光學信息記錄再現設備和光學信息記錄再現方法

專利名稱：光學信息記錄再現設備和光學信息記錄再現方法
技術領域：
本發明涉及能夠通過將光束發射到介質來對信息進行記錄和再現的光學信息記錄再現設備和光學信息記錄再現方法。
背景技術：
已經建議了通過將高功率激光束會聚在具有體形狀光學信息記錄介質上并且使得焦點附近的記錄層的材料改變性質來執行信息的體積記錄的光學記錄方法(例如， JAL Seiji Kobayashi, Kimihiro Saito, Takashi Iwamura, Hisayuki Yamatsu, Toshihiro Horigome, Mitsuaki Oyamada, Kunihiko Hayashi， Daisuke Ueda, Norihiro Tanabe and Hirotaka Miyamoto, Tech. Digest of ISOM' 09，Th-I-Ol (2009))。根據本方法，可以使用廉價的便宜介質來執行體積記錄(volume recording)，并且實現低成本和大容量光學記錄。在本光學記錄方法中，記錄介質具有雙光子吸收特性是特別優選的。因為雙光子吸收特性僅在光功率密度非常高的區域中顯示出來，所以僅在焦點附近吸收記錄光。因此， 記錄介質的其他區域不受到衰減。因此，因為記錄光束可以在記錄介質中任意地到達任何深度位置，所以可以有效地執行體積記錄。在光學記錄中，考慮了通過在會聚到介質的光束的焦點附近發生雙光子吸收的光束能量而以熱的方式或消融(ablation)方式形成空隙(空孔)(例如，見Eugene G. Gamaly,Saulius Juodkazis,Koichi Nishimura,and Hiroaki Misawa,Phys. Rev. B 73, 214101(2006))ο除了將紅外脈沖激光器用在記錄中的情況之外，已經報道了通過紅外CW激光器實現雙光子吸收記錄(例如，見 Min Gu and Daniel Day, Opt. Letters, 24，5 (1999))。

發明內容
在上述光學記錄方法中，假設具有405nm附近的波長的藍色激光器被用在記錄和再現中，以改善記錄密度。然而，一般來說，由藍色光進行的雙光子吸收的效率(雙光子吸收的截面積)被認為比紅色光或紅外光低得多。此外，有實用價值的材料是不公知的。因此，根據相關技術的方法難以利用具有好的雙光子吸收特性的記錄材料實現高記錄傳輸率。此外，在改善記錄密度的方面，當對記錄在光學信息記錄介質中的信息進行再現時，有利地使用具有在405nm附近的光學波長的藍色光。期望提供能夠實現高的記錄傳輸率并且再現以高密度記錄的信息的光學信息記錄再現設備和光學信息記錄再現方法。根據本發明的實施例，提供了一種光學信息記錄再現設備，包括第一光束源和第二光束源，該第二光束源發射比第一光束源波長更短的光束。該光學信息記錄再現設備還包括物鏡，其把來自第一光束源和第二光束源的光束會聚到光學信息記錄介質上；光束檢測單元，其檢測從光學信息記錄介質反射的光束。當在光學信息記錄介質中記錄信息時， 從第一光束源發射記錄光束，并從第二光束源發射用來產生用于對物鏡的位置進行控制的信號的光束。在對于光學信息記錄介質的信息進行再現時，從第二光束源發射再現光束。根據本發明的另一個實施例，提供了一種光學信息記錄再現方法，包括當在光學信息記錄介質中記錄信息時，從第一光束源發射記錄光束，并且從第二光束源發射比從第一光束源發射的記錄光波長更短的光束并產生用于對物鏡的位置進行控制的信號。該光學信息記錄再現方法還包括在對信息進行再現時，從第二光束源發射比從第一光束源發射的記錄光波長更短的光束并讀取記錄在光學信息記錄介質中的信息。根據在本發明的實施例中的光學信息記錄再現設備和光學信息記錄再現方法，第一光束源發射比再現光束波長更長的記錄光束，第二光束源發射比記錄光束波長更短的再現光束。通過從第一光束源發射比再現激光束波長更長的記錄光束，可以將具有良好的雙光子吸收特性的記錄材料應用到記錄介質，從而實現高的記錄傳輸率。此外，通過從第二光束源發射比記錄光束波長更短的再現光束，可以讀取由于雙光子吸收而以高密度記錄的信息。此外，當使用第一光束源在記錄介質中記錄信息時，可以使用從第二光束源發射的具有更短波長的光束來以高精確度控制物鏡的位置。根據本發明的實施例，可以提供能夠實現高的記錄傳輸率并且再現以高密度記錄的信息的光學信息記錄再現設備和光學信息記錄再現方法。


圖1是根據本發明的第一實施例的光學信息記錄再現設備的整體構造的圖；圖2是根據本發明的第一實施例的光學信息記錄再現設備的信號處理單元的構造的圖；圖3是由根據本發明的第一實施例的光學信息記錄再現設備執行的記錄方法的圖；圖4是由根據本發明的第一實施例的光學信息記錄再現設備執行的再現方法的圖；圖5是根據本發明的第二實施例的光學信息記錄再現設備的整體構造的圖；圖6是由根據本發明的第二實施例的光學信息記錄再現設備執行的記錄方法的圖；圖7是由根據本發明的第二實施例的光學信息記錄再現設備執行的再現方法的圖；并且圖8是由根據本發明的第二實施例的光學信息記錄再現設備執行的再現方法的圖。
具體實施例方式下文中描述了本發明的實施例。然而本發明的實施例不限于以下示例。將會按照以下順序描述實施例。1.光學信息記錄再現設備的第一實施例2.光學信息記錄再現設備的第二實施例
