专利名称：光记录媒体及其光记录方法
技术领域：
本发明涉及一种通过在记录层上照射激光束形成记录标记来记录信息的光记录媒体及其光记录方法。特别是涉及一种形成多个不同状态的记录标记来多级记录数据的技术。
根据该光记录方法，与仅根据有无凹坑记录2值数据的情况相比，由于按深度方向可记录多个数据，可增加按一定长度分配的信号量，从而可提高线记录密度。作为把再现信号的深度切换为多阶段的方法，一般公知的是把激光束功率切换为多阶段。或者作为该记录媒体，现在有人提出了利用全息照相(holograph)的记录媒体，以及把记录层设置为多层的记录媒体等。
再有，这里将多阶段地变化反射信号的调制度来记录各数据的情况称为多级记录。
这样的多级记录，由于在记录时以多阶段功率照射激光束，特别是随着该功率增大，有再现时信号品质恶化的问题。其原因虽然不明确，但按本发明人的推定，认为是因为通过增大激光功率，记录标记的面积(记录标记区域)增大了的原因。
例如，为了记录媒体的记录信息量的高密度化而减小记录标记，其中，在把激光功率切换为多阶段来进行多级记录的情况下，大功率记录的记录标记的信号品质的恶化变得较为显著。
即，若采用通过功率切换的多级记录，则即使记录标记间隔变宽、信号品质恶化了，也必须能够一定程度地确实进行数据检测。
或者，把激光功率切换为多阶段来实现多级记录的原有想法的前提是该记录标记长度最低也比记录时的会聚光束(光束腰beam waist)的半径大。通常，会聚光束的直径可以由Kλ/NA(K常数、λ激光波长、NA透镜的孔径值)来表示，例如，CD使用的拾取器中，λ＝780nm、NA＝0.50的会聚光束的直径约为0.8μm，因此记录标记长度减小至0.8μm附近时，上述信号恶化的问题就显著化。实际中，通过变化激光功率的方法的5阶段以上的多级记录是极其困难的。
针对此，在本申请提出申请时尚未公知，但与本申请同一申请人申请的专利申请(特愿2000-187568等)中提出了如下方法即，通过对规定虚拟记录单元区域多阶段切换照射时间而不是激光束功率，形成大小不同的记录单元(低反射率区域)，使得在整个虚拟记录单元区域中的光反射率不同，可进行至少5阶段的多级记录的光记录方法。
该措施是与原来的激光束照射完全不同的考虑方法，也会有包括非常短的照射时间的情形。因此，也充分考虑了比束斑直径小的记录标记的情况，换言之，有效利用考虑到原来未完成记录标记的区域，实现多阶段(5阶段以上)且高密度的多级记录。
本发明人对光记录媒体和光记录方法不断地进行了锐意研究，确认可进行更多阶段且稳定的高密度多级记录。
即，通过下面的本发明可以实现上述目的。
(1)一种光记录媒体，具有反射层和记录层、通过照射激光束在该记录层上形成记录标记来记录信息，其特征在于在所述记录层上在与所述激光束的相对移动方向上连续地在该相对移动方向上规定由任意单位长度和与该长度正交的单位宽度构成的虚拟记录单元，同时，所述激光束对一个所述虚拟记录单元可确保的总的许可照射时间T中，对所述虚拟记录单元虚拟照射该激光束的情况下，将基准功率设定成使得所述虚拟记录单元的光反射率相对初始反射率降低50％以上的所述激光束，对所述虚拟记录单元将照射时间调制成所述T以内的5个阶段以上来照射时，形成使所述虚拟记录单元的光反射率在5个阶段以上中不同的记录标记。
(2)上述发明(1)中的光记录媒体，其特征在于将所述基准功率设定成在所述总的许可照射时间T中对所述虚拟记录单元虚拟照射所述激光束时，从经过该许可照射时间T的3/4T开始直至4/4T为止的期间的所述光反射率的变化量变为初始反射率的20％以内。
(3)上述发明(2)中的光记录媒体，其特征在于将所述基准功率设定成从经过所述许可照射时间T的3/4T开始直至4/4T为止的期间的所述光反射率的变化量变为初始反射率的5％以内。
(4)上述发明(1)、(2)或(3)中的光记录媒体，其特征在于所述记录层含有机色素。
