專利名稱：高密度信息記錄再生方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以光學記錄/再生信息的裝置，特別涉及在圓盤型的媒體上記錄再生信息的光盤裝置的高密度化。
現在已作為產品的光盤裝置的面密度約為880兆/平方英寸，即使是研究開發(fā)水平，克服嚴格的光盤使用的環(huán)境條件，可以綜合地實現的高密度是成品水平的3倍左右。另外作為產品的光盤裝置的使用波長是780nm，物鏡的NA是0.55，記錄方式是標記長記錄，伺服方式是連續(xù)伺服，參考文獻是ECMA(歐州計算機制造商協會)標準文件。
本發(fā)明的目的是利用現在能實現的構成要素，實現在光盤上的最高密度的記錄再生特性。所能實現的記錄密度的值是10Gbit/in2。
本發(fā)明的意圖如下。
(1)記錄用的激光的采用輸出50mw、波長680nm的半導體激光器，再生采用產生15mW以上的波長為530nm的SHG(產生二次諧波)光源。
(2)物鏡使用的NA是0.55的對記錄用和再生用的波長進行色像差修正的物鏡。
(3)記錄媒體使用與由波長和物鏡的NA決定的光點尺寸相比，可以制成約1/4以下的微小標記的記錄媒體。還可以使用具有應用了對于多層磁性膜的各層溫度磁性特性不同的超解像特性的媒體。
(4)作為光學系統，可以使用比由波長和物鏡的NA決定的光點尺寸在盤面上更小地超解像光學系統。而且，設置成在記錄再生時使用多光點的構成。
(5)作為記錄方式，在由軌跡方向和軌跡的半徑方向形成的二維晶格的晶格結點上進行排列成同心圓狀的標記的二維記錄。
(6)再生方式檢測來自二維晶格結點上的標記的再生信號，相互使用來自各標記的再生信號進行信號處理檢出信息。這時，在與晶格結點同步的時間以具有比來自光源的通常的直流光的功率更大的峰值功率的光，脈沖性地照射晶格結點，并在與晶格結點同步的時間檢測晶格結點上的反射光。
(7)跟蹤采用所謂的采樣伺服，根據離散地設置的嵌入槽制作記錄和再生的時鐘脈沖，根據擺動標記檢測軌跡偏離信號。
記錄使用現時可得的并可以直接調制的波長680nm的高輸出激光器，光點尺寸設在1.23微米。進而在使之具有光學的超解像效果并考慮光輸出的效率的同時，使光點盡寸縮小至約7成為0.87微米。使用此光點在可以形成記錄光點的1/4以下的標記的媒體上記錄0.22微米直徑的標記。此媒體的構成如下(1)預先設置記錄有具有0.22微米的目標形狀的微小標記的嵌入標記層，由采樣伺服在此上產生記錄點位置，由已嵌入的槽制成時鐘脈沖，通過根據此時鐘脈沖是否進行嵌入標記的磁性復制，在再生層上記錄信息標記。在再生層上記錄的標記成為嵌入標記，并且是不依賴于記錄光點的微小標記。
(2)在微小的區(qū)域使記錄靈敏度特性局部地變化，制成不依賴于記錄光點的微小標記。具體的方法是，在記錄膜上以強激光照射，使得在局部產生結構緩和，減弱頑磁力。
(3)預先用噴射法在光盤的基板上設置微小凹凸的模板，設置形成磁標記的核，從而容易在局部形成記錄標記。由此制成不依賴于光點的微小的標記。
使用采樣伺服在按上述構成的標記上決定多個或單個光點，在根據由嵌入標記制成的時鐘脈沖決定了光點在2維晶格結點上的位置時，進行脈沖照射，在與晶格節(jié)點同步時間檢測晶格結點上的反射光，并分別采樣保持。預先在學習區(qū)域求來自相鄰晶格結點的干涉量，根據采樣保持后的檢測信號進行去除干擾量的處理，檢測有無記錄在格子點上的標記。


圖1是為說明本發(fā)明的記錄標記和記錄再生光點關系的平面圖。
圖2是本發(fā)明的光學超解像的光學系統結構部件圖。
圖3是本發(fā)明的光學超解像的光學濾光片結構圖。
圖4是說明本發(fā)明光學超解像的效果的曲線圖。
圖5是說明頑磁力和記錄膜上溫度的關系的曲線圖。
圖6是磁性標記的記錄過程的說明圖。
圖7A、7B是本發(fā)明的媒體的一實施例的結構及測定結果的各自說明圖。
圖8A、8B是本發(fā)明又一實施例的構成及測定結果的各自說明圖。
圖9A、9B是本發(fā)明媒體的再一實施例的結構和測定結果的各自說明圖。
圖10A、10B是TbFeCo組成的磁化標記的控制性能的曲線圖。
圖11是光點照射引起的溫度分布的曲線圖。
圖12是頑磁力和記錄溫度的曲線圖。
圖13是由富RE組成的由記錄能量變化引起的標記直徑變化的曲線圖。
圖14是由富TM組成的因記錄能量變化引起的標記直徑變化的曲線圖。
圖15是本發(fā)明的記錄再生系統的構成方框圖。
圖16是本發(fā)明的記錄再生系統的光點配置的平面圖。
圖17是本發(fā)明軌跡偏離信號檢測過程的說明圖。
圖18是檢測本發(fā)明的軌跡偏離信號的計算電路的方框說明圖。
圖19是說明由本發(fā)明檢測出的軌跡偏離信號的曲線圖。
圖20是使用了由本發(fā)明檢測出的軌跡偏離信號的控制電路圖。
圖21是說明本發(fā)明的記錄方法的軌跡局部的平面圖。
圖22是說明本發(fā)明記錄方法的又一軌跡局部的平面圖。
圖23是說明學習本發(fā)明為再生用的干涉系數的平面圖。
圖24是本發(fā)明數據記錄電路的概略方塊圖。
圖25是本發(fā)明數據檢測部分的說明方框圖。
圖26是本發(fā)明數據選擇部分的說明方框圖。
圖27是本發(fā)明數據記錄部分的一個實施例的說明方框圖。
圖28是本發(fā)明數據再生電路的概略方框圖。
圖29是本發(fā)明數據再生中檢測部分發(fā)的說明方框圖。
圖30是本發(fā)明記錄再生的同步修正部分的說明方框圖。
圖31是本發(fā)明再生信號處理的說明方框圖。
圖32是本發(fā)明的區(qū)域識別電路的說明圖。
圖33是干涉系數的說明圖。