1.光學信息記錄再現設備的第一實施例光學信息記錄再現設備的構造的示例下文中，將會描述根據本發明的第一實施例的光學記錄方法。圖1示出了與根據實施例的光學記錄方法相關的光學信息記錄再現設備的整體構造。圖1中示出的光學信息記錄再現設備包括作為第一光束源的第一激光束源11和作為第二光束源的第二激光束源21。來自第一激光束源11的第一激光束和來自第二激光束源21的第二激光束被發射到光學信息介質41。沿著第一激光束源11的光路Ll設置第一準直透鏡12、第一中繼透鏡14、反射鏡 19和第一四分之一波片(QWP) 18。沿著第二激光束源21的光路L2設置第二準直透鏡22、偏振分束器23、光學衰減器四、第二中繼透鏡M和第二四分之一波片(QWP) 28。沿著從偏振分束器23分開的光路設置第五會聚透鏡39和光電檢測器(PD)37，光電檢測器(PD) 37作為檢測從光學信息記錄介質41反射的光束的光學檢測單元。反射第一激光束并透射第二激光束的分色鏡(DCM) 35設置在第一激光束源11的光路Ll與第二激光束源21的光路L2之間的交點處。此外，沿著兩個光在分色鏡35中彼此結合后的光路設置物鏡單元31、光學信息介質41和主軸電機42。第一激光束源11是配置為在光學信息記錄介質41中記錄信息的光束源。第一激光束源11是以預定時間間隔產生超短脈沖激光束的激光束源。超短脈沖是持續時間為飛秒到皮秒量級的脈沖。例如，Ti:s(摻鈦藍寶石)的晶體被用作激光器介質。從第一激光束源11發射的第一激光束是處于線偏振狀態的激光束。第一激光束的波長λ 1是 600nm ^ λ 1 ^ 700nm的紅色光的波長或者是730nm ^ λ 1 ^ 830nm的紅外光的波長。在使用上述雙光子吸收來記錄信息時，形成在光學信息記錄介質41的記錄層中的空隙(記錄標記)的尺寸由許多參數決定，諸如光斑直徑、介質的光吸收特性、介質的粘滯彈性(viscous elasticity)以及記錄光的峰值功率。可以考慮通過優化這些參數來充分地形成比記錄光斑的直徑更小的空隙。因為雙光子吸收的效率最初與光強的平方成比例地增加，所以記錄光斑的直徑必須小于光強分布中確定的光斑的直徑，根據現有技術，這被認為在光盤中是重要的。考慮到由于這個原因，即使在使用具有比用在根據現有技術的BD(藍光盤注冊商標)中的405nm的藍光波長更長的激光束(例如，具有640nm波長的紅外激光束)來執行記錄時，也可以實現與BD相同的面內記錄密度。另一方面，在對信息進行再現時，也有必要確保與BD相同的光學分辨率，以讀取以與BD相同的密度記錄的標記線。因此，具有例如405nm波長的藍色激光束被優選地用作再現激光束。第一準直透鏡12使得從第一激光束源11發射的第一激光束可以是平行光并且將平行光發射到第一中繼透鏡14。第一中繼透鏡14包括第一會聚透鏡15、第一致動器16和第三會聚透鏡17。第一致動器16使第一會聚透鏡15移位，隨后，被移位的第一會聚透鏡15和第三會聚透鏡17根據預定的發散或會聚狀態來調整激光束，以將激光束發射到第一 QWP 18。根據由第一中繼透鏡14調整的光通量(light flux)的發散或會聚狀態，沿著光學信息記錄介質41的記錄層的深度方向控制第一激光束的焦點位置，從而控制形成在記錄層中的空隙的深度。第二激光束源21發射比第一激光束源11波長更短的第二激光束。第二激光束源 21是被構造為再現記錄在光學信息記錄介質41中的信息的光束源。在使用第一激光束源 11向光學信息記錄介質41中記錄信息時，從第二激光束的、由光學信息記錄介質41反射的反射光來產生用于控制物鏡單元31的位置控制誤差信號。第二激光束源21 (例如，藍色半導體激光器)發射處于線偏振狀態的激光束。從第二激光束源21發射的激光束的波長λ 2比從第一激光束源11發射的激光束的波長λ 1 更短。例如，波長λ 2是在這樣的范圍內350nm彡λ 2彡450nm。第二準直透鏡22使得從第二激光束源21發射的激光束可以是平行光。作為平行光的第二激光束被發射到偏振分束器23和光學衰減器29。第二偏振分束器23和光學衰減器四使得第二激光束透過并且將第二激光束發射到第二中繼透鏡對。偏振分束器23在反射面處反射從光學信息記錄介質41反射來的激光束，并且將經反射的激光束發射到光電檢測器37。從偏振分束器23發射的激光束被第五會聚透鏡39 會聚，并且入射到光電檢測器37上。光電檢測器37接收從光學信息記錄介質41反射的激光束并且將光電轉換信號提供給信號處理單元43。如圖2所示，信號處理單元43包括受光信號放大器43A、增益轉換器43B、伺服誤差信號生成器43C和驅動信號生成器43D。受光信號放大器43A對由光電檢測器37光電轉換的信號進行電放大。此時，因為在記錄過程中從光學信息記錄介質41反射的激光束的強度與在再現過程中不同，所以光電轉換的信號的強度彼此不同。因此，有必要使得增益轉換器43B改變記錄和再現過程中的電增益的設置。具體地，增益轉換器4 改變受光信號放大器43A的放大因數，以使其在記錄過程中比在再現過程中更低。伺服誤差信號生成器43C從由受光信號放大器43A放大的信號產生各種檢測信號。例如，在信息被記錄在光學信息記錄介質41中時，伺服誤差信號生成器43C根據例如單點法來產生循軌誤差信號(TE)并且根據象散法來產生聚焦誤差信號(FE)。這些所產生的信號被提供給驅動信號生成器43D并且產生用來控制第三致動器33的驅動信號。