另外，通过下面的光记录方法也可以实现上述目的。
(5)一种光记录方法，在具有反射层和记录层的光记录媒体上通过照射激光束在该记录层上形成记录标记来记录信息，其特征在于对所述记录层在与所述激光束的相对移动方向上连续地在该相对移动方向上规定由任意单位长度和与该长度正交的单位宽度构成的虚拟记录单元，同时，所述激光束对一个所述虚拟记录单元可确保的总的许可照射时间T中，对所述虚拟记录单元虚拟照射该激光束的情况下，将基准功率设定成使得所述虚拟记录单元的光反射率相对初始反射率降低50％以上，而且，通过对所述虚拟记录单元将照射时间调制成5个阶段以上来照射设定成该基准功率的所述激光束，形成使所述虚拟记录单元的光反射率在5个阶段以上中不同的记录标记。
(6)上述发明(5)中的光记录方法，其特征在于将所述基准功率设定成在所述总的许可照射时间T中对所述虚拟记录单元虚拟照射所述激光束时，经过该许可照射时间T的3/4T后至4/4T期间的所述光反射率的变化量变为初始反射率的20％以内。
(7)上述发明(6)中的光记录方法，其特征在于将所述基准功率设定成经过所述许可照射时间T的3/4T后至4/4T期间的所述光反射率的变化量变为初始反射率的5％以内。
(8)上述发明(5)、(6)或(7)中的光记录方法，其特征在于所述记录层含有机色素，在该记录层上记录信息时适用。
本发明人详细讨论了在设定激光束功率时，对各个连续规定的虚拟记录单元的许可照射时间，以及在整个许可照射时间内照射激光束时的虚拟记录单元的光反射率的变化状态。再有，所谓该许可照射时间是指在实际写入记录标记时在1个虚拟记录单元上能够耗费的最大时间。例如，按一定速度相对移动激光束和虚拟记录单元的情况下，该最大许可照射时间是激光束通过虚拟记录单元所必须的时间。并且，实际上形成记录标记时，在该许可照射时间范围内，设定多个阶段的照射时间。
图1中模式化表示该讨论结果。这里，解析研究结果是虚拟4分割许可照射时间，规定了初始时间区域A、第一中间时间区域B、第二中间时间区域C、末端时间区域D的情况下，部分多级记录标记中利用至末端时间区域D来写入时，即大写入时，有关该记录标记，就接近“下一个”虚拟记录单元中的记录标记写入开始时(即下一初始时间区域A)的激光束照射区域。其结果，在与下一记录标记之间的相邻区域中产生未预定的写入，可能出现因相邻的虚拟记录单元的读取干扰而恶化信号品质。即，设定的照射时间过于接近许可照射时间时，相邻的记录标记或该写入激光束彼此产生影响，双方信号品质都恶化了。
作具体说明。如虚线O所示，在整个许可照射时间T上虚拟照射激光束的情况下，虚拟记录单元的光反射率的降低量如果是降低初始光反射率K的50％左右(弱)的基准功率，适度改变光反射率来适合多级记录的区域U将集中在末端时间区域D中。其结果，无论怎样在该末端时间区域D中对记录标记确实进行多级记录，由于下一记录标记的激光束进行预定以外的大记录，以及与下一记录标记的干扰，虚拟记录单元的读取也将变得困难。
因此，本发明中，如实线P所示，由于将激光束设定到虚拟记录单元的光反射率的降低为50％以上(最好是70％以上)的基准功率，因此适合于多级记录的区域U移动到第二中间区域C中，而且确保对应于该区域U的可设定时间范围V比较长。
其结果是在避开与下一记录标记的干扰的状态下能够对记录标记进行多级记录的同时，在该可设定时间范围V内可从容地设定多段照射时间，从而能够以高准确率进行5阶段以上的多级记录。
即，如本发明那样设定功率，不是为了确保虚拟记录单元的光反射率的变动量，而是为了把适合于多级记录的区域U移动到比末端时间区域D更靠前(第一、第二中间时间区域B，C侧)。
再有，在按基准功率进行多级记录的概念中，包括把记录开始时设定成比基准功率稍强的功率的情况、在记录结束时间附近脉冲状照射激光束的情况等加以稍微修正来进行记录的情况。