圖34是二烯丙基乙烯衍生物的光譜特性的曲線圖。
圖35是本發(fā)明光檢測器的結構圖。
圖36是展示光色材料的入射能量密度和透過率關系的曲線圖。
圖37是展示光色材料的入射能量密度和透過光功率密度關系的曲線圖。
圖38A、38B是磁性超解像的原理圖。
圖39A、39B、39C、39D是在本發(fā)明的記錄再生方式中的標記排列和信號處理的說明圖。
圖40是從在本發(fā)明的晶格結點間隔上存在的標記檢測出信號和處理區(qū)域的說明圖。
圖41是在光盤中的局部響應(1、1)的說明圖。
圖42是沒有來自本發(fā)明相鄰軌跡干涉的局部響應處理說明圖。
圖43A、43B是除去和不除去來自本發(fā)明相鄰軌跡的干涉時的局部響應波形說明圖。
圖44A—44D是脈沖再生方式的原理說明圖。
圖45是信號電平和噪聲電平的頻率頻普曲線圖。
圖46是各個噪聲電平頻率頻譜曲線圖。
圖47是信號電平和噪聲電平的再生能量依賴特性曲線圖。
圖48是SN的再生能量依賴特性曲線圖。
圖49是克爾轉角的溫度依賴特性曲線圖。
圖50是線速度和峰值溫度保持功率的關系以及此時的SN關系曲線圖。
圖51是直流照射時和脈沖照射時的溫度分布曲線圖。
圖52A—52D是第2脈沖再生方式說明圖。
為實現本發(fā)明的最好的形態(tài)。
圖1展示了本發(fā)明記錄媒體上的結構。
記錄光點101、101′、101″使用波長685μm的半導體激光器的光源，在盤半徑方向進行光學超解像，來自激光器的激光使用數值孔徑為0.55的光學系統收集在盤面上，設定記錄光點101的尺寸在盤半徑方向為0.87nm，在圓周方向為1.24nm。所記錄的信息標記102的大小在盤圓周方向上約0.22μm，在半徑方向上約為0.30μm。信息標記102之間的最小間隔為0.22μm。軌跡的間距約為0.30μm。再生光點103a、103b、103c使用后述波長533 nm的激光的磁性超解像(FAD)和光學超解像，在盤圓周方向設成0.96μm，半徑方向設成0.67μm。在信息標記102之前，形成凹凸形狀的時鐘脈沖標記104，擺動標記105，地址標記106等。
圖2展示光學超解像的具體結構。來自半導體激光器201的光由耦合透鏡202收集成平行光，通過棱鏡204等導入目鏡205，在成像面206上成像。在此光路中插入遮擋板203。
圖3詳細展示了遮擋板203。遮擋板只遮擋直徑為r的光束在光軸中心的一部分直徑為r′光。遮擋比α用r和r′的比(r′/r)定義。若使遮擋比α大，則在成像面206上的聚光光點的兩側出現其它光點，正中心的光點的中心強度減小。但是，正中光點尺寸變小，這些光點對應于圖1中101、101′、101″。
圖4展示遮擋比α和光點尺寸的關系。exp.是實驗值，cal.是計算值，標準化光點直徑的基準值是遮擋比α為0的情況下的值。當將光點尺寸縮小到7或左右的情況下，遮擋比是0.7左右，光點的中心強度達到50％左右。此時的兩側的光點強度是正中的光點強度的2成，在記錄時用兩側的光點肯定是不能記錄的。
用上述的記錄光點，說明具有光點尺寸的約1/4大小的標記的形成原理。光磁性標記的磁疇壁由磁性能量的穩(wěn)定條件決定。如果設6W為單位面積上的磁疇壁能量，Ms的飽和磁化，r為磁區(qū)半徑，Hd為作用于磁疇壁的反磁場，Hext為外部磁場，則成為要使磁疇壁擴大的力的根源的磁場的總和Htotat可以用以下的式(1)表示。
Htotal＝Hext＋Hd－σW/2rMs…(1)磁疇壁由記錄膜的頑磁力HC和上述Htotal取得平衡的地方決定。
圖5展示頑磁力HC為一般的頑磁力和溫度的關系。由于激光的照射，記錄膜上的溫度分布產生變化，圖5中在Htotal和HC取得平衡的溫度為Trec的地方磁疇壁固定，形成反轉磁化標記。記錄標記的穩(wěn)定性可用與能變動對應的磁疇壁位置的變化，即磁化標記的形狀變化量來表現。
圖6展示磁化標記的形成原理。在垂直磁化膜601上照射光束602的同時，施加外部磁場603，從而形成磁化標記。通常，如虛線所示那樣，記錄溫度Trec在整個盤面上相等。并且，在由光束照射形成的溫度分布604和記錄溫度Trec的交點處磁化標記的磁疇壁固定，在垂直磁化膜601上形成磁疇壁605。此時的標記606的幅寬在光點尺寸的一半處成為穩(wěn)定狀態(tài)。
但是，在本發(fā)明中，使圖5的頑磁力特性或上述的Htotal在局部發(fā)生變化，使記錄溫度為T′rec，使盤面上的記錄溫度特性局部性地降低。并且當在記錄溫度局部性地降低了的部分上照射光點形成溫度分布604a時，記錄溫度T′rec和溫度分布604a的交點成為溫度分布的峰值部分。因而，在垂直磁化膜上形成磁疇壁605a，磁化標記606a的幅寬比以往的磁化標記606的幅寬更狹。在以往溫度分布的峰值部分，對應于溫度分布的變動交點的變動大且不穩(wěn)定，但如果根據本發(fā)明，由于所謂對應記錄溫度的位置的坡度對應于溫度分布的位置坡度是反極性，因此可以抑制對應于溫度分布變動的交點的變動。這樣一來，可以用比以往低的記錄能量穩(wěn)定地形成微小標記。
使記錄溫度變化的方法有兩種。一種是使媒體的頑磁力特性局部地發(fā)生變化，另一種是使Htotal局部地發(fā)生變化。用圖7～圖9說明有關使媒體的頑磁力特性發(fā)生局部性變化的方法。
圖7展示使磁盤在局部地產生結構緩和的例子。所謂結構緩和是由退火作用通過減弱磁性反方向性使記錄媒體的頑磁力在局部減弱。
