来操作马达118,并将电流施加到线圈122以使通过物镜130形成的聚焦点位于记录介质100上的预定位置。伺服控制器151将通知聚焦点在记录介质100上形成的信号传送到系统控制器150。系统控制器150对解码器153发出指令以解码要读出的信号。当被读出的轨道不是控制数据区中的信息轨道时,系统控制器150对伺服控制器151发出指令以使聚焦点位于控制数据区的信息轨道上。由于上述操作,系统控制器150读出控制数据区中的信息轨道,以读取用于记录或再现的介质信息。
当信息写入指令或被写入的信息通过输入连接器159从主控制器被传送时,系统控制器150对伺服控制器151发出指令以使聚焦点位于记录介质100上的适当轨道上。将被写入的信息传送到图形生成电路155。图形生成电路155将根据在由系统控制器150指定的段(sector)中安排记录信息的方法,将信息安排在段中要被记录的用户数据区、用户数据区之前的临时记录信息区(field)(缓冲区或其他区)和用户数据区之后的临时记录信息区(缓冲区或其他区),并在段中完成记录信息区的图形。图形生成电路155将其形成的记录图形一个接一个地传送到激光器驱动器电路154。激光器驱动器电路154根据从图形生成电路155传送的要被写入的记录标记图形改变输入到激光二极管131和激光二极管231的电流值。“功率改变装置”最好包含激光器驱动器电路154,但并不局限于此。输入到激光二极管131和激光二极管231的电流总量被保持在固定水平(level)并且被施加到激光二极管的电流的比率被改变。从激光二极管131和激光二极管231发出的光束通过物镜136被照射到记录介质100,从而在记录介质上形成记录区。形成记录区的方法与参照图1描述的方法相同。
当信息的再现指令通过输入连接器159从主控制器被传送时,系统控制器150对伺服控制器151发出指令以使聚焦点位于记录介质100上的适当轨道上。通过光检测器135获得的信号通过放大器152被放大,将再现信号通过摆动检测器171和解码器153传送到系统控制器150,并将通过输出连接器158读出的信息传输到主控制器。
能够始终形成稳定记录区并具有高可靠性的信息记录/再现系统可以通过上述结构构成,高密度信息记录/再现系统可以通过多级记录构成。
作为照射两个光点的装置,具有改变光束的方向或角度功能的激光器可以用于替代上述方法。在这种情况下,尽管光学部件的构成和调节变得简单,但激光器自身变得复杂。该方法可以通过比较激光器的生产成本和光学部件的调整费用来选择。在任何一种情况下,本发明的上述密度增大效应也都可以获得,稳定的高记录密度可以通过上述构成获得。
在上述详细说明中,本发明已参照其特定实施例进行了描述。但是显然在不脱离本发明的主要精神和范围的情况下,可以对其进行各种修改和改变。因此,该说明和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。