此外， 基于驅動信號來控制第三致動器33，以使得物鏡32移位。當對于光學信息記錄介質41中的信息進行再現時，信號處理單元43基于檢測信號來產生再現信號(RF)。第二中繼透鏡M包括第二會聚透鏡25、第二致動器沈和第四會聚透鏡27。第二致動器26使得第二會聚透鏡25移位，使得通過第二會聚透鏡25和第四會聚透鏡27來根據預定發散或會聚狀態調整激光束，并將經調整的激光束發射到第二四分之一波片(QWP) 28。 根據由第二中繼透鏡M調整的平行光通量的發散或會聚狀態，控制第二激光束在光學信息記錄介質41中的焦點深度。從第一中繼透鏡14發射到第一 QWP 18的第一激光束被從線偏振光轉換為圓偏振光，并且之后圓偏振光被發射到分色鏡35。第二激光束入射到第二 QWP觀上，被從線偏振光轉換為圓偏振光并且之后被發射到分色鏡35。
分色鏡35使用波長差來令第二激光束通過并且使得第一激光束從反射表面反射。分色鏡35通過使得激光束通過和反射到物鏡單元31來使得第一激光束源的光路Ll 和第二激光束源的光路L2彼此結合并且將光發射到物鏡單元31。物鏡單元31包括物鏡32和使得物鏡32移位的第三致動器33。從分色鏡35發射的第一和第二激光束入射到物鏡32上。物鏡32將入射的第一和第二光會聚，以使得第一和第二光聚焦到與光學信息記錄介質41相同的軸上。通過以下方式來由物鏡32調整焦點位置基于來自上述驅動信號生成器43D的驅動信號來控制第三致動器33并且使物鏡32 移位。當在記錄過程中產生用于物鏡32的位置控制信號時，使用從光學信息記錄介質 41的基準層反射的第二激光束。光學信息記錄介質41的基準層主要由金屬層或電介質層構造。基準層的反射率等于或大于約數個百分數。另一方面，當在再現過程中產生用于物鏡32的位置控制信號時，使用從光學信息記錄介質41的記錄標記RM反射的第二激光束。記錄標記RM由形成在記錄層中的空孔形成。因此，由于具有接近1的反射率的空孔與具有接近1. 5的反射率的記錄層的材料之間的界面，發生記錄標記的反射，其中，記錄層的材料圍繞空孔。第二激光束在該界面上的反射率比低得多。即，與在上述記錄過程中基準層的反射率相比，在再現過程中的反射率約為數十分之一。因此，從光學信息記錄介質41反射的激光束數的強度在記錄過程中高而在再現過程中低。因此，為了使得相同的光學系統在記錄過程和再現過程中穩定地處理的反射光， 光學衰減器四有必要在記錄過程中使得由光電檢測器37檢測的光束量衰減，以使得與在再現過程中的反射光的光束量相同。或者，為了使得相同的電子電路在記錄過程和再現過程中穩定地處理反射光，有必要將通過由光電檢測器37接收反射光而產生的電信號的放大因數降低到再現過程中的數十分之一。光學信息記錄介質的構造示例體積記錄式光學信息記錄介質被用作光學信息記錄介質41。例如，體積記錄式光學信息記錄介質是光盤，該光盤在中央部分具有孔并且具有直徑120mm、厚度1. 2mm的盤形狀。如圖3所示，舉例來說，光學信息記錄介質41包括形成在襯底48上的基準層45和形成在基準層45上的記錄層44。記錄層44由樹脂制成，該樹脂具有與用于記錄的第一激光束反應的光學反應性。 在發射用于記錄的第一激光束時，在第一激光束光斑的焦點位置處通過具有光學反應性的樹脂的沸騰或分解產生氣泡等。由于氣泡等的產生而在記錄層44的空孔中形成記錄標記冊。基準層45由電介質多層等構成，并且被構造為反射激光束。在基準層45中，形成循軌伺服引導槽。具體地，通過突出的岸臺和凹陷的凹槽形成螺旋軌道。具有用于每個預定記錄單元的一系列編號的地址被附加到軌道并且在信息記錄或再現時由地址來指定軌道。在光學信息記錄介質41中，優選地將記錄層44形成在光學信息記錄介質的光入射側上，并且基準層45形成在與記錄層的入射側相反的那一側上。在記錄過程中，空孔(記錄標記RM)通過第一激光束形成在記錄層44中并且用于控制物鏡33的位置的記錄信號由從基準層45反射的第二激光束產生。在再現過程中，再現信號和用于控制物鏡33的位置的信號通過從形成在記錄層44中的空孔(記錄標記RM) 反射的第二激光束產生。當在光學信息記錄介質41中基準層45形成為比記錄層44更接近光的入射側時，第二激光束的一部分在再現過程中不一定從基準層45反射，由此減小到達記錄層44的記錄標記RM的激光束的光束量。空孔的反射率約為0. 2%，并且因此較低。 因此，因為第二激光束的一部分從基準層45反射，所以擔心再現的信號的SNR(信噪比)劣化。因此，關于光學信息記錄介質41，優選地記錄層44形成為比基準層45更加接近光學信息記錄介質41的入射側。記錄方法之后，將要在下文中描述使用上述光學信息記錄再現設備10在光學信息記錄介質41中記錄信息的方法。在記錄過程中，如圖1所示，用于記錄的第一激光束源11發射第一激光束，其為具有大峰值功率的線偏振脈沖激光束。之后，第一準直透鏡12使得第一激光束可以是平行光并且第一中繼透鏡14調整激光束的光束的期望的發散或會聚狀態。被調整了光束的發散或會聚狀態的第一激光束由反射鏡19反射，由第一 QWP 18轉換為圓偏振光，由分色鏡35 反射并且之后入射到物鏡32上。如圖3所示，由物鏡32會聚的第一激光束Lr發射到光學信息記錄介質41的記錄層44上。此時，雙光子吸收發生在記錄層44中的第一激光束Lr的會聚位置處，并且因此形成記錄標記冊。此外，根據由第一中繼透鏡14調整的光束的發散或會聚狀態，記錄層44中第一激光束Lr所會聚到的深度不同。