CN1503246A - 光盘装置 - Google Patents

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Abstract

在现有的相变记录中通过提高结晶化速度来实现高速记录，但在该方法中，再生光耐性、数据保存寿命成为问题。另外，无法忽视激光的上升·下降时间而带来的激光脉冲的质量降低。因此，记录方案变得困难，而且会引起再结晶，降低标记品量。将从激光器发射出的光分离成具有适当能量比的两个光束，并照射在媒体的相同轨道上。前方的光斑用于擦除，调制成与记录脉冲相同的模型，但在擦除用光斑的调制模型中，通过高能量部分的照射使记录膜温度达到熔点以上，并且在中间能量部分设定为进入结晶化区域的能量。在能量分割中使用液晶衍射光栅，能够实现改变·控制能量分割比。

Description

光盘装置
技术领域
本发明涉及利用光对信息进行记录以及/或者再生的光信息记录装置，尤其涉及一种光盘装置。
背景技术
在光盘领域内，作为大的课题可以列举出：①高密度化、②高速度化。其中，关于高速度化，例如在大容量随动系统的存储系统置换为光盘的场合，则要求高速记录。另外，通过互联网对数据进行下载等也希望有高速的记录。
另一方面，现在一般利用DVD-RAM等相变光盘作为可以改写的光盘。在该技术中，通过控制记录膜的原子排列使其成为结晶/非结晶体，来记录数据。该记录方法如以下所述。在被初始化的结晶状态下，照射能量已被调制的激光。该激光脉冲由记录能量、基础能量、擦除能量组成，以此来抑制由于记录引起的再结晶化，并且在擦除激光能量投入前已经记录的标记的同时，进行新数据的记录。这被称为“直接改写”。
在可改写的媒体中，在进行高速记录或者高速改写时，有必要以高线速擦除非晶体标记。为此，有必要加快结晶化速度。在Proceedings ofSPIE Vol.4342，Optical Data Storage 2001，76页～87页(2001)中记载了在光源激光波长405nm、物镜孔径数(NA)0.85的光学系统中，进行相当于120Mbps的高速记录的例子。这里，利用在作为共晶系统成分的Sb70Te30中加入了Ge和Sb的材料作为记录膜。因为Sb的结晶化速度较快，所以如果增加Sb的量，则记录膜的结晶化速度就加快，就可能实现高速改写。
另外，在该例子中，需要在记录时的激光照射模型上花费功夫。在普通的相变记录中，如图4(a)所示，在记录时将激光调制为高强度(记录能量-Pw)级、中间强度(擦除电平Pe)级、以及低强度(基础能量-Pb)级，在一个脉冲中，使Pw与Pb的时间和为1Tw(Tw；抖动幅度)，并反复记录该模型。该记录脉冲被称为多脉冲。在该方法中，用(n-1)个或者(n-2)个多脉冲来记录nTw(n；正整数)长度的标记。例如，在最短标记为3Tw的DVD-RAM中，为了用1个脉冲记录3Tw标记，以(n-2)个多脉冲记录nTw标记。另外，在最短标记长度是2Tw的情况下，为了用一个脉冲记录2Tw标记，以用(n-1)个多脉冲记录nTw标记。另一方面，对于为光盘装置的光源的半导体激光，该激光发射时的上升·下降时间具有有限的值，该时间典型的值为2ns前后。因此，4ns以下的脉冲，为如图4(b)所示的三角波，如果激光发射不到Pw强度，施加在记录膜上的能量就会不足，标记就得不到充分记录，这会引起记录标记的品质降低。因此，在上述文献中，如图4(c)所示，通过使多脉冲的周期为2Tw，来使激光脉冲发射到Pw强度，来记录标记。
在无法提高媒体结晶化速度并且直接改写比较困难的情况下，在特开昭60-185232、特开平1-184631、特开平2-027525中阐述了一种进行两次擦除的方法。在特开昭60-185232中，记载有如下信息再生装置，即，具备振荡偏振光方向不同、能够相互独立驱动的两束激光并且分离两束激光的光束分离器，其将两束激光中的一方用作记录再生，另一方用作擦除。另外，在特开平1-184631中，记载了在来自单一光束光斑的能量束的照射下，通过最初的照射使记录膜呈均匀的状态，以便擦除已经存在的信息(光盘的第一次旋转)、通过第二次照射使能量束的能量在高能量级和中间能量级之间变化，以便进行信息记录(光盘的第二此旋转)。另外，在特开平2-027525中，记载了在通过第一次照射擦除已经存在的信息的同时进行新信息的改写，通过第二照射提高C/N的同时也同时进行校验。