如前所述，可以得知该末端时间区域D的末端侧实际上难以包含照射时间的部分。本发明人这样认为该末端附近光反射率适度变化，从某种意义上讲是浪费(因为实际上是不能利用的部分)，这种浪费只是减少了可设定时间范围V。
因此，根据本发明，根据末端时间区域D的光反射率的变化收敛(初始反射率K的20％)程度的基准功率进行多级记录。即，如果是20％(0.2K)以内的光反射率变化量，不能有效活用末端时间区域D，反过来考虑，可把适合于记录的时间区域U设定到第一、第二中间区域B、C侧。其结果，能够进一步提高记录标记的读取精度。
另一方面，如虚线Q所示，也不是说适合于记录的区域U接近初始时间区域A侧就好。虽然5阶段以上的多级记录自身非常可能，但这样一来，对应于区域U的可设定时间范围V缩短了，在该短时间范围内(初始～第一时间区域A、B)中设定多级记录时间，而且必须在短时间中形成记录标记，其结果，记录时间的稍稍偏差、记录层侧的特性变化等影响容易反映在光反射率的变动上，多少容易招致信号品质的恶化。
因此，根据本发明，设定基准功率，使得在末端时间区域D内可一定程度上确保光反射率变动量(5％以上)，如图1的实线P所示，在第一中间时间区域B(的终点附近)～第二中间时间区域C上得到适度的反射率变动状态。其结果是，根据难以受到记录时的误差的影响，并且难以受到读取时的相邻的记录标记的影响的合理的激光束功率，就可以进行记录。
再有，可以得知以上的特性，特别是在记录层包含有机色素的情况下可以良好地获得。
下面，参考图2～图6详细说明本发明更具体的实施例。
图2表示本发明的实施例的光记录方法所适用的光记录媒体(盘)10。该光记录媒体10是在记录层12中使用了色素的CD-R，包括透明基材构成的基片14、覆盖在该基片14的一面(图2中为上面)上形成的激光束引导用的槽16涂布的色素构成的所述记录层12、在该记录层12的上侧通过溅射等形成的金或银等的反射膜18、覆盖该反射膜18的外侧的保护层20。
用于记录层12的色素是花青(シァニン，cyanine)、部花青(メロシァニン，merocyanine)、甲基(メチン)系色素以及其衍生物、苯硫醇(ベンゼンチオ一ル)金属配合物、酞花青色素、非酞花青(ナフタロシァニン)色素、偶氮色素等有机色素。
适用于所述光记录媒体10的本实施例的光记录方法用图3所示的光记录装置30来执行。
该光记录装置30是CD-R记录器，经主轴伺服31由主轴电机32来在线速度一定的条件下旋转驱动光记录媒体(盘)10，通过来自激光器36的激光束在光记录媒体(盘)10上记录信息。
所述激光器36对应于应记录的信息，通过激光器驱动器38，来控制如图2、图4所示的虚拟记录单元(后面详述)40的每一个的激光束照射时间，例如激光脉冲数。
图3的序号42是包含物镜42A和半镜面42B的记录光学系统。物镜42A由聚焦跟踪伺服44进行聚焦跟踪控制，使得激光束被会聚在盘10的记录层12上。或者，由送出伺服46控制来按规定速度将物镜42A和半镜面42B与盘10的旋转同步地从其内周侧移动到其外周侧。
所述主轴伺服31、激光器驱动器38、聚焦跟踪伺服44、送出伺服46由控制装置50控制。把记录层12上应记录的数据(信息)输入到控制装置50。
接着，说明所述虚拟记录单元40和记录在该虚拟记录单元40上的记录标记。
如图2所示，在所述槽16内在盘34的旋转方向上，即圆周方向S上连续规定该虚拟记录单元40。如图4所示，各虚拟记录单元40的圆周方向S的长度H设定成比束直径(束腰直径)D短的长度，通过在每个虚拟记录单元40上照射激光束，对应于应记录信息形成模式化例示出的记录标记48A～48G。
这里所示的各记录标记48A～48G的大小，表示包含各记录标记的虚拟记录单元40的光反射率的降低情况。即，该图的记录标记48A～48G越大，意味着虚拟记录单元40的光反射率越低。实际上，根据记录层12上使用的色素种类等，从记录标记48A到48G根据激光束照射时间来改变其大小或者大小和透光率中的二者或其中之一。记录标记48A～48G的区域的记录层12的反射率降低。