因此，第一中繼透鏡14根據所形成的記錄標記RM的記錄深度來調整第一激光束的發散或會聚狀態。因此，因為可以通過設置在記錄光路中的中繼透鏡來改變記錄光在記錄層44中沿著深度方向的焦點位置，所以記錄光被聚焦在光學信息記錄介質41的記錄層44的期望深度，以記錄信息。在將信息記錄在高速旋轉的光學信息記錄介質中時，有必要以高精確度控制控制物鏡的位置。因此，在記錄過程中，如圖1所示，第二激光束源21發射線偏振的第二激光束。 之后，第二準直透鏡22使得第二激光束可以是平行光，光學衰減器四和偏振分束器23使得第二激光束穿過，并且之后第二中繼透鏡M根據期望的發散或會聚狀態調整激光束的光束。被根據發散或會聚狀態調整了光束的第二激光束被第二 QWP觀轉換為圓偏振光，穿過分色鏡35并且之后入射到物鏡32上。如圖3所示，由物鏡32會聚的第二激光束Lb發射到光學信息記錄介質41的基準層45上。在從激光束的入射側觀察時，光學信息記錄介質41的基準層45被設置為比記錄層44更加向內。由第二中繼透鏡M根據光束的發散或會聚狀態調整第二激光束Lb，使其聚焦到基準層45中。之后，從基準層45反射的第二激光束Lb沿著光路L2以相反方向返回，穿過物鏡32和分色鏡35，并且之后入射到第二 QWP觀上。在第二 QWP觀中，使得從光學記錄介質41反射的、具有相反相位的圓偏振光成為這樣的線偏振光該線偏振光的偏振平面與從第二激光束源21發射的第二激光束的偏振平面相比差90度。激光束穿過第二中繼透鏡M并且入射到光學衰減器四上。在光學衰減器四中，從光學信息記錄介質41反射的光的光束量被衰減，以使其在記錄過程和再現過程中相同，如下文中所述。通過被衰減而具有期望光束量的激光束從光學衰減器四入射到偏振分束器23上。之后，激光束被從偏振分束器23的反射表面反射并且發射到第五會聚透鏡39。激光束由第五會聚透鏡39會聚并且入射到光電檢測器37上。經光電轉換的信號被提供給信號處理單元43。之后，在信號處理單元43中，受光信號放大器43A對由光電檢測器37光電地轉換的信號進行放大。此時，增益轉換器4 設置電增益，使得電增益比在再現過程中更低。根據與一般光盤相同的方法，伺服誤差信號生成器43C從由受光信號放大器43A放大的信號產生聚焦誤差信號(FE)和循軌誤差信號(TE)。所產生的信號被提供給驅動信號生成器43D以產生用于控制第三致動器33的驅動信號。基于驅動信號來控制目鏡單元31的第三致動器33，以控制物鏡32。根據上述方法，可以在使用從第一激光束源11發射的第一激光束Lr來在信息記錄介質41中實現記錄。此外，在記錄過程中，可以使用從第二激光束源21發射的第二激光束來以高精確度控制物鏡32的位置。再現方法之后將會使用上述光學信息記錄生產設備10來再現記錄在光學信息記錄介質41 中的記錄方法。在再現過程中，如圖1所示，線性偏振第二激光束從第二激光束源21發射。之后第二準直透鏡22使得第二激光束可以是平行光，偏振分束器23使得第二激光束穿過并且之后第二中繼透鏡M根據期望的發散或會聚狀態來調整激光束的亮度。根據發散或會聚狀態而調整了光束的第二激光束被第二 QWP 28轉換為圓偏振光，穿過分色鏡35，并且之后入射到物鏡32上。如圖7所示，由物鏡32會聚的第二激光束Lb被發射到光學信息記錄介質41的記錄層44。之后，通過物鏡32將第二激光束Lb會聚到形成在記錄層44中的記錄標記RM上。 通過上述第二中繼透鏡M調整第二激光束Lb在記錄層44中的焦點深度。之后，從記錄標記RM反射的第二激光束Lb沿著光路L2以相反方向返回，穿過物鏡32和分色鏡35，并且之后入射到第二 QWP 28上。在第二 QWP 28中，使得從光學記錄介質41反射的、具有相反相位的圓偏振光成為這樣的線偏振光該線偏振光的偏振平面與從第二激光束源21發射的第二激光束的偏振平面相比差90度。激光束穿過第二中繼透鏡M 并且入射到偏振分束器23上。之后，激光束被從偏振分束器23的反射表面反射，由第五會聚透鏡39會聚，入射在光電檢測器37上并且被光電轉換。因此，由于基于從記錄標記RM 改變的光學常數而引起的反射率的差異，可以再現記錄在光學信息記錄介質41中的信息。從記錄標記RM反射的光由光電檢測器37進行光電轉換并且由受光信號放大器 43A電放大。此時，增益轉換器4 設置電增益，使得電增益比記錄過程中的電增益更高。 根據與一般光盤相同的方法，伺服誤差信號生成器43C從由受光信號放大器43A放大的信號產生聚焦誤差信號(FE)和循軌誤差信號(TE)。所產生的信號被提供給驅動信號生成器 43D以產生用于控制第三致動器33的驅動信號。基于驅動信號來控制第三致動器33，以控制物鏡32。如上所述，在根據本實施例的光學信息記錄再現設備10中，當在體積記錄型光學信息記錄介質中記錄信息時，第一激光束源發射記錄激光束并且第二激光束源發射用于控制物鏡的位置的光。在再現過程中，第二激光束源發射再現激光束和用于控制物鏡的位置光。