在被称为双光斑的方式中，将从两个独立的激光器中发射出的激光照射到媒体的相同轨道的不同位置，通过使其中一方用作擦除、另一方用作记录再生而可靠地进行擦除。前方的光斑例如DC发射激光，进行擦除。后方的光斑进行与普通相变记录中的记录能量相同的调制。也可以前方光斑熔解记录膜，使其非晶体化。即，在轨道上制作均匀的非晶带。在此，其被称为DC写入，其意思是用DC光记录非晶带。如果记录膜熔解的话，则已往记录的非晶体标记就会被完全擦除。在被DC写入的非晶体上，由于具有记录能量Pw、使记录膜结晶化的中间能量Pe、以及基础能量Pb的记录光斑经过，标记部被非晶体化、空间部被中间能量Pe结晶化，因此，形成与一般的相变记录相同的记录模型。
【专利文献1】特开昭60-185232
【专利文献2】特开平1-184631
【专利文献3】特开平2-027525
如果加快记录膜的结晶化速度的话，则一般在室温等低温区域内，结晶化速度也会加快。因此，由于媒体吸收室温的热量或再生光能量Pr而产生的热量，已经记录的非晶体标记结晶化，标记消失。即，再生光耐性或数据保存寿命降低。图5所示为，在由GeSbTe形成的记录膜中，利用激光波长405nm、物镜孔径数(NA)0.85的光学系统，测量在Pr＝0.3mW下，标记的载波电平降低至1dB的时间t(-1dB)的结果。图5表示以Sb含量作为函数。该测量方法为，将Pr设定在例如0.5～0.7mW，测定经过的时间t和振幅降低DV的关系。在多个Pr下进行该测定，从反应速度论的
v＝v0 exp(-Ea/kT)  (1)
(v；反应速度、Ea；活性化能量、k；Boltzmann常数、T；温度)
可以类推出
DV＝A exp[-B/(Pr·t)](A、B：常数)  (2)并且从测定时间t与DV的关系求出等式(2)中的A和B，从该结果中计算出在Pr为0.3mW时的DV降低1dB的时间t(-1dB)。因为激光呈gaussian分布，并且热量每时每刻都在移动，所以温度T与Pr也不一定成比例，这里就假设为近似的比例。从图5中可以了解，如果Sb的量增加，则再生光的耐性就急剧下降。尤其在Sb含有量为86原子％中，仅需数秒。从图5的数据中可以估计光盘被放置在室温下的场合的数据的保存寿命。通过对光盘照射再生光，使光盘记录膜的温度上升到100℃。在此，为了简单，以以下模式进行考虑。再生光的光斑直径大约是0.45μm。现在关注光盘的一点，假设仅在光斑通过期间温度变成100℃，在此外的时间内温度都非常低，不会引起结晶。如等式(1)所示，由于再生光耐性由温度的指数函数所决定，所以如果将室温作为25℃来计算，则Sb含有量是80％的光盘，在室温下振幅降低1dB的时间为1年以内。因此，记录的标记经过1年后，结晶化就会加速，使记录数据不能再生。
另外，如果Sb量达到80％，则会引起改写的显著恶化。将以线速度15m/s在具有Sb含有量为80％的记录膜的光盘中记录标记时的改写次数和标记调制度的关系表示在图6中。从第10次改写开始，调制度降低，在第200次则完全无法记录标记。如果在该状态下加快光盘的线速度并进行记录，则好不容易记录下相变标记。因此，可以推测由于改写结晶速度不断变化。该现象的物理过程可以认为是由于在记录膜内Sb正在进行相位分离而引起的。对于GeSbTe，Sb含有量大致为70％的组成接近共晶组成，比较安定。可以认为，如果过份增加Sb的话，各自安定的共晶组成GeSbTe和Sb就会分离。这是由于其处于热力学上的安定状态。由此，结晶化特性由于改写而发生变化。因此，对于通过增加Sb的量而使结晶化速度提高的方法，作为高速化的方法是有界限的。
进一步，在高速记录中，记录控制是困难的。在现有的技术项目中，虽然对于将多脉冲的周期设定为2Tw的例子进行了论述，但是对于该方法，无法使用例如3Tw标记和4Tw标记的多脉冲的个数仅差一个的方法。其理由是，如果从4Tw标记的记录脉冲中减少一个脉冲的话，则变成了2Tw标记的记录模型。因此，在该情况下，有必要分别制作n是偶数时和奇数时的nTw标记的记录模型。如果进一步地高速化，则Tw变成2ns以下，在该情况下，则多脉冲的周期有必要设在例如4Tw的程度。在这种情况下有必要更加复杂的分别研究记录脉冲。并且，由于在该情况下多脉冲的周期比2Tw还大，所以对于最短标记长度是2Tw的格式，2Tw标记的记录控制就变得十分困难。