圖7A展示了在產生結構緩和的記錄媒體701上用光束702進行記錄的形態(tài)。在產生結構緩和的部分703中，如圖5所示的溫度的頑磁力特性局部性地低下，但因為Htotal未發(fā)生變化，所以有效的記錄溫度704下降。當由光束形成溫度分布705時，就能形成小的磁化標記706。頑磁力的降低量依賴于為退火所賦與的能量，退火的方法就是在局部性地高能量的光的照射下，由溫度產生的結構緩和。在此方法中通過高能量分布使局部的頑磁力的降低量變化，由此記錄溫度產生變化。為了使局部區(qū)域狹窄，希望使用比記錄光點更微小的光點進行最適宜的記錄。現在記錄光點由記錄波長680nm和數值孔徑0.55決定，但是，為了產生結構緩和可以使用在制作光盤的原始盤時所使用的短波長的激光和高數值孔徑的透鏡。目前所使用的激光和透鏡的組合可以使光點尺寸達到0.45微米左右，因而可以使退火區(qū)域窄至0.2微米左右。
圖7B展示了使結構緩和并在其上記錄時的再生輸出的測定數據707和以往的數據708比較的情況。當使記錄能量下降時，在以往的方法中，記錄溫度和溫度分布的交點靠近峰值點，因而由于能量變動標記急速變化，從而使再生輸出下降。但是，若在結構緩和后記錄標記，并在記錄能量大時標記比結構緩和區(qū)域大，則由于可以形成與以往大致相同的標記，所以再生信號沒問題。但是，當記錄能量下降，記錄標記需要結構緩和區(qū)域時，由于標記幅寬變化對應記錄能量變化小，所以輸出電平的變化減小。
用圖8說明設形成記錄媒體的記錄標記的區(qū)域與以往的頑磁力相同，而具以外的區(qū)域的頑磁力升高這種結構的例子。
圖8A是本發(fā)明的媒體。在此垂直磁化膜701上使形成磁化標記706的部分以外的表面粗糙并使頑磁力向上。即，僅設形成磁化標記706的部分為平坦部分801。由此，在平坦部分801以外固定磁疇壁的表面能量增加，從而可以使外表上的頑磁力增加。通過此結構，記錄溫度804在標記區(qū)域中相對降低。
使表面粗糙的方法是首先只在光照射的地方交聯，使用具有用顯像液不溶的特性的保護膜，而后用光照射2維晶格結點狀的微小的標記標分。通過在顯像過程中用高濃度的顯像液蝕刻，而將除去2維格子點的表面粗糙。根據這樣制成的原始盤制做成原模，通過沖壓粗糙了的塑料面就可以使微小標記周圍的表面粗糙。
圖8B展示磁區(qū)幅面與記錄能量的關系。在形成幅寬0.2μm的帶狀平坦部并使其兩側表面粗糙的情況下，所形成的磁區(qū)的幅寬和記錄能量的關系如807所示。從圖中可知所形成的磁區(qū)的幅寬比使表面粗糙了的情況下的數據808還小。
在圖9中尺示使磁場局部變化的例子。
如圖9A所示，設置與記錄膜901磁性連接并預先嵌入了微小磁化標記902的層903。微小磁化標記902在2維空間排列，通過只增加磁化標記902產生在與嵌入層903連接的記錄層901上的外部磁場的部分，就可使有效的Htotal變化。
如果用圖5說明此作用，則即使記錄膜的磁性特性沒有變化，與以往的Htotal相對應，當因由嵌入標記引起的磁化而在H′total上變化時，記錄溫度從Trec降至T′rec。因而，在圖9A中，由于記錄溫度904在嵌入標記上下降，所以當使記錄膜上的溫度如曲線705那樣上升時，形成與記錄溫度904的下降區(qū)域對應的記錄標記706。在圖9B中展示了記錄時的標記形成能量和再生此標記時的輸出信號的關系。
以下敘述有關通過改變記錄膜的組成來形成微小磁疇的方法。光磁記錄膜的基本的結構是TbFeCo的3原子非晶形結構。通過Tb和Fe的比例就可以在垂直磁性特性上產生差異。
圖10A展示了Fe多的富TM和Tb多的富RE的頑磁力和溫度的關系。頑磁力特性相對于溫度的斜度富RF比富TM大。關于記錄溫度和記錄標記的關系如果用圖5說明的頑磁力特性成為圖10那樣的特性，則就可以穩(wěn)定地形成比以往更微小的標記，并且可以抑制記錄標記對應Htotal的變動。
圖10B展示記錄能量和信號輸出的關系。根據上述理由，信號輸出對記錄能量的依賴性也是富RE的一方少。
進而使用圖11、圖12、圖13、圖14詳細說明此理由。
圖11展示了在室溫為20度的媒體上照射激光的情況下的各媒體的溫度分布?？芍襟w上的溫度分布在短脈沖照射時與光點分布大體相等。
圖12是展示與圖10A對應的各媒體的頑磁力特性的圖。用此頑磁力特性和由Htotal決定的記錄溫度形成0.2微米的記錄標記。
圖13表示富RE媒體，圖14表示富TM媒體的由圖11的溫度分布引起的標記位移和頑磁力的關系。從記錄能量可以記錄0.2微米的記錄標記的值到該值從0.9到1.1倍變化時的標記的變動可以從Htotal和頑磁力特性的交點求得。從此結果可知富RE一方的標記幅寬變動小。在使用圖7至圖9的記錄膜結構和富RE的記錄媒體并用同一光點記錄時，可以形成具有以往一半左右幅寬的記錄標記。
圖15是本發(fā)明的記錄再生裝置的結構圖。
從作為再生用光源的SHG300發(fā)出的波長532nm的激光，通過微縫302由圓柱形的透鏡303聚集在一個方向上。301是為了檢出激光的一部分并控制激光強度而控制A/O驅動電路377的檢測器系統。用圓柱形透鏡303聚集的光輸入到A/O調制器304，并由圓柱形透鏡305將透過衍射光轉換到原光束路徑上。被轉換到原光束上的光經過微縫306用光束擴展器307將光束的直徑轉換擴大例如3倍。變換后的光束由偏轉反射鏡309折射，由反射鏡310折射光路，照射在衍射光柵311上。在衍射光柵311上將光分成0次，±1次衍射光的3束光束，在通過超解像用的光學濾光器308后，入射到光學合成用的棱鏡312中。
在用耦合透鏡等的光學系統399，使來自作為記錄用光源的波長685nm的半導體激光器光源378的激光準直以后，使之通過對光束超解像用的光學濾色器313。通過濾色器313后光用光偏轉器314和折轉反射鏡315使光路折轉，而后射入光路合成用的棱鏡316。