通過從第一激光束源發射具有比再現激光束更長的波長的記錄激光束，具有良好的雙光子吸收特性的記錄材料被應用于記錄介質，由此實現高的記錄傳輸率。此外，通過從第二激光束源發射具有短波長的再現激光束，可以讀取由于雙光子吸收而以高密度記錄的 fn息ο此外，當在記錄介質中使用第一激光束源記錄信息時，可以使用從第二激光束源發射的具有短波長的激光束來以高精確度控制物鏡的位置。通過在用于信息記錄的第一激光束源中使用具有例如約650nm的波長λ 1的第一激光束，更多種類材料可以應用到光學信息記錄介質的記錄層，其中該光學信息記錄介質的記錄層適合于有效率的長波長的雙光子吸收。因為可以使用雙光子吸收效率更高的紅色光或紅外光來記錄信息，所以可以在再現過程中使用紅色光，通過使用紅色光，可以對高密度記錄介質中的信息進行再現。此外，在記錄的伺服控制中可以使用用于記錄的藍色光。2.光學信息記錄再現設備的第二實施例光學信息記錄再現設備的構造的示例之后，將會描述根據本發明的第二實施例的光學記錄方法。圖5示出了與根據實施例的光學記錄方法相關的光學信息記錄再現設備的整體構造。圖5中示出的光學信息記錄再現設備包括作為第一光束源的第一激光束源46和作為第二光束源的第二激光束源21。來自第一激光束源46的第一激光束和來自第二激光束源21的第二激光束被發射到光學信息介質41。沿著第一激光束光束源46的光路Ll設置第一準直透鏡12、第一偏振分束器13、 第一中繼透鏡14、反射鏡19和第一四分之一波片(QWP) 18。沿著從第一偏振分束器13分開的光路設置第六會聚透鏡47和光電檢測器(PD)36，光電檢測器(PD)36作為檢測從光學信息記錄介質41反射的光的光學檢測單元。沿著第二激光束光束源21的光路L2設置第二準直透鏡22、偏振分束器23、光學衰減器四、第二中繼透鏡M和第二四分之一波片(QWP) 28。沿著從偏振分束器23分開的光路設置第五會聚透鏡39和光電檢測器(PD)37，光電檢測器(PD) 37作為檢測從光學信息記錄介質41反射的光的光學檢測單元。反射第一激光束并且使得第二激光束穿過的分色鏡(DCM) 35設置在第一激光束源46的光路Ll與第二激光束源21的光路L2之間的交點處。此外，沿著兩個光在分色鏡 35中彼此結合的光路設置物鏡單元31、光學信息介質41和主軸電機42。第一激光束源46是用于在光學信息記錄介質41中記錄信息的光束源。例如，第一激光束源46是紅外半導體激光器。從第一激光束源46發射的激光束的波長λ 比從第二激光束源21發射的激光束的波長λ 2更長，并且是600nm ^ Al^ 700nm的紅色光的波長或者是730nm彡λ 1彡830nm的紅外光的波長。從第一激光束源46發射的第一激光束是線偏振狀態的激光束。關于使用上述雙光子吸收執行信息記錄，考慮到由于這個原因，即使在使用具有比405nm更長波長的激光束(例如，具有640nm波長的紅外激光束)來執行記錄時，也可以實現與BD(藍光盤注冊商標)相同的面內記錄密度。另一方面，在對信息進行再現時，也有必要確保與BD相同的光學分辨率，以讀取以與BD相同的密度記錄的標記線。因此，具有例如405nm波長的藍色激光束被優選地用作再現激光束。第一準直透鏡12使得從第一激光束源46發射的第一激光束可以是平行光并且將平行光發射到第一偏振分束器13。第一偏振分束器13使得來自第一準直透鏡12的第一激光束透過，并且將第一激光束發射到第一中繼透鏡14。第一偏振分束器13對從光學信息記錄介質41反射的激光束進行反射，并且將所反射的激光束發射到第一光電檢測器36。從第一偏振分束器13發射的激光束被第六會聚透鏡47會聚并且入射到第一光電檢測器36。第一光電檢測器36接收從光信息記錄介質41反射的激光束，執行光電轉換以產生與所接收的激光束量相對應的各種類型的檢測信號并且將經光電轉換的信號發送到第一信號處理單元46。例如，當對光學信息記錄介質41的信息進行再現時，第一信號處理單元46根據例如單點法來基于檢測信號產生循軌誤差信號(TE)并且根據象散法來產生聚焦誤差信號 (FE)。這些所產生的信號被提供給驅動控制單元(未示出)。之后，驅動控制單元基于誤差信號和聚焦誤差信號來控制第三致動器33，以使得物鏡32移位。第一中繼透鏡14包括第一會聚透鏡15、第一致動器16和第三會聚透鏡17。第一致動器16使得第一會聚透鏡15移位，并且之后被移位的第一會聚透鏡15和第三會聚透鏡 17根據預定的光束的發散或會聚狀態來調整激光束，以將激光束發射到第一 QWP 18。根據由第一中繼透鏡14調整的平行光通量的發散或會聚狀態，沿著光學信息記錄介質41的記錄層的深度方向控制第一激光束的焦點位置，從而控制形成在記錄層中的空隙的深度。第二激光束源21發射波長比第一激光束源46更短的第二激光束。第二激光束源 21是被構造為再現記錄在光學信息記錄介質41中的信息的光束源。在使用第一激光束源 46向光學信息記錄介質41中記錄信息時，從第二激光束的、由光學信息記錄介質41反射的反射光來產生用于控制物鏡單元31的位置控制誤差信號。例如，第二激光束源21是藍色半導體激光器。從第二激光束源21發射的激光束的波長λ 2比從第一激光束源46發射的激光束的波長λ 1更短。例如，波長λ 2是在這樣的范圍內350nm彡λ 2彡450nm。第二準直透鏡22使得從第二激光束源21發射的激光束可以是平行光。作為平行光的第二激光束被發射到偏振分束器23和光學衰減器29。第二偏振分束器23和光學衰減器四使得來自第二準直透鏡22的第二激光束透過并且將第二激光束發射到第二中繼透鏡 24。偏振分束器23在反射表面處反射從光學信息記錄介質41反射來的激光束，并且將經反射的激光束發射到光電檢測器37。從偏振分束器23發射的激光束被第五會聚透鏡 39會聚，并且入射到光電檢測器37上。 