另外，在现有技术中，虽然可以通过图4(c)所示的设定2Tw周期的脉冲而回避记录脉冲的品质降低，但是会在激光的发射能量的上升·下降时促进记录膜的结晶化，标记记录中的再结晶化便大，并导致抖动的恶化。
另外，在现有的双光斑方式中，一个光盘驱动器中必须有两个激光器、用于上述激光器的光学元件及其校准器、以及各激光器的控制电路是必要的，因此，驱动成本会被提高。另外，由于零件和电路增加，光头的小型化变得困难。在特开昭60-185232的发明中，通过利用能够相互独立驱动的半导体激光器阵列，使激光器在不同的偏振光面振荡，从而实现装置的小型化。但是，在本发明中，如果两个半导体激光器的偏振光面没有准确地成90°的话，则一方的光束的能量就会漏入由另一方的激光光束形成的光斑中，则2个光斑就变得无法相互独立。虽然对2束激光的偏振光面的要求标准根据光盘的特性而不同，但是根据该要求标准，作为光源的半导体激光阵列会变得十分昂贵。另外，在本发明中，因为使2个激光光束通过另外的物镜照射到光盘上，所以，有必要分别设置相对各个光束的自动调焦随动系统、跟踪随动系统。因此，有必要设置两个激光驱动器、随动机构，则驱动价格提升。在特开平1-184631、2-27525中，虽然通过在相同轨道中进行两次激光照射，第一次擦除、第二次记录，从而达到提高擦除比，但是在该方法中，在记录中需要两倍的时间，无法满足高速记录的要求。
发明内容
为了解决上述课题，在光盘记录装置中，将从光源发射的偏振光方向相同的激光分为两束，一方作为擦除用光斑，另一方作为记录用光斑。并且，这两个光束分别具有使记录层的温度达到熔点以上的能量和、使记录层的温度达到原子的结合能量以上且达不到熔点的结晶化温度区域的能量。
图1表示本发明的说明图。在图1(a)中，从激光器101发射的直线偏振光激光经过视准透镜102，被激光光束分离机构103按照适当的能量分割比分割成两束。两个激光光束通过λ/4板105成为圆偏振光，经过镜子106、物镜107照射到光盘108上。此时，两个光束如图1(b)所示的被照射到光盘108的相同轨道上。从光盘108发出的反射光沿上述的相反的路经，并在λ/4板105，成为具有与发射时相差90°的偏振光面的直线偏振光，在偏振光光束分离器104改变了该路径的方向，照射到自动调焦随动系统、跟踪随动系统、以及再生信号系统的光检测器。
图1(b)表示在光盘108上的两激光光束的位置关系。上述两个光斑一个是记录用光斑110，另一个是擦除用光斑111，并且沿前进方向112的方向在相同轨道109上前进。由此，擦除用光斑111先行于记录用光斑110。在轨道上存在已经记录的旧记录标记113。考虑在上面改写新记录标记116的情况。
现在，光盘108在某线速度下进行旋转，虽然在该状态下将标记记录在光盘108上，但是使该线速度高于该光盘108的记录膜的结晶化速度。于是，可以想到，擦除用光斑111经过旧记录标记上方时，该标记仅有图1(b)的114的部分被结晶，而产生擦除残留115。对于这一现象，通过控制上述激光光束分离机构103中的能量分割比可以解决。
图2记述了两个光斑的能量调制的样子和改写的机构。由于两个光斑从相同的激光器101发出，并被激光光束分离机构103按照设定的能量分割比分离，所以如图2(a)所示，可以进行能量不同的同一模型的调制。此时，如下设定能量，即，通过照射擦除光斑，使记录膜的温度在中间能量部分A在原子的结合能量以上未达到熔点的结晶化温度区域以便记录膜的温度能够促进记录膜的结晶化，在高的部分B达到熔点以上。另外，对于记录用光斑，使中间能量部分C成为结晶温度区域，在高能量部分D达到熔点以上。图2(a)的记录脉冲不是如图4所示的多脉冲，关于这方面的内容，在以后进行叙述。
两个光斑虽然以相同模型进行调制，但是如图1(b)所述的，由于两个光斑照射在不同的地点，所以注目光盘的某一点的情况下，被两个光斑照射的能量分为以下四种情况。
A→C；擦除用光斑的A部分202沿光斑前进方向203的方向扫描，但是，标记只有结晶化区域204的部分结晶化，并产生擦除残留。但是，因为通过接下来的记录用光斑的C部分205结晶化被促进，所以擦除残留被擦去。
A→D；虽然与①时同样，产生擦除残留，但是因为记录光斑的D部分206通过其上方，记录下标记，所以擦除残留标记被擦去。
B→C；擦除光斑的B部分207在熔解光斑中心附近的同时进行扫描。在这种情况下，因为标记的中心部分被熔解，所以热量也会传到轨道周边，标记被完全擦去。但是，由于线速度高于结晶化速度，而且，在熔解部分208再结晶化之前，光斑207经过，温度降低，所以形成可以被DC写入的非晶体209。但是，之后记录光斑的C部分210经过，非晶体209被结晶化。