由此，例如可形成如图4所示的7阶段(这也以记录标记的大小来表现虚拟记录单元的光反射率的降低)的记录标记48A～48G。
其结果是，在对于记录标记48A～48G所记录的虚拟记录单元40照射读取激光束的情况下，反射光的光反射率为7阶段。
再有，所谓记录标记48A～48G的记录层12的透光率变化，可以推测构成记录层12的材料通过激光束照射分解变质，其变质程度(所谓的烧毁程度)根据各记录标记48A～48G而不同，由此透光率发生变化，而其变质部分的量(所谓的烧毁量)在其厚度方向上不同，由此透光率发生变化。
下面说明光记录方法。
首先，已经在光记录媒体10侧进行了描述，但对于记录层12在与激光束的相对移动方向S上连续地在相对移动方向S上规定任意单位长度H以及与该长度正交的单位宽度W构成的虚拟记录单元40。在本实施例中，由于光记录媒体10以规定速度(这里是4.8m/s)旋转，因此在光记录装置30侧若任意设定连续的规定时间段(这里是125ns)，则虚拟记录单元40的单位长度H(0.6μm＝4.8m/s×125ns)就被规定。虚拟记录单元40的单位宽度W，在这里规定为槽16的宽度，但规定为其他的宽度也无妨。
激光束的功率设定为满足以下3个条件。
(1)对1个虚拟记录单元40可确保激光束的许可照射时间T为任意设定的规定时间段(125ns)。在总的该许可照射时间T中，对虚拟记录单元40“虚拟”照射激光束时，虚拟记录单元40的光反射率相对初始反射率K降低50％以上(最好是70％以上)。
(2)许可照射时间T之间，对虚拟记录单元40虚拟地照射激光束时，经过该许可照射时间T的3/4T后到4/4T期间的光反射率的变化量为初始反射率K的20％以内。
(3)许可照射时间T之间，对虚拟记录单元40虚拟地照射激光束时，经过该许可照射时间T的3/4T后到4/4T期间的光反射率的变化量为初始反射率K的5％以上。
根据这样设定的基准功率，实际上由于通过把照射时间调制成5个阶段以上来对虚拟记录单元40照射激光束，因此形成使虚拟记录单元40的光反射率在5个阶段以上中不同的记录标记48A～48G(这个例子中是7阶段)。
在本实施例的光记录媒体和光记录方法中，由于根据条件(1)设定基准功率，因此适合于多级记录的照射时间能够避开拖延到许可照射时间的末端侧。其结果，可避开与相邻的记录标记48A～48G的干扰，因此能够提高读取精度。
而且，根据该光记录媒体和光记录方法，由于根据条件(2)设定基准功率，因此适合于记录的照射时间能够设定到比许可照射时间的末端部分时间上更靠前侧。其结果，能够进一步降低与相邻的记录标记48A～48G的干扰，提高读取精度。
另外，由于根据条件(3)设定基准功率，因此能够把适度的照射时间设定在许可照射时间的中间区域。其结果，可确保照射时间长，能够扩大各阶段的照射时间差(间隔)，因此难以受到照射误差(功率、时间、记录层的性质等)的影响。
尤其，如本实施例所示，多级记录的记录标记48A～48G的长度即使在读取激光的会聚光束腰的直径D以下也可确切检测数据。其结果，可在5个阶段以上，反射率不同地生成会聚光束腰以下的极小的记录标记，实现极高的记录密度的光记录。
另如本实施例所示，该光记录媒体和光记录方法适合于光记录媒体10的记录层12含有机色素成分来构成的情况。实际上，如后面的实施例说明的那样，通过根据有机色素成分的反应生成记录标记的方法可以实现多级记录。但是，不含有机色素成分的其他记录层，例如无机色素和其他材料的记录层当然也可以适用本发明。
再有，本实施例中，如上所述表示出把光记录媒体10作为CD-R的盘所构成的形式，但本发明的光记录方法适用的光记录媒体并不局限于此，而是可广泛应用。
而且，上述实施例中针对的是包含未记录数据等的信息的未记录区域的光记录媒体10，但本发明并不局限于此，也可适用于按5阶段以上多级记录信息的光记录媒体。