用光路合成用棱鏡312、316合成波長532nm、685nm的激光，使之通過折轉反射鏡318和光束分離棱鏡319后，向著在光盤398之上移動的移動光學系統320射出。在移動光學系統320中，從固定光學系統321發(fā)出的光用偏轉反射鏡向著安裝在主軸電機上的光盤398的表面折射。被折射的光束由物鏡收束在光盤398上，形成光點。所形成的光點成為如圖1的記錄光點101、再生光點103那樣的位置關系。內置物鏡和光偏轉反射鏡的移動光學系統320，在裝載在光盤的半徑方向380上高速移動的移動臺上并進行存取動作的同時，在使光點追蹤軌跡的跟蹤時，使移動臺和光偏轉反射鏡連動動作。
來自光盤的反射光通過光偏轉反射鏡用光束分離棱鏡319使光路折轉，由折轉反射鏡353再折轉后，用685m分離棱鏡354將伺服信號和時鐘脈沖信號射入檢測光學系統355。另外，532nm的光透過棱鏡354，用532nm分離棱鏡356，射入到光磁性信號檢測系統357。
入射到光磁性信號檢測系統357的光，用2分之一波阻板358使偏振角轉動約45度，用3分割檢測器360和370檢測通過S、P偏振光分離棱鏡359的S偏振光和P偏振光的3光束，用差動放大器371形成來自對應于圖1所示的再生光點103a、103b、103c的光檢測器的輸出差，作為光磁性信號381檢出。光磁性信號381輸入記錄再生控制電路372，接受后述的處理。
在伺服信號/時鐘脈沖信號檢測光學系統355中，檢測出圖1的104、105、106等的標記。檢測出的信號382輸入到數據時鐘脈沖生成電路373和伺服電路374以及記錄再生控制電路372，分別進行后述的時鐘信號的發(fā)生、跟蹤控制、自動焦點控制的控動作，記錄再生動作的控制。
使盤轉動的主軸383通過主軸轉動器384這樣地控制，向轉動控制系統375輸送來自安裝于主軸上的編碼器的信號，取得與基準時鐘脈沖的同步，從而使轉速為一定值的轉速。將控制動作的指令從記錄再生控制電路372傳給伺服電路374，控制移動光學系統320的位置。將控制記錄再生的能量電平的信號和記錄數據從記錄再生控制電路372輸送至激光器控制電路376，通過控制來自SHG300的輸出的A/O偏轉器304的驅動電路377控制再生輸出。另一方面，向激光器高速驅動器378輸入控制供給記錄激光直流能量的APC(自動能量控制)控制信號385和記錄能量的沒定電平的指令值386以及作為記錄數據的2值化數據387。
圖16尺示光盤398上的光點排列關系。記錄用685nm的光點101配置在前頭，用記錄用光點101檢測預先制成凹凸狀的擺動槽331、332、333、334、335和時鐘脈沖槽336、337、338。由已知使之對軌跡中心在左右有微小偏移量的擺動槽的方法得到為進行跟蹤伺服的檢測信號，制成根據時鐘脈沖槽在盤面上記錄/再生標記的時間基準的時鐘脈沖信號。
685nm的光點101通過經光學超解像濾波器后的波陣面操作在光點的兩側產生旁瓣101′、101″。要使光學超解像出現在軌跡半徑方向上，而不要出現在軌跡圓周方向。
再生用的532nm的激光光束由衍射光柵分離成3個光點103a、103b、103c，并在各光點的兩側產生旁瓣103a′、103b′、103c′、103a″、103b″、103c″。如在3個光點103a、103b、103c相互鄰接的假想軌跡中心線上350、351、352位置上那樣，使圓17的衍射光柵311對于光束在垂直面內轉動。移動系統320上的偏轉器由用685nm光點101檢測出的控制信號控制，而532nm的光點103a、103b、103c也同時移作。532nm和685nm的組合位置由圖15所示的532nm光源系統的偏轉器314微調。與軌跡偏移同樣地使用685nm的光點101，在未圖示的焦點組合區(qū)域使用非點像差方式檢測出焦點偏移，通過驅動移動系統的物鏡控制焦點組合。
假想軌跡間隔必須窄至0.3微米，但是檢測出軌跡偏移的光點的大小是0.87微米，比假想軌跡間隙大，以往的軌跡槽成為了光點那樣大小。因而，使用以往的采樣伺服用的預制槽，產生可以決定比軌跡槽還細的位置的控制信號。在此，預制槽間隔設定成1.2微米，擺動槽的擺動間隔設定成0.3微米。
圖17說明軌跡偏移信號的形成方法。用從時鐘脈沖標記檢測出的信號制成產生時間的時鐘脈沖信號，用此信號制成采樣保持信號A、B、C(1702、1703、1704)，用以檢測出擺動標記A333、時鐘脈沖標記338、擺動標記B335的信號電平。用此信號A、B、C，采樣保持來自各標記的總光量信號1701的電平。
圖18說明形成軌跡偏移信號的伺服電路374的具體構成，采樣保持電路150a、150b、150c采樣保持由擺動標記333、時鐘脈沖標記338、擺動標記335調制后的總光量信號。減算電路152a、152b、152c在采樣保持的信號間取各個差動，制成跟蹤信號A(1801)、B(1802)、C(1803)、D(1804)。這些信號成為決定光點在8分割圖16所示的軌跡槽的假想軌跡中心線N、N＋1、N＋2、N＋7上的位置的控制信號。
圖19展示了圖16所示的假想軌跡中心線和跟蹤信號1801、1802、1803、1804的關系。用此關系可以進行跟蹤控制。
圖20展示具體的控制信號的形式電路。跟蹤信號G(1803)、D(1804)的振幅用增益控制2001、2002調整。另外，用極性反轉電路2003、2004、2005、2006調整極性后制成跟蹤信號A′、B′、C′、D′(2003～2006)。用轉換電路2007轉換這些信號，并用相位補嘗電路2008處理后作為控制系統的控制信號輸入，以控制移動光學系統320內部的光偏轉器。