B→D；与③相同，形成非晶体209，但是，由于记录光斑D部分211在其上方记录下标记，非晶体209被擦除。
在上述①～④的所有情况下，标记被完全擦去，并且能够进行改写。而且，如果按照合适的能量分割比来进行上述内容的话，则可以使擦除残留标记和被DC写入的非晶体面积几乎相同。该状态几乎与由于第一次DC照射而被非晶体化的状态相同。因此，如果利用上述方法的话，能够通过一个激光器而得到与通过两次激光照射进行擦除·记录而达到的效果相同程度的效果。
激光光束的最佳分割比根据媒体的结晶化特性以及记录敏感度不同而不同。
通过上述说明的机构，可以看出两光斑的能量分割比最好是擦除光斑的能量一方低。其理由是，由于图2(a)的能量B而残留的非晶体宽度最好小于由于记录能量D而被记录的非晶体标记的宽度。如果由于能量B而残留的非晶体具有比被记录的非晶体标记还要大的宽度的话，通过能量C擦去该非晶体是不可能的。
以下对激光光束分离机构103进行描述。说到分离光束，可以轻易想到利用衍射光栅。在这种场合，如果使用普通的衍射光栅的话，则因为相对主光束而对称产生一次折射光，所以至少会生成3束光。如图3(a)所示，如果使用左右不对称的衍射光栅的话，则能够使制作的光束为两个。可以通过衍射光栅的间距控制两束光的距离，通过衍射光栅的槽的宽度以及间距控制能量分割比。现在，如果进行如下设定，即，衍射光栅的槽宽为a、间距为d、槽的数量为N、光的波长为λ、观测点的x坐标(这里是光盘的轨道的位置)为X、衍射光栅和观测面(这里指光盘)的距离为R，如众所周知的，在X的衍射光的强度I(X)可以写成如下等式：
【数1】
I ( X ) = A u 2 U 2 = A ( sin πdv x π dv x ) 2 ( sin πaN v x sin πa v x ) 2
v x = X λR
只是，A是常数。上述函数u、U相对X振动，该行动依存于a、d。X＝0的光被称为0次衍射光，其次强度的强光称为1次衍射光。根据上面的公式了解到，可以通过a、d来控制0次衍射光和1次衍射光的强度。虽然也存在两次以上的衍射光，但是由于其与0次衍射光、1次衍射光相比强度非常弱，所以几乎可以忽略。
图3(a)虽然记述了锯齿状的衍射光栅，可如果模拟该光栅、采用如(b)的台阶形的衍射光栅也能得到相同的效果。这些都在例如Born and Wolf所著的、Principles of Optics，sixth edition，407～412页(1 980)中有所记载。
进一步，如图3(c)所示，还可以使用液晶衍射光栅。将液晶衍射光栅应用于光盘装置中的例子在Proceedings of SPIE Vol.4342，Optical DataStorage 2001，22～25页(2001)中有所记载。该方法是通过利用液晶衍射光栅来调节激光光束的中心部分和周边部分的相位，来修补由于基板厚度的不匀而产生的球面像差量。此时，仅通过电压控制液晶的定向，并照射与液晶的朝向方向相同的偏振光的场合，能够增加实效的折射率，并改变相位。
在本发明中如下使用液晶衍射光栅，即，液晶分子的定向是连续或者阶段性地、并且周期性排列。这样的衍射光栅是通过例如图3(c)的301～304所示的将液晶分子305夹在电极中的结构而实现的。利用图3(c)的上下电极之间的电压来决定液晶分子的定向。由于不在电极301～304上施加电压的情况下，液晶分子不沿图的纵方向定向，所以光不进行衍射而是一直前进。现在，在电极上施加电压，制作如图3(c)所示的液晶分子的定向。在此，如果相对图照射纵方向的直线偏振光激光的话，则仅有液晶面向纵方向的位置的实效的折射率发生变化，在没有施加电压的位置的折射率保持原样，因此与衍射光栅具有相同的效果，产生衍射光。
这样的液晶分子的定向是通过以下方法来实现的。例如，如果假设在电极301上施加5V、在302上施加1V、在303上施加-3V、在304上施加-1V的话，则可以认为上下的电压被划分为以下五个区域。
①301与303之间：8V；②301与304之间：6V；③302与303之间：4V；④302与304之间：2V；⑤上下没有电极的区域：0V