光電檢測器37接收從光學信息記錄介質41反射的激光束并且將光電轉換信號提供給信號處理單元43。如圖2所示，信號處理單元43包括受光信號放大器43A、增益轉換器43B、伺服誤差信號生成器43C和驅動信號生成器43D。受光信號放大器43A對由光電檢測器37光電轉換的信號進行電放大。此時，因為在記錄過程中從光學信息記錄介質41反射的激光束的強度與在再現過程中不同，所以光電轉換的信號的強度彼此不同。因此，有必要使得增益轉換器4 來改變記錄和再現過程中的電增益的設置。具體地，增益轉換器4 改變受光信號放大器43A的放大因數，以使其在記錄過程中比在再現過程中更低。伺服誤差信號生成器43C從由受光信號放大器43A放大的信號產生各種檢測信號。例如，在信息被記錄在光學信息記錄介質41中時，伺服誤差信號生成器43C根據例如單點法來產生循軌誤差信號(TE)并且根據象散法來產生聚焦誤差信號(FE)。這些所產生的信號被提供給驅動信號生成器43D并且產生用來控制第三致動器33的驅動信號。此外， 基于驅動信號來控制第三致動器33，以使得物鏡32移位。當對于光學信息記錄介質41中的信息進行再現時，信號處理單元43基于檢測信號來產生再現信號(RF)。第二中繼透鏡M包括第二會聚透鏡25、第二致動器沈和第四會聚透鏡27。第二致動器26使得第二會聚透鏡25移位，通過第二會聚透鏡25和第四會聚透鏡27來根據預定發散或會聚狀態調整激光束，并將經調整的激光束發射到第二四分之一波片(QWP) 28。根據由第二中繼透鏡M調整的平行光通量的發散或會聚狀態，控制第二激光束在光學信息記錄介質41中的焦點深度。第一激光束入射到第一 QWP 18上，被從線偏振光轉換為圓偏振光并且之后被發射到分色鏡35。第二激光束入射到第二 QWP觀上，被從線偏振光轉換為圓偏振光并且之后被發射到分色鏡35。分色鏡35使用波長差來令第二激光束通過并且使得第一激光束從反射表面反射。分色鏡35通過使得激光束通過和反射到物鏡單元31來使得第一激光束源的光路Ll 和第二激光束源的光路L2彼此結合并且將光發射到物鏡單元31。物鏡單元31包括物鏡32和使得物鏡32移位的第三致動器33。從分色鏡35發射的第一和第二激光束入射到物鏡32上。物鏡32將入射的第一和第二激光束會聚，以使得第一和第二光聚焦到與光學信息記錄介質41相同的軸上。通過以下方式來由物鏡32調整焦點位置基于上述循軌誤差信號和聚焦誤差信號來控制第三致動器33并且使物鏡32移位。當在記錄過程中產生用于物鏡32的位置控制信號時，使用從光學信息記錄介質 41的基準層反射的第二激光束。光學信息記錄介質41的基準層主要由金屬層或電介質層構造。基準層的反射率等于或大于約數個百分數。另一方面，當在再現過程中產生用于物鏡32的位置控制信號時，使用從光學信息記錄介質41的記錄標記反射的第二激光束。記錄標記由形成在記錄層中的空孔形成。因此，由于具有接近1的反射率的空孔與具有接近1. 5的反射率的記錄層的材料之間的界面， 發生記錄標記的反射，其中，記錄層的材料圍繞空孔。第二激光束在該界面上的反射率比
低得多。即，與在上述記錄過程中來自基準層的反射率相比，在再現過程中的反射率約為數十分之一。因此，從光學信息記錄介質41反射的激光束數的強度在記錄過程中高而在再現過程中低。因此，為了使得相同的光學系統在記錄過程和再現過程中穩定地處理的反射光， 光學衰減器四有必要在記錄過程中使得由光電檢測器37檢測的光束量衰減，以使得與在再現過程中的反射光的光束量相同。或者，為了使得相同的電子電路在記錄過程和再現過程中穩定地處理反射光，有必要將通過由光電檢測器37接收反射光而產生的電信號的放大因數降低到再現過程中的數十分之一。如上文中參照圖3描述的，包括形成在襯底48上的基準層45和形成在基準層45 上的記錄層44的體積記錄型光學信息記錄介質被用作光學信息記錄介質41。記錄層44由樹脂制成，該樹脂具有與用于記錄的第一激光束反應的光學反應性。 在發射用于記錄的第一激光束時，在第一激光束光斑的焦點位置處通過具有光學反應性的樹脂的沸騰或分解產生氣泡等。由于氣泡等的產生而在記錄層44的空孔中形成記錄標記冊。基準層45由電介質多層等構成，并且被構造為反射激光束。在基準層45中，形成循軌伺服引導槽。具體地，通過突出的岸臺和凹陷的凹槽形成螺旋軌道。具有用于每個預定記錄單元的一系列編號的地址被附加到軌道并且在信息記錄或再現時由地址來指定軌道。在光學信息記錄介質41中，優選地將記錄層44形成在光學信息記錄介質的光入射側上，并且基準層45形成在與記錄層的入射側相反的那一側上。記錄方法之后，將要在下文中描述使用上述光學信息記錄再現設備20在光學信息記錄介質41中記錄信息的方法。在記錄過程中，如圖5所示，用于記錄的第一激光束源46發射第一激光束。之后， 第一準直透鏡12使得第一激光束可以是平行光，平行光穿過第一偏振分束器13并且之后第一中繼透鏡14調整激光束的光束的期望的發散或會聚狀態。被調整了光束的發散或會聚狀態的第一激光束由反射鏡19反射，由第一 QWP 18轉換為圓偏振光，由分色鏡35反射并且之后入射到物鏡32上。如圖6所示，由物鏡32會聚的第一激光束Lr發射到光學信息記錄介質41的記錄層44上。此時，雙光子吸收發生在記錄層44中的第一激光束Lr的會聚位置處，并且因此形成記錄標記冊。