圖21是用3個信息軌跡構成再生信息組的本發(fā)明的記錄形態(tài)的一例。把應該記錄的信息作為信息標記102的列匯集3個所構成的信息組211記錄。信息組在光盤圓周方向上具有以往的扇區(qū)的概念，例如，從開頭按順序由地址區(qū)域、時間區(qū)域、干涉系數學習區(qū)域、以及數據存儲區(qū)域構成。包含在這些區(qū)域中的標記(也包括預制槽)形成在以規(guī)定的周期預先從扇區(qū)開頭位置規(guī)定的晶格結點213上。用3個再生光點103a、103b、103c再生3個信息軌跡上的信息標記。
在圖1中將圖21的樣式以斜視圖表示。預先將顯示作為扇區(qū)開頭的特定結構和扇區(qū)地址等作為預制槽106形成于地址區(qū)域。在時間區(qū)域預先將時間標記104形成在各信息標記列上的晶格結點213位置上。在晶格結點上記錄信息標記、或采樣晶格結點上的信號時所使用的選通脈沖，以此時間標記的檢出信號為基礎，使用PLL電路制成或修正。在后述的干涉系數學習區(qū)域記錄學習標記，以學習信息再生時信號處理運算所必須的干涉信號。
圖21展示數據存儲區(qū)域的部分。應記錄的信息標記102記錄在晶格結點213上。具體地說是使用以上述的時間標記為基礎生成的選通脈沖，根據與所規(guī)定的間隔對應的時刻…ti－1，ti，ti＋1，…記錄信息標記102。因而，信息就可以用在應該記錄的晶格結點213上是否存在信息標記102來表現。
圖22展示了另一記錄方式的例子。在圖21的例子中，使晶格結點213定向于光盤半徑方向和光盤圓周方向，但是在圖22的例子中，使相鄰的信息軌跡上的晶格結點周期相互錯開半周期。此時，在各晶格結點上的光盤半徑方向的交調失真，比圖21的情況還小。因此，與圖21的記錄方式例子相比，可以沿光盤半徑方向進一步減小晶格結點間隔，因而沿光盤半徑方向的進一步高密度化成為可能。
圖23是上述學習標記的例子?？梢詫W習標記231作為在3個信息軌跡中的中央信息軌跡的晶格結點上的孤立標記記錄。學習標記231也可以預先作為預制槽形成，也可以在盤出廠時記錄。
在再生信息時首先學習干涉系數。作為光點形狀、信息標記形狀以及晶格結點間隔的函數的干涉系數，必須在實際的光盤裝置中學習。因此，在信息再生時，用光點檢出此學習標記231，并學習干涉系數。
當再生信息組由3個信息軌跡構成的情況下，干涉系數具有圖33所示的a～n的特性。
首先，當光點103C的中心到達晶格結點(M－2，N＋1)時，測定q(i)作為對角方向的干涉量，在光點到達晶格結點(M－1，N＋1)時，測定q(k)作為對角方向的干涉量，接著當到達晶格結點(M，N＋1)時，測定q(l)作為半徑方向的干涉量。下面，當光點103b的中心到達晶格結點(M－2，N)時，測定q(＋)作為圓周方向的干涉量，當到達晶格結點(M－1，N)時，測定q(g)作為圓周方向的干涉量，接著當到達晶格結點(M，N)時，檢測出干涉系數學習用標記231的孤立信號SM、N。
以上述的測定值為基礎，用對角方向的干涉量q(i)和孤立信號SM、N的比q(i)/SM，N給與對角方向的干涉系數。同樣地，半徑方向的干涉系數l由半徑方向的干涉量q(l)和孤立信號SM，N的比q(l)/SM，N給與，圓周方向的干涉系數f用圓周方向的干涉量q(f)和孤立信號SM、N的比q(f)/SM，N給與。
同樣，當光點103C的中心到達晶格結點(M＋1，N＋1)時，以及光點103C的中心到達晶格結點(M＋2，N＋1)時，可以檢測出對角方向的干涉系數n、m。另外，對角方向的干涉系數d、e當光點103a的中心到達晶格結點(M＋1、N－1)時，以及光點103a的中心到達晶格結點(M＋2、N－1)時能得到。進而，圓周方向的干涉系數h，i取光點103b在晶格結點(M＋1，N)，(M＋2、N)得到的值與孤立信號SM，N的比求干涉系數。另外，多次進行上述學習并使其結果平均化，也能提高干涉系數的學習精度。作為其一例，可以考慮設置多個干涉系數學習用標記的方法。
為減低交調失真噪聲的信號處理運算，是使用由上述手段得到的各干涉系數、以及由上述選通脈沖在各晶格結點位置上采樣出的檢出信號進行。這時，如果使用由PLL電路進行時間修正后的選通脈沖，就可以更正確地采樣出晶格結點位置的信息標記檢出信號。
在如圖21所示的信息標記列的情況下，使用晶格結點(M、N)上的檢出信號和與晶格結點(M，N)相鄰的14近傍(5×3－1＝14)的晶格結點上的檢出信號(如圖33所示)。
圖40展示了再添加與3個軌跡1、2、3相鄰的2個軌這，且已記錄的標記只是孤立存在時的各晶格結點上的信號振幅大小的矩陣。在這里認為由于在本實施例中可以同時檢出的只是3個軌跡，因此用虛線圍成的區(qū)域的標記可以正確檢出。
因而，在展示用各晶格結點位置得到的孤立信號的運算式(2)中，將無視正得到的運算值作為削減交調失真后應求的值。
在此，S(j，k)是以在21個晶格結點位置上得到的孤立信號為成分的列向量，k(i，j)是以干涉系數為成分的21次正方矩陣，S′(i，j)是以從來自21個晶格結點位置得到的檢出信號為成份的列向量，E是表示來自上述21個晶格結點以外的晶格結點的交調失真的列向量。若完全去除交調失真的影響，則在各晶格結點上的孤立的信號S(i，j)就可以用式(3)計算。
S(i，j)＝K-1(i，j)S′(i，j)－E)…(3)但是，由于在列向量E之中有用3個光點不能檢出的部分，所以計算可以無視E得到的計算值。即，在晶格結點(i，j)位置上的信號S″根據用(4)式檢測出的信號，使用K的逆矩陣計算。
S″(i，j)＝K-1(i，j)S″(i，j)
如上所述，與以往的方式相比較，通過使用本發(fā)明中的記錄方式及信號處理運算方法，可以進一步實現高密度的記錄再生。另外，由于可以得到來自用于信息再生時的全部光點的再生信號中充分削減交調失真噪聲后的信號，所以與以往方式相比，數據轉送速度也提高了。