这样，可以阶段性地对电压进行空间调制，由此，可以如图3(c)所示的使液晶分子周期性地定向。进一步，如果例如减小施加在各电极上的电压，则液晶分子沿纵方向定向的力减弱，因此纵方向的实效的折射率变化就会变小，衍射效率就会降低，即，被分离的光束的能量减小。这样，可以通过在电极上施加电压来控制被分离的两个光束的能量比。
电极301～304如果按照图3(d)(e)所示制作就能够实现。这些图是俯视观察到的电极一部分的图。各电极沿着图的上下方向周期性地制作。如果如图所示制作的话，则可以轻易地在各电极上施加独立的电压。
在使用液晶衍射光栅的情况下，记录时的能量分割比能够在媒体出厂时，就预先将推荐记录能量、以及推荐能量分割比记录在媒体上，并在将媒体插入驱动器时读出该数据，并使用该能量分割比。或者，也可以在将媒体插入驱动器时，或者在记录数据之前，在光盘上的某一部分，将记录能量、擦除电平、以及能量分割比作为参数进行试验记录，找到并设定例如该改写抖动为最小的条件。另外，如下方法也是可能的，即，利用上述两种方法，在例如推荐能量分割比的±20％的范围内改变能量分割比，在其中找到改写抖动为最小的条件。推荐能量分割比根据光盘的特性不同而不同，在使用例如3∶2为最佳近似分割比的光盘时，可以在15∶8～6∶5的范围内求出最佳分割比。
本发明可以在线速度大于结晶化速度的场合使用。这意味着能够控制记录中的再结晶化。因此，与以往使用的多脉冲记录方式不同，可以通过例如单脉冲记录高品质的标记。通过采用单脉冲，可以实现激光驱动系统的简单化，进一步，可以回避如在图4(c)所述的、由于激光的上升·下降时间而引起的记录标记的品质降低。因为该理由，所以将图2(a)中记载的记录脉冲设为单脉冲。如果如图4所示的将记录脉冲下降到基础能量，前方的擦除光斑的能量级也下降到基础能量，尽管如此，上述①～④的机构也能在合适的条件下成立。这是由于在进行擦除的过程中，由于其前后的能量的投入而产生的热量被传导。该条件通过控制激光光束分离机构103中的能量分割比而达到最佳化。
如果能够通过如上述的单脉冲而进行记录的话，则对于标记的长度能够模拟地调节来记录脉冲的长度，记录控制变得容易。另外，因为基础能量变的不必要，所以驱动的激光驱动器变得简便。另外，通过抑制再结晶化，激光的上升·下降中的再结晶化减少，不依赖于激光品量的记录成为可能。这可以提高驱动制造中的成品率。通过该方式，驱动的低价格化成为可能。
在以几个不同线速度记录某个光盘的场合，如果在各线速下使记录方案、记录能量、以及两光斑的能量分割比最佳，则也可以在不同的线速度下使改写成为可能。即，如果使用上述液晶衍射光栅的话，则可以在不同的线速度下对同一光盘进行改写，因此，可以在具有以往的简便结构的光盘上进行CAV记录。
至此所述为在记录·擦除中使用双光斑的情况。这里，对于在再生中使用双光斑的情况进行叙述。再生信号中的噪声可以分为放大器噪声、激光噪声、媒体噪声。其中，放大器噪声和激光噪声的频率相关性较小，即，所谓的白噪声。现在，假设存在于信号中的噪声只有白噪声，如果将2次再生的信号相加，由于白噪声为随机的，成为
Figure A20031011503000131
倍，而信号成分成为2倍。因此，信噪比(Signal-to-noise Ratio；SNR)为
Figure A20031011503000132
倍。
如果将通过在本发明中制作的2个光斑独立得到的信号相加，则可以达到上述效果。在该情况下，由于光盘上的2个光斑的位置不同，所以在相加之前有必要使信号的时间一致。这可以通过例如使通过前方的擦除光斑而得到的信号仅延迟(两光斑的距离)÷(光盘的线速度)的时间而实现。或者，也可以根据光盘上的时钟模型计算信号的时间，利用该结果使时间一致。另外，在本方法中，再生时的两光束的能量分割比最好是1∶1。
在实际中再生信号的噪声包含了媒体噪声。媒体噪声不同于白噪声，其是根据场所而不同的成分。因此，在将两个再生信号相加时，由于媒体噪声成为2倍，所以虽然通过该方法得到的SNR在实际中小于
Figure A20031011503000141
倍，但是通过本方法确实可以提高SNR。
附图说明
图1是本发明的说明图。(a)是光学系统的说明图、(b)是媒体上的光斑位置的说明图。
图2是本发明中的激光的动作和记录膜的物理的变化的说明图。(a)是各光斑的激光调制的说明图、(b)是(a)的激光照射时的记录膜的变化的说明图。