此外，根據由第一中繼透鏡14調整的光束的發散或會聚狀態，記錄層44中第一激光束Lr所會聚到的深度不同。因此，第一中繼透鏡14根據記錄標記RM所形成的記錄深度來調整第一激光束的發散或會聚狀態。因此，因為可以通過設置在記錄光路中的中繼透鏡來沿著深度方向改變記錄光在記錄層44中的焦點位置，所以將記錄光聚焦在光學信息記錄介質41的記錄層44的期望深度，以記錄信息。如圖5所示，使用第二激光束源21來以高精確度控制物鏡的位置。在記錄過程中，如圖5所示，第二激光束源21發射線偏振的第二激光束。之后，第二準直透鏡22使得第二激光束可以是平行光，光學衰減器四和偏振分束器23使得第二激光束穿過，并且之后第二中繼透鏡M調整激光束的光束的期望的發散或會聚狀態。被根據光束的發散或會聚狀態調整的第二激光束被第二 QWP 28轉換為圓偏振光，穿過分色鏡35 并且之后入射到物鏡32上。如圖6所示，由物鏡32會聚的第二激光束Lb發射到光學信息記錄介質41的基準層45上。在從激光束的入射側觀察時，光學信息記錄介質41的基準層45被設置為比記錄層44更加向內。由第二中繼透鏡M根據光束的發散或會聚狀態調整第二激光束Lb，使其
13聚焦到基準層45中。之后，從基準層45反射的第二激光束Lb沿著光路L2以相反方向返回，穿過物鏡32和分色鏡35，并且之后入射到第二 QWP觀上。在第二 QWP觀中，使得從光學記錄介質41反射的、具有相反相位的圓偏振光成為這樣的線偏振光該線偏振光的偏振平面與從第二激光束源21發射的第二激光束的偏振平面相比差90度。激光束穿過第二中繼透鏡M并且入射到光學衰減器四上。在光學衰減器四中，從光學信息記錄介質41反射的光的光束量被衰減，以使其在記錄過程和再現過程中相同，如下文中所述。被衰減以具有期望光束量的激光束從光學衰減器四入射到偏振分束器23上。之后，激光束被從偏振分束器23的反射表面反射并且發射到第五會聚透鏡39。激光束由第五會聚透鏡39會聚并且入射到光電檢測器37上。經光電轉換的信號被提供給信號處理單元43。之后，在第二信號處理單元43中，受光信號放大器43A對由光電檢測器37光電地轉換的信號進行放大。此時，增益轉換器4 設置電增益，使得電增益比在再現過程中更低。根據與一般光盤相同的方法，伺服誤差信號生成器43C從由受光信號放大器43A放大的信號產生聚焦誤差信號(FE)和循軌誤差信號(TE)。所產生的信號被提供給驅動信號生成器43D以產生用于控制第三致動器33的驅動信號。基于驅動信號來控制目鏡單元31的第三致動器33，以控制物鏡32。根據上述方法，可以以高精確度控制物鏡32的位置。再現方法之后將會使用上述光學信息記錄生產設備20來再現記錄在光學信息記錄介質41 中的記錄方法。在再現過程中，如圖5所示，線性偏振第二激光束從第二激光束源21發射。之后， 第二準直透鏡22使得第二激光束可以是平行光，第二偏振分束器23使得第二激光束穿過并且之后第二中繼透鏡M根據期望的發散或會聚狀態來調整激光束的亮度。根據發散或會聚狀態而調整了光束的第二激光束被第二 QWP 28轉換為圓偏振光，穿過分色鏡35，并且之后入射到物鏡32上。如圖4所示，由物鏡32會聚的第二激光束Lb被發射到光學信息記錄介質41的記錄層44。之后，通過物鏡32將第二激光束Lb會聚到形成在記錄層44中的記錄標記RM上。 通過上述第二中繼透鏡M調整第二激光束Lb在記錄層44中的焦點深度。之后，從記錄標記RM反射的第二激光束Lb沿著光路L2以相反方向返回，穿過物鏡32和分色鏡35、第二 QWP觀和第二中繼透鏡對，并且之后入射到第二偏振分束器23上。 之后，激光束被從偏振分束器23的反射表面反射，由第五會聚透鏡39會聚并且入射在光電檢測器37上。之后，激光束由第二光電檢測器37光電轉換，并且由受光信號放大器43A電放大。此時，增益轉換器4 設置電增益，使得電增益比在記錄過程中更高。根據與一般光盤相同的方法，伺服誤差信號生成器43C從由受光信號放大器43A放大的信號產生聚焦誤差信號(FE)和循軌誤差信號(TE)。所產生的信號被提供給驅動信號生成器43D以產生用于控制第三致動器33的驅動信號。基于驅動信號來控制第三致動器33，以控制物鏡32。因此，由于基于從記錄標記RM改變的光學常數而引起的反射率的差異，可以再現記錄在光學信息記錄介質41中的信息。在再現過程中，如圖8所示，可以使用第一激光束源46以高精確度控制物鏡的位置。
如圖5所示，第一激光束源46發射線性偏振的第一激光束。之后，第一準直透鏡 12使得第一激光束源可以成為平行光，第一偏振分束器13使得第一激光束通過，并且之后第一中繼透鏡14根據期望的發散或會聚狀態調整激光束的光束。根據發散或會聚狀態調整了光束的第一激光束被第一 QWP 18轉換為圓偏振光，由分色鏡35反射并且之后入射到物鏡32上。如圖8所示，由物鏡32會聚的第一激光束Lr被發射到光學信息記錄介質41的基準層45。在從激光束的入射側觀察時，光學信息記錄介質41的基準層45被設置為比記錄層44更加向內。由第一中繼透鏡14根據光通量的發散或會聚狀態調整第一激光束Lr，使其聚焦到基準層45中。之后，從基準層45反射的第一激光束Lb沿著光路Ll以相反方向返回，穿過物鏡32并且之后由分色鏡35反射。在第一 QWP 18中，使得從光學記錄介質41 反射的、具有相反相位的圓偏振光成為這樣的線偏振光該線偏振光的偏振平面與從第一激光束源46發射的第一激光束的偏振平面相比差90度。