以下，取信息組由3個信息軌跡構成的情況為例，敘述有關為實現上述的信息記錄方法以及信號處理運算方法的記錄裝置。
首先，有關實現上述多個光點的光學系統、多個光點的跟蹤、以及自動調焦，可以使用例如特公昭58—021336號公報上記載的手段，此時，如圖21所示，連結多個光點的軸線相對于信息組半徑傾斜，其結果，各光點間相對于光盤圓周方向產生一定的時間差。當此時間差不是晶格結點間隔的倍數的情況下，為了使用多個光點103a～103c同時在晶格結點213上記錄及再生信息102，需要準備各光點固有的選通脈沖。即，使各選通脈沖準確地與各信息軌跡上的晶格結點同步，各光點就可以根據此選通脈沖的時間記錄/再生信息。此時，各選通脈沖間的時間差，就與上述各光點的時間差對應。
圖24展示了為進行上述記錄的記錄電路的方框圖。此記錄電路由與為檢測光點投入學習區(qū)域的光點數相同的檢測部201a～201c；選擇學習數據和信息數據的數據選擇部202、以及數據記錄部203構成。數據記錄部203用時鐘脈沖2310控制。
圖25是展示圖24的檢出部201的一例的圖。檢測器210對應各光點檢知光盤上的標記。來自檢測器210的檢知信號用選通電路2501a、2501b提取規(guī)定的時間信號。PLL電路2110根據對應于從選通電路2501a輸出的時間標記的信號形成時間信號。扇區(qū)開頭識別電路213，根據對應于記錄在從選通電路2501b輸出的區(qū)域的開頭的開頭標記的信號，識別扇區(qū)的開頭。區(qū)域識別電路2130是控制檢測部201的部分。
再參照圖32的時間圖展示檢測部201的動作。區(qū)域識別電路2130根據計算從PLL電路2110輸出的選通脈沖215識別光點的位置，作為其結果，輸出地址區(qū)域信號217、時間區(qū)域信號218、干涉系數學習區(qū)域信號219、以及數據存儲區(qū)域信號220。
詳細地說，選通脈沖215的計算值，首先被從扇區(qū)開頭識別電路222輸出的脈沖信號223置位成為0。扇區(qū)識別電路222是以來自光檢測器的輸出信號為基礎，檢測表示形成于地址區(qū)域2170的扇區(qū)開頭的特定模型的電路，在檢測出此特定模型時輸出脈沖信號223。
計算值從0到a之間，由于光點處在地域區(qū)域2170，所以只將地址區(qū)域信號217作為通輸出。當地址區(qū)域信號217變?yōu)橥〞r，來自光檢測器的輸出信號214通過選通電路2501b向地址識別電路212輸出。地址識別電路212是以輸出信號214為基礎，檢測形成于地址區(qū)域2170的地址信息的電路。
計算值在a到b之間，由于光點在時間區(qū)域2180上，所以只將時間區(qū)域信號218作為通輸出。當時間區(qū)域信號218變?yōu)橥〞r，來自光檢測器的輸出信號214通過選通電路2501a向PLL電路2110輸出。PLL電路2110以來自光檢測器的輸出信號214為基礎，檢出形成于上述時間區(qū)域2180上的時間標記，使用此檢出結果修正上述選通脈沖和晶格結點位置的時間偏差。PLL電路211輸出選通脈沖215，此選通脈沖215在上述干涉系數學習區(qū)域信號219為通，或上述數據存儲區(qū)域信號220為通時，通過選通電路25010從檢出部201輸出。
計算值在b到c之間，由于光點處在干涉系數學習區(qū)域2190，所以只將干涉系數學習區(qū)域信號219設為通狀態(tài)輸出。在計算值從c到d之間由于光點處在數據存儲區(qū)域2200，因此只將數據存儲區(qū)域信號220作為通狀態(tài)輸出。這些干涉系數學習區(qū)域信號219以及數據存儲區(qū)域信號220成為檢測部201的輸出信號。因而，各檢測部201a～201c輸出上述選通脈沖215a～215c、上述干涉學習區(qū)域信號219a～219c以及數據存儲區(qū)域信號220a～220c。
圖26是展示數據選擇部202的方框圖的一例的圖。向數據選擇部202輸入用戶數據204、來自各檢測部分201a～201c的輸出的多個數據存儲區(qū)域信號220a～220c以及多個干涉系數學習區(qū)域信號219a～219c。此時，例如當數據存儲區(qū)域信號220a～220c中至少有一個成為通狀態(tài)時，數據選擇部202將用戶數據204作為串行數據225輸出。另外，當干涉學習區(qū)域信號219a～219c中至少有一個成為通狀態(tài)時，為了學習干涉系數，為了將所需要的信息標記記錄在干涉系數學習區(qū)域，將存儲在干涉系數學習用數據Rom226上的數據列作為串行數據225輸出。這種情況下，數據列就可以表現如圖23所示的孤立的標記。
圖27是展示數據記錄部203一例的圖。在數據記錄部203上輸入上述數據記錄用選通脈沖221和上述串行數據225。此時，串行數據225用由比各記錄用選通脈沖221更高頻的基準時鐘脈沖231動作的串行并行轉換電路230轉換。轉換后的數據232存儲在FI/FO(先進/先出)存儲器233中，用記錄用選通脈沖221從FI/FO存儲器233讀出。這些被讀出的數據234輸入到調制器235。受調制后的數據236輸入激光器的驅動電路237，通過調制光點238的強度記錄標記。
這里，當使用圖1中的1個光點101，在圖21所示的3條信息軌跡的信息組211上進行記錄時，使用上述電路，通過盤每轉1回記錄1條信息軌跡，來實現記錄3個信息軌跡。另外，使用波長685nm的3光束激光數組作為記錄用光源，在信息組內的3條信息軌跡上分別產生記錄充足位置，可以設置如圖27所示的FI/FO存儲器233、調制器235、激光驅動電路273這3個系統。再有，不使用685nm波長的激光，而設置3個波長532nm的SHG激光，使用了系統A/O調整器，用3光束也可以記錄或再生。