图3是本发明中的激光光束分离机构的例子。(a)是锯齿形衍射光栅、(b)是台阶形衍射光栅、(c)是液晶衍射光栅、(d)是(c)中的电极301和302的俯视图、(e)是(c)中的电极303、304的俯视图。
图4是现有技术中的相变记录的记录方案的例子。(a)是在低线速度时、(b)是在高线速度时、(c)是在高线速度下，使记录能量和基础能量的发射时间的和为2Tw的例子。
图5是高速记录对应相变记录膜中的Sb含有量和再生光耐性的关系。横轴表示记录膜中的Sb含有率，纵轴表示在连续再生中，标记的载波电平降低1dB的时间。
图6是在具有Sb含有率为80％的记录膜的光盘上改写标记时的调制度与改写次数相关性。
图7是本发明的第一实施方式的说明图。(a)是光头的说明图、(b)是光盘的构造。
图8是本发明的第二实施方式中的光头的说明图。
图9是本发明的第三实施方式中的光头的说明图。
图10是本发明的第四实施方式中的光头的说明图。
图11是在本发明的第四实施方式中的、具有不同结晶化特性的光盘上进行1000次改写之后的抖动值。是使光束能量分割比为最佳时和、将能量分割比固定在3∶2时的测量结果；
图12是在本发明的第五实施方式的CAV记录中，在各光盘半径位置上使能量分割比为最佳的情况下和、将能量分割比固定在3∶2的情况下，进行1000次改写之后的抖动。
具体实施方式
<第一实施方式>
对于本发明的第一实施方式进行叙述。图7(a)表示第一实施方式中的光盘驱动装置的说明图。这里使用波长400nm的蓝紫色激光器作为激光器701。从激光器701发射出的直线偏振光激光在视准透镜702变成平行光，在呈如图3(b)所示的形状的台阶衍射光栅703被分离为两个光束。在此，使用记录用和擦除用的能量分割比是3∶2、在光盘上的两个光束的距离为10μm的衍射光栅。激光光在λ/4板705变成圆偏振光，经过镜子706、物镜707被照射到光盘708上。这里，物镜707的孔径数是0.85。从光盘708发出的反射光在λ/4板705变成偏振光面与入射光相差90°的直线偏振光，在偏振光束分离器704中光路被弯曲。激光光在半透明镜709被分离，一部分照射到自动调焦(AF)系统光检测器、另一部分经过镜子710照射到再生信号以及跟踪随动系统光检测器。在AF系统光检测器中检测出的信号713、以及跟踪随动系统信号712被发送到调节器714，控制透镜的位置。
图7(b)表示使用的光盘的构造。基板720是1.1mm厚的聚碳酸脂基板，并且形成了磁道间距是0.32μm、深度大约是20nm的槽。通过溅射在基板720上制作作为反射膜的Ag合金721、保护膜SiO2 722、保护膜(ZnS)80(SiO2)20 723、记录膜GeSbTe 724、保护膜(ZnS)80(SiO2)20 725，并且通过UV树脂726粘贴0.1mm聚碳酸脂板727。UV树脂的厚度是2±1μm。另外，记录膜中的Sb含有量设为76％。
在该光盘上记录了标记。记录条件是，除了线速度以外，都是在Proceedings of SPIE 4342，Optical Data Storage 2001，168～177页(2001)中记载的25GB条件下进行的。即，最短标记为2Tw、最长标记为8Tw、2Tw标记长为0.149μm。在该条件下，如果假定光盘内的全部数据和用户数据的比(数据效率)大约为82％，则直径为120mm的光盘，记录容量可以达到25GB。在该文献中，将光盘线速度定为4.92m/s、数据传送速率定为36Mbps，但是，在记录时，则将光盘线速度定为其10倍的49.2m/s。只是，在再生时，将光盘的线速度定为4.92m/s。
用现有的方法对该光盘进行改写时，在线速度为20m/s时抖动为7.1％。在高于该线速度时就会产生标记的擦除残留，初次记录是可能的，但是，改写后的抖动的测定是不可能的。
接下来，利用本发明的方法试验改写。记录脉冲不使用多脉冲，而使用单脉冲。记录nTw(n；正整数)长的标记的脉冲设为(n-0.5)Tw的长度，并且不使用基础能量。在记录脉冲中的记录能量Pw设为6mW，擦除级Pe设为2.4mW。因为预先测量光盘，得到记录光斑和擦除光斑的能量分割比为3∶2为最适，所以设定为3∶2。因此，在擦除光斑中的高能量级大约是4.0mW、中间级是1.6mW。
在该条件下进行记录时，得到的抖动值在最初记录中是6.2％，在改写之后，第10次之后是6.8％、第100次之后是6.7％、第1000次之后是7.2％、第5000次之后是7.9％。通过该方式，可以实现360Mbps的记录速度。