另外，通过上述光记录装置30形成记录标记时设定的虚拟记录单元40的大小不局限于实施例。尤其，若可把激光束的束腰直径进一步减小，则虚拟记录单元40的长度可与槽16的宽度相等。另一方面，按8阶段等的更多级来对记录标记进行记录时，可设定得比激光束腰还大。这种情况下，某一部分的记录标记可设定到束腰以上的大小。
另外，记录用的激光束在记录层12的位置上为圆形，但如图5所示，该激光束也可以是例如在物镜42A的基础上再使用束整形棱镜42C，束形状在其记录媒体10的送出方向上较短、而与其正交的方向上较长的椭圆形或线形。这种情况下由于记录标记49缩短，所以可进一步缩短虚拟记录单元。即可提高记录密度。
而且，如图2中的标号52所示，本实施例的光记录媒体可在光记录媒体10上预先具有配合信号调制的阶段数的数目的反射率不同的多个凹坑。这些多个凹坑52上可记录单个识别该记录媒体10的信息、识别多级记录用光记录媒体的信息、满足为记录再现该记录媒体的上述条件(1)～(3)的激光束的基准功率信息等的特定信息。概念上，在光记录媒体10的记录之时，通过读入该特定信息，据此设定基准功率来进行光记录的情况也包含在本发明的范畴内。
此外，根据该特定信息，既可确切地识别多级记录用光记录媒体，也可对应于预先记录的凹坑的段数来确定激光束照射时间，能够进行更为确切的多级记录·再现。
或者如图2的标号56所示，通过设置将激光束引导用的槽进行部分切断的槽中断部也可实现同样的效果。这些方法可单独或组合利用。
实施例使用上述光记录媒体10和光记录装置30设定多种激光束的基准功率，进行多级记录试验。
实施例1设定7阶段照射时间分别多级记录满足上述条件(1)～(3)的激光束(基准功率为10mW，11mW，12mW的3种)。
其结果是能够确切读取根据各基准功率写入的记录标记。该信号的抖动值也良好。再有，根据该各基准功率在总的许可照射时间内向虚拟记录单元照射激光束的情况下的光反射率随其经过时间的变化状态在图6(实线A、B、C)中表示。
如图6所示，总体上最终光反射率降低了初始反射率K的70％以上。另外，在许可照射时间的末端的1/4区间中，反射率的变化适度收敛，可以比较长时间地确保适合于记录的区域。这解释为满足条件(1)～(3)。
实施例2设定7阶段照射时间分别多级记录满足上述条件(1)和(3)但不满足(2)的激光束(基准功率为9mW)。
其结果是能够读取根据基准功率写入的记录标记。抖动值比实施例1稍差。再有，根据该基准功率在总的许可照射时间中向虚拟记录单元照射激光束的情况下的光反射率随其经过时间的变化状态在图6(点划线D)中表示。
如图6所示，最终光反射率降低了初始反射率K的70％以上。但是，在许可照射时间的末端的1/4部分的光反射率的变化量大，其结果对应于适合于记录的区域的照射时间稍微靠近许可照射时间的末端侧。推断为稍微受到相邻的记录标记的影响，与实施例1相比，抖动值也降低。
实施例3设定7阶段照射时间分别多级记录满足上述条件(1)和(2)但不满足(3)的激光束(基准功率为13mW)。
其结果是能够读取根据各基准功率写入的记录标记。抖动值比实施例1稍差。再有，根据该各基准功率在总的许可照射时间中向虚拟记录单元照射激光束的情况下的光反射率随其经过时间的变化状态在图6(双点划线E)中表示。
如图6所示，最终光反射率降低了初始反射率K的70％以上。但是，在许可照射时间的末端的1/4部分的光反射率的变化量小，比较早地收敛了。其结果由于对应于适合于记录的区域的照射时间短，因此推断为受到微妙的照射时间的误差，与实施例1相比，抖动值也降低。
比较例1设定7阶段照射时间分别多级记录全部不满足上述条件(1)～(3)的激光束(基准功率为8mW)。