圖28展示了為再生己記錄的信息的信息再生電路的方框圖。此再生電路由與為檢測光點侵入圖23所示的各區(qū)域的光點數相同的檢測部251a～251c，以及取來自各檢測器的檢出信號的同步的同步修正部252以及運算部253構成。
圖29是展示上述檢測部251的方框圖一例的圖。檢測部251主要由與各光點對應的檢測器267、采樣保持電路256、PLL電路257、扇區(qū)開頭識別電路258以及區(qū)域識別電路259組成。PLL電路257、扇區(qū)開頭識別電路258、區(qū)域識別電路259以及地址識別電路267與用前述的記錄電路所述的相同，檢測部251與記錄電路中的檢測201一樣，由區(qū)域識別電路259控制。首先，當光點進入時間區(qū)域時，從區(qū)域識別電路213輸出的時間區(qū)域信號218變?yōu)橥顟B(tài)，由光點檢測出的時間信號，輸入到位于檢測部分內的PLL電路257。PLL電路257以上述時標記信號為基礎修正由盤轉動不穩(wěn)定等引起的選通脈沖264的相位偏移。并且，在干涉系數學習區(qū)域信號262為通狀態(tài)，或數據存儲區(qū)域信號263為通狀態(tài)時，作為PLL電路257的輸出的選通脈沖264成為采樣保持電路256的時鐘脈沖265。采樣保持電路256根據時鐘脈沖265，采樣作為輸入的在檢出信號255的晶格結點上的信號值。采樣的值作為檢出信號266成為檢測部251的輸出，輸入到同步修正部252。
只有在干涉系數學習區(qū)域信號262為通狀態(tài)，或數據存儲區(qū)域信號263為通狀態(tài)時，來自發(fā)生對應于晶格結點的脈沖的采樣保持電路256的輸出，才作為控制時鐘脈沖265成為檢測部251的輸出，向同步修正部252輸入。
圖30是展示同步修正部252的方框圖一例的圖。同步修正部252主要由FI/FO存儲器和讀出時鐘脈沖控制電路組成。從各檢測部251a～251c輸出的，輸入到同步修正部252的各檢測信號266a～266c，同樣地與從各檢測部251a～251c輸出，并與輸入到同步修正部252的各控制時鐘脈沖265a～266c對應地存儲于各FI/FO存儲器271a～271c。另外，當從各檢測部251a～251c輸出的各干涉系數學習區(qū)域信號262a～262c全部為通狀態(tài)時，設變?yōu)橥顟B(tài)的信號為干涉系數學習區(qū)域信號；而當從各檢測部輸出的各數據存儲區(qū)域信號263a～263c全部為通信號時，設成為通狀態(tài)的信號為數據存儲區(qū)域信號276，這樣一來，這二個信號中的某一方成為通信號時，讀出時鐘脈沖控制電路272輸出基準時鐘脈沖277?；鶞蕰r鐘脈沖277的頻率設在控制時鐘脈沖265a～265c的頻率之下。
在上述各FI/FO存儲器271a～271c中存儲的各檢出信號266a～266c，根據上述讀出時鐘脈沖控制電路272的輸出信號277讀出，作為同步的檢測信號278a～278c成為同步修正部252的輸出，并向運算部253輸入。另外，上述干涉系數學習區(qū)域信號275和上述數據存儲區(qū)域信號276，成為同步修正部252的輸出，向運算部253輸入。
圖31是展示運算部263的一例的圖。從同步修正部252輸出的，輸入到運算部253的各檢出信號278a～278c，向運算器280輸入。此時，當來自同步修正部252的作為輸入的干涉系數學習區(qū)域信號276為導狀態(tài)時，運算器280以檢出信號278a～278c為基礎，同前述的運算算出干涉系數，再以這些干涉系數為基礎計算逆矩陣(式(4)，算出運算系數。算出的運算系數存儲在運算系數用存儲器281。
當來自同步修正部252的作為輸入的數據存儲區(qū)域信號276為通信號時，運算器280以由檢測信號278a～278c和上述方法算出的運算系數為基礎，進行式(2)、(3)、(4)所示的運算，把削減了交調失真噪聲的運算結果283a～283c輸出到比較器284。比較器284以運算值283為基礎，判別有無信息標記。判別結果285a～285c由解調器286解調，并將其作為再生信號287a～287c輸出。
進而，由混聯轉換電路288再生串行數據289，即用戶數據。
以上，是以3個信息軌跡組為1個信息組，同時再生1個信息組的3軌跡同時再生的例子，但是，也可以只記錄/再生光點中間的光點103b掃描的1根軌跡。
在這種方式中，可以只再生光點103b掃描的軌跡。光點103a和103b被用于檢測在光點103b照射的信息軌跡上漏入的來自相鄰軌跡的信號的漏入。通過將用光點103a和103c檢測出的信號的漏入(交調失真)，從用光點103b檢測出的信號中消除這一方法，則即使使如圖21所示的信息組間隔變窄，也可以檢測出正確的信息。因而，可以進一步使記錄密度更高。在記錄中與圖1所示的構成相同，用685nm的記錄光點101記錄，用532nm的3光點103a、103b、103c再生光點103b上的信息軌跡的數據。
如果用這次的面密度具體地計算，則如果再生波長為530nm，設數值孔徑為0.55，那么光點尺寸W成為0.96微米。通過光學超解像作用，軌跡方向的光點尺寸成為有效值的0.7倍，為0.67微米。由于在此次所采用的再生方式中，可以使軌跡槽縮小至W的0.4倍左右，所以可以實現軌跡槽為0.3微米。