<第二实施方式>
图8表示本发明第二实施方式的说明图。与第一实施方式的不同点是，使用图3(c)中记载的液晶衍射光栅803代替衍射光栅703，以及将再生信号输入给液晶衍射光栅控制系统815、并且控制施加在液晶衍射光栅上的电压。在本驱动中，插入光盘，在驱动器识别出该光盘为改写型光盘时，在光盘的指定的部位改变施加在液晶衍射光栅上的电压、记录能量、擦除电平进行试记录，设定上述参数以使改写抖动为最小。
使用与第一实施方式中所述的相同的光盘以及记录再生条件。得到的抖动在最初记录中是6.2％，在改写之后，第10次之后是6.2％、第100次之后是6.2％、第1000次之后是6.5％、第5000次之后是7.5％。
<第三实施方式>
图9表示本发明的第三实施方式。与第二实施方式的不同点是，在再生中使用双光斑。记录时的液晶衍射光栅施加电压以及激光能量与第二实施方式同样确定。在再生时，控制施加在液晶衍射光栅上的电压，将2个光斑的能量分割比定为1∶1。
虽然这里使用的媒体的构造与第二实施方式的媒体的构造相同，但是这里使用的媒体轨道槽形成例如特开平10-091967中所记载的摆动槽。这里，根据摆动周期生成时钟信号，根据该信号与数据信号测定时间。根据通过2个光斑得到的信号测定各个信号的时间，根据该测定的时间通过定时电路915使通过擦除光斑而得到的信号延迟，将两个信号相加。虽然图中未表示，但是两个信号在相加前已经被数字化。
在第二实施方式中使用的记录条件下记录标号。再生与第一、二实施方式的相同，在线速4.93m/s下进行。得到的抖动在最初记录中是5.7％，在第10次改写之后是5.2％、第100次之后是5.2％、第1000次之后是5.4％、第5000次之后是6.3％。
<第四实施方式>
图10表示本发明第四实施方式的说明图。与第三实施方式的不同点为使用了高带通低噪音放大器1017。关于该放大器的说明在例如Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting 2000，PD8(2000)中有所记载。
使用与第三实施方式相同的光盘以及记录条件。这里，再生也与记录相同，以49.2m/s进行。得到的抖动在最初记录中是8.3％，在改写之后，第10次之后是7.6％、第100次之后是7.6％、第1000次之后是8.0％、第5000次之后是9.2％。这里得到的抖动值与第二实施方式相比要大一些，这是由于这里再生时的光盘线速度高于第二实施方式，因此再生信号的频带较宽，检测出了更多的系统噪音。但是，如以上所述，由于这里使用了低噪音放大器，光盘线速度提高时的抖动上升被抑制在这个程度。
另外，该驱动器的结构虽然与图7(b)相同，但是在记录膜中的Sb含有量是70％、73％、76％的三张光盘上进行记录·再生试验。这种情况下，光盘的记录再生线速度在Sb含有量为70％、73％、76％的各个光盘上分别采用12.5m/s、25m/s、43m/s。记录脉冲采用单脉冲。
对上述光盘的第1000次改写后的抖动进行测定。其结果如图11所示。这里，为了进行比较，也表示出将光束能量分割比固定在3∶2情况下进行测定的结果。通过图11可以看到，通过使能量分割比最佳化，在具有不同结晶化特性的光盘上可以得到实用的抖动值。在图11中，伴随Sb含有量增加抖动值增大的理由是由于光盘线速度增加，与上述同样，检测出了更多的系统噪音。
<第五实施方式>
在第五实施方式中使用的装置构成以及光盘虽然与第四实施方式中的相同，但是，使光盘的转速保持一定，在不同的光盘半径上进行记录。这是与CAV(Constant Angular Velocity)方式相对应的。光盘使用在第四实施方式中使用的、Sb含有量为76％的光盘。光盘转速设为8000rpm。将光盘划分为半径25～30mm、30～50mm、35～40mm、40～45mm、45～50mm、50～55mm、55～58mm的七个区域，在各个区域中，记录能量、记录脉冲以及能量分割比都与第四实施方式时同样，通过驱动器进行试验记录选择最佳。在第一～四实施方式中，记录脉冲采用单脉冲，但是为了控制内径的低线速度中的区域内的记录时的再结晶，这里包含多脉冲方式，驱动器进行记录脉冲的最佳化。其结果是，在光盘半径25～30mm内，如在现有技术中叙述的、记录能量和基础能量的发射时间的和是4Tw的记录脉冲为最佳，但是，在30mm以外的范围以单脉冲进行了记录。图12表示在各个区域中使能量分割比最佳化的情况下和、将能量分割比固定在3∶2的情况下，对在上述七个区域改写1000次后的抖动进行测定的结果。使能量分割比在各个区域中为最佳的情况下，抖动小于8.2％，但是如果固定在3∶2，尤其在光盘半径50mm以外的范围，改写抖动恶化。这是因为改写之前的记录标记没有被完全擦除。在光盘半径50mm以外的范围，如果完全擦除了标记之后进行改写的话，则可以得到小于8％的抖动。由此可以了解，在进行CAV记录中，能量分割比的最佳化是很必要的。