其结果是不怎么好地读取根据各基准功率写入的记录标记。该信号的抖动值也恶化。再有，根据该各基准功率在总的许可照射时间中向虚拟记录单元照射激光束的情况下的光反射率随其经过时间的变化状态在图6(虚线F)中表示。
如图6所示，总体上最终光反射率为初始反射率K的50％左右，在许可照射时间的末端的1/4期间中集中适合于记录的区域。由此必须把记录标记形成时的照射时间设定得长，结果与相邻的记录标记产生干扰。再有，基准功率过小是不能读取的原因。
根据本发明，实现5阶段以上的新的多阶段光记录，进一步提高了读取精度。其结果是可以极大地提高信息的记录密度。
权利要求
1.一种光记录媒体，具有反射层和记录层，通过照射激光束在该记录层上形成记录标记来记录信息，其特征在于在所述记录层上在与所述激光束的相对移动方向上连续地在该相对移动方向上规定由任意单位长度和与该长度正交的单位宽度构成的虚拟记录单元，同时，所述激光束对一个所述虚拟记录单元可确保的总的许可照射时间T中，对所述虚拟记录单元虚拟照射该激光束的情况下，将基准功率设定成使得所述虚拟记录单元的光反射率相对初始反射率降低50％以上的所述激光束，对所述虚拟记录单元将照射时间调制成所述T以内的5个阶段以上来照射时，形成使所述虚拟记录单元的光反射率在5个阶段以上中不同的记录标记。
2.根据权利要求1所述的光记录媒体，其特征在于将所述基准功率设定成在所述总的许可照射时间T中对所述虚拟记录单元虚拟照射所述激光束时，从经过该许可照射时间T的3/4T开始直至4/4T为止的期间的所述光反射率的变化量变为初始反射率的20％以内。
3.根据权利要求2所述的光记录媒体，其特征在于将所述基准功率设定成从经过所述许可照射时间T的3/4T开始直至4/4T为止的期间的所述光反射率的变化量变为初始反射率的5％以内。
4.根据权利要求1、2或3所述的光记录媒体，其特征在于所述记录层含有机色素。
5.一种光记录方法，在具有反射层和记录层的光记录媒体上通过照射激光束在该记录层上形成记录标记来记录信息，其特征在于对所述记录层在与所述激光束的相对移动方向上连续地在该相对移动方向上规定由任意单位长度和与该长度正交的单位宽度构成的虚拟记录单元，同时，所述激光束对一个所述虚拟记录单元可确保的总的许可照射时间T中，对所述虚拟记录单元虚拟照射该激光束的情况下，将基准功率设定成使得所述虚拟记录单元的光反射率相对初始反射率降低50％以上，而且，通过对所述虚拟记录单元将照射时间调制成5个阶段以上来照射设定成该基准功率的所述激光束，形成使所述虚拟记录单元的光反射率在5个阶段以上中不同的记录标记。
6.根据权利要求5所述的光记录方法，其特征在于将所述基准功率设定成在所述总的许可照射时间T中对所述虚拟记录单元虚拟照射所述激光束时，经过该许可照射时间T的3/4T后至4/4T期间的所述光反射率的变化量变为初始反射率的20％以内。
7.根据权利要求6所述的光记录方法，其特征在于将所述基准功率设定成经过所述许可照射时间T的3/4T后至4/4T期间的所述光反射率的变化量变为初始反射率的5％以内。
8.根据权利要求5、6或7所述的光记录方法，其特征在于所述记录层含有机色素，在该记录层上记录信息时适用。
全文摘要
一种光记录媒体,具有光反射层和记录层,向其照射激光束来记录信息时,在记录层上连续规定由任意单位长度和与该长度正交的单位宽度构成的虚拟记录单元,对一个虚拟记录单元可确保激光束的总的许可照射时间T中,对虚拟记录单元虚拟照射激光束的情况下,设定基准功率,使得虚拟记录单元的光反射率相对初始反射率降低50%以上,而且,将对虚拟记录单元的照射时间调制成5个阶段以上来照射设定成基准功率的激光束,形成使虚拟记录单元的光反射率在5个阶段以上中不同的记录标记。该光记录媒体能进一步提高读取精度。
文档编号G11B7/0045GK1347084SQ0113621
公开日2002年5月1日 申请日期2001年10月10日 优先权日2000年10月10日
发明者塚本修司 申请人:Tdk股份有限公司