激光束穿過第一中繼透鏡14并且入射到第一偏振分束器13上。之后，激光束被從第一偏振分束器13的反射表面反射并且發射到第六會聚透鏡47。激光束由第六會聚透鏡47會聚，入射到第一光電檢測器36上并且被光電轉換，從而根據所接收到的光束量產生各種類型的檢測信號。在所產生的各種類型的檢測信號被提供給第一信號處理單元46時，通過與在上述第二信號處理單元43中執行的處理相同的處理產生聚焦誤差信號(FE)和循軌誤差信號(TE)。之后，使用所產生的信號控制物鏡單元 31的第三致動器33，以控制物鏡32的位置。根據上述方法，在使用第二激光束源21對信息進行再現時，可以使用第一激光束源46來以高精確度控制物鏡32的位置。在根據本實施例的光學信息記錄再現設備中，如上所述，第一激光束源被用作發射記錄激光束的激光束源，并且第二激光束源被用作發射用于控制物鏡的位置的激光束源，以將信息記錄在體積記錄型光學信息記錄介質中。在再現過程中，第二激光束源被用作發射再現激光束和用于控制物鏡的位置的激光束的激光束源。此外，在再現過程中，第二激光束源被用作發射再現激光束的激光束源并且第一激光束源被用作發出用于控制物鏡的位置的激光束的激光束源。第一激光束源是發射具有比再現激光束波長更長的記錄激光束的半導體激光束源，使得具有良好的雙光子吸收特性的記錄材料可以被用作記錄介質。因此，可以實現高的記錄傳輸率。此外，通過從第二激光束源發射具有短波長的再現激光束，可以通過雙光子吸收來以高精確度讀取所記錄的信息。此外，在再現過程中，可以使用第一激光束源來以高精確度控制物鏡的位置。在具有上述構造的光學信息記錄設備中，當在體積記錄型光學信息記錄介質中記錄信息時，半導體激光束可以被用作記錄激光束。因此，可以構造廉價的驅動系統。在上述實施例中，已經描述了其中不僅光學衰減器對光束量進行衰減并且信號處理單元也執行增益轉換的示例。然而，這種光學衰減器的光學方法和電增益調節可以不一同使用。例如，根據光學信息記錄再現設備的構造等，通過獨立地使用光學衰減器的光學方法和電增益調節中的一者來使得從光學信息記錄介質反射的光的光束量在記錄過程中和在再現過程中彼此相同。此時，光學信息記錄再現設備可以包括光學衰減器和電增益調節構造中的一者，或者包括光學衰減器和電增益調節構造中的兩者，使得其一者被選擇性地操作。本申請含有的主題涉及2010年7月6日遞交給日本專利局的日本優先權專利申請JP 2010-154261中公開的主題，并且通過引用將其全部結合在這里。本領域技術人員可以理解，根據設計需要能夠進行各種修改、結合、子結合和替換，只要它們在權利要求及其等價物的范圍內。
權利要求
1.一種光學信息記錄再現設備，包括 第一光束源；第二光束源，其發射比所述第一光束源更短波長的光束；以及物鏡，其把來自所述第一光束源和所述第二光束源的光束會聚到光學信息記錄介質， 其中，當在所述光學信息記錄介質中記錄信息時，記錄光束從所述第一光束源發射，而用來產生用于對所述物鏡的位置進行控制的信號的光束從所述第二光束源發射，并且其中，在對于所述光學信息記錄介質的信息進行再現時，再現光束從所述第二光束源發射。
2.根據權利要求1所述的光學信息記錄再現設備，還包括 光束檢測單元，其檢測從所述光學信息記錄介質反射的光束；以及信號處理單元，其中，在所述信號處理單元中，電增益被設置為在記錄過程中比在再現過程中更低，以產生用于對所述物鏡的位置進行控制的信號。
3.根據權利要求1所述的光學信息記錄再現設備，還包括 光學衰減器，其中，所述光學衰減器對在記錄過程中從所述第二光束源提供并且入射到所述光束檢測單元上的光束量進行調整，使其與在再現過程中從所述第二光束源提供并入射到所述光束檢測單元上的光束量相同。
4.根據權利要求1所述的光學信息記錄再現設備，其中，在所述光學信息記錄介質中， 與反射來自所述第二光束源的光束的層相比，在所述記錄過程中記錄信息的層更靠近來自于所述第一光束源和所述第二光束源的光束的入射側。
5.根據權利要求1所述的光學信息記錄再現設備，其中，當對于所述光學信息記錄介質的信息進行再現時，用來產生用于對所述物鏡的位置進行控制的信號的光束從所述第一光束源發射。
6.一種光學信息記錄再現方法，包括 當在光學信息記錄介質中記錄信息時， 從第一光束源發射記錄光束，并且從第二光束源發射比從所述第一光束源發射的所述記錄光束波長更短的光束，并產生用于對物鏡的位置進行控制的信號；以及在對信息進行再現時，從所述第二光束源發射比從所述第一光束源發射的所述記錄光束波長更短的光束，并讀取記錄在所述光學信息記錄介質中的信息。
全文摘要
本申請涉及光學信息記錄再現設備和光學信息記錄再現方法。一種光學信息記錄再現設備包括第一光束源；第二光束源，其發射比第一光束源波長更短的光束；物鏡，其將來自第一光束源和第二光束源的光束會聚到光學信息記錄介質上。當在光學信息記錄介質中記錄信息時，從第一光束源發射記錄光束，并且從第二光束源發射用來產生用于對物鏡的位置進行控制的信號的光束。在對于光學信息記錄介質的信息進行再現時，從第二光束源發射再現光束。
文檔編號G11B7/12GK102314899SQ20111018913
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月30日 優先權日2010年7月6日
發明者坂本哲洋, 山津久行 申請人:索尼公司