<第六实施方式>
本发明的第六实施方式中的驱动装置的构成以及光盘构造与第五实施方式中所使用的相同，但是不对光盘进行初始化，使用保持溅射状态(镀(as-deposited)膜)的光盘。喷镀状态是非晶体。在初次记录时，光盘全面是非晶体，前方的擦除用光斑对光盘进行初始化。在擦除用光斑通过时，该光斑的能量级处于使记录膜结晶化的中间级的场合，从存在于镀膜中的结晶核开始促进结晶化，记录膜中的一部分保持在非晶体的状态，另一部分则被结晶化。另外，在由于擦除用光斑记录膜熔解的场合，熔解的区域周围部分的一部分与在熔解后慢慢冷却的部分结晶化，其他部分仍在保持非晶体状态。因此，擦除光斑经过未被初始化的光盘上的状态与擦除光斑经过被初始化的光盘后的状态几乎是相同状态，即使不将光盘初始化，其后的记录特性也与被初始化的光盘的记录特性几乎相同。
这里，记录再生条件与第四实施方式的相同。向未初始化光盘进行初次记录之后的抖动为8.4％，在改写后可以得到与第四实施方式具有完全相同值的抖动。
因为本发明能够在改写型相变光盘上在线速度高于结晶化速度的情况下实现高速改写，所以在确保再生光耐性、保存寿命、改写次数的同时，廉价地提供一种能够在简便的记录方案下使超高速改写成为可能的驱动器。另外，由于激光的上升·下降时间的对记录的影响减少，所以提高了驱动器的成品率。本发明能够利用现有的构造简单的相变光盘，进行CAV记录。另外，通过取得通过双光斑分别得到的信号的和，可以提高信噪比。进一步，可以省去记录前的光盘的初始化工序。

Claims (9)

1.一种信息记录装置，其对具备由相变膜构成的记录层的信息记录媒体照射光而记录信息，其特征在于，具备：
光源；
分离装置，该分离装置将从上述光源发射的偏振光方向相同的激光分离成两个光束；
上述分离装置具备控制被分离的激光的能量比的激光能量比控制装置；
上述两个光束分别至少具有使上述记录层的温度达到熔点以上的第一能量、和使上述记录层的温度在原子的结合能量以上并未达到熔点的第二能量。
2.如权利要求1所述的信息记录装置，其特征在于，上述两个光束被照射在上述信息记录媒体上的相同轨道上，前方的光束是擦除用光束，后方的光束是记录用光束。
3.如权利要求1所述的信息记录装置，其特征在于，上述记录用光束的能量高于上述擦除用光束的能量。
4.如权利要求1所述的信息记录装置，其特征在于，上述分离装置是衍射光栅，上述两个光束的距离通过上述衍射光栅的间距控制，上述两个光束的能量比通过上述衍射光栅的槽的宽度以及间距控制。
5.如权利要求1所述的信息记录装置，其特征在于，上述分离装置是液晶衍射光栅，上述激光能量比控制装置通过施加在上述液晶衍射光栅上的电压来控制上述能量比。
6.如权利要求1所述的信息记录装置，其特征在于，上述能量比是根据记录在上述信息记录媒体上的信息、或者根据试记录而得到的最小抖动条件而设定的。
7.如权利要求1所述的信息记录装置，其特征在于，上述能量比是根据上述信息记录媒体的不同光盘半径的区域而设定的。
8.一种信息记录再生装置，其对具备由相变膜构成的记录层的信息记录媒体照射光来记录信息，其特征在于，具有：
光源；
分离装置，该分离装置将从上述光源发射的偏振光方向相同的激光分离成两个光束；
上述分离装置具备控制被分离的激光的能量比的激光能量比控制装置；
上述两个光束分别至少具有使上述记录层的温度达到熔点以上的第一能量、和使上述记录层结晶化的能量；
光检测装置，该光检测装置检测来自上述信息记录媒体的上述两个光束的反射光；
信号相加装置，该信号相加装置通过上述光检测装置将得到的两个光束的反射光变换成信号并进行相加。
9.如权利要求8所述的信息记录再生装置，其特征在于，在再生时，上述能量比是1∶1。
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