若進行光學超解像，則在盤面上發(fā)生旁瓣，并從旁瓣覆蓋的軌跡漏入信號。為了在檢測器面上不檢出旁瓣，通常在通過物鏡后的光束的途中，插入為切掉旁瓣的遮擋板。但是，由于此次的光束至少有3根，并且光束對應軌跡方向傾斜地設置，因此用同一遮擋板設定是困難的。
圖35展示了解決上述旁瓣問題的光檢出器的例子。在光檢出器350上涂覆非線性透過材料。作為此材料例如是光致變色媒體，最好是二烯丙基乙烯衍生物。
圖34展示了二烯丙基乙烯衍生物的光譜特性。在有足夠能量強度時(二烯丙基乙烯A開環(huán))的透過率特性曲線，對應于530mn的再生光的能量強度，從曲線342變成曲線341，透過率是非線性地變化。
圖36展示了與再生光的能量強度相對應的透過率變化的情況。在幾乎沒有強度變化的光的情況下，用平均功率等效地表示能量。
圖37展示信號再生原理。如果入射能量密度和透過能量密度的非線性特性如曲線407所示，則只有在強度強的部分，再生光才能到達光檢測器。因而，入射光點401的強度分布在透過后就如光點400所示的強度分布。在這里，在入射光點401中象旁瓣403那樣的與主光點相比較的弱光，在透過后如旁瓣405那樣，與主光點比較強度顯著降低，因而，光檢測器幾乎不接受由旁瓣405照射的標記發(fā)出的信號。進而，若將安置光檢測器的位置設置在遠離成像位置的面上，則當再生光點用光偏轉器開始跟蹤時，就可以使光點在光檢測器而上移動。即使在此狀態(tài)下，為了對應于光點的移動產生非線性效果，以使得總能只使主光點的光透過，就要用與再生光不同的光始終在光點移動的全范圍內激勵些材料。
因此，如圖35所示，除再生光353以外，用短波長的藍色光二極管3520的光352照射此材料的整個面。作為發(fā)光二極管的波長，在作為又一個光譜特性(二烯丙基乙烯A開環(huán))的曲線342中，選擇具有透過特性的從波段420至480nm的光。用此波段區(qū)域的光照射，可以得到曲線342的特性。在曲線342上，在檢測信號的光的波長530nm處具有吸收特性，由此，整個非線性材料吸收530nm的光，但當光能量強度高時，變成曲線341的特性，成為能使530nm的光透過的結構。非線性特性因此可以用照射全面積的發(fā)光二極管的能量控制。另外，一般來說，這種非線性形材料響應速度慢，但可以充分適應跟蹤軌跡偏差那樣的響應。如上所述，使用非線性形材料可以用簡單的結構消除由于光學超解像引起的來自旁瓣的漏入信息，且光學系統的組裝調整變得容易了。
用圖38A說明為提高圓周方向的再生分瓣率所使用的一種磁性超解像FAD(檢測波前孔徑)。記錄謀體在圖7和圖8所示的TbFeCo等的記錄層381上設置由TbDyFe構成的切斷層382和由GdFeCo構成的再生層383。若使光點384在這種結構的媒體上向箭頭方向移動，則媒體上的軌跡中心的溫度分布387具有在光點后方溫度高的變形的擴展范圍。在某外部磁場386的源頭，記錄在記錄層381上的標記389在溫度低時，通過切斷層382將標記的磁化轉寫在再生層383上。但是，若超過某溫度值3809，則由于切斷層382的磁化消失區(qū)域3811轉寫不能進行。即，若從再生層383看，則形成在激光點384上用斜線所示的標記380，將溫度低的區(qū)域作為孔徑3800，檢測出已記錄的標記。因此，從有效地使光點384變小的方面看，可以提高圓周方向的分辯力。但是，由于此孔徑3800的形狀是3日月形狀，因此，即使從記錄標記轉寫的標記是圓形標記，所得到的信號波形也在行進方向為非對稱的波形。
在后述的2維均衡處理中，通過將前后左右的干涉系數全部取入計算，就可以補償非對稱性。另外，由于檢測信號的分辯力依賴于溫度分布和光點的位置偏移，因而如果使溫度分布接近光點中心，則孔徑變得狹窄，分辯能力提高。為此，使用A/O偏轉器使再生光脈沖狀照射在已記錄標記的位置上，并使溫度分布徒峭地分布在光點中心。調制再生光強度的時間如前所述根據在盤面上制作出的預制槽，通過起動PLL制成的時鐘脈沖信號制作出。因此，設定在檢出光的照射期間內采樣保持信號的時間。
在圖38B中說明另一磁性超解像的RAD(檢測波后孔徑)。在圖7、8所述的記錄層381上形成開關層3801和再生層3802。RAD將初始磁場給與光點3803的行進的前方，使再生層381初始化。在溫度低的地方，SW層3801的作用是使記錄層301的標記不轉寫到再生層3802，當因光點3803溫度升高時，向再生層3802轉寫記錄層301的標記389。這樣一來形成了屏蔽3812，在光點3803的行進方向的后方發(fā)生孔徑3811。若以脈沖狀的再生光照射記錄標記389，則由于使孔徑3811的位置處在光點的中心，所以可以減少再生波形的非對稱性。
在圖39中說明以這樣記錄的信息的檢測原理。
如圖39所示，以在晶格結點213上的標記有無對應記錄數據的“1”和“0”的NRE(不遠見0)規(guī)則記錄記錄標記102。因而，檢測出的信號只取2個電平。
圖39c展示了從光點103b檢測出的軌跡2的信號(眼形圖案)。由來自鄰接軌跡1、3的交調失真幾乎打不開眼電平，因而不能正確檢出數據。
如圖39D所示，有必要處理可以張開眼，能正確讀出數據的信號。
圖38B展示了補償上述交調失真，從而可以從圖39C的信號得到圖39D那樣信號的2維均衡處理電路的結構。其中，在學習干涉系數后，使用計算K的逆矩陣后的結果和來自軌跡1、軌跡2、軌跡3的信號，求得去除干涉量的運算系數。
在2維均衡處理電路中，使從各軌跡再生出的信號x(t)3900—1,3900—2,3900—3通過7分支的傳送脈沖濾波器391—1,391—2,391—3。傳送脈沖濾波器391具有延遲電路392、衰減器395、以及加法器396，對每條軌跡上的各信號波形進行整形。其后，用加權電路397—1,397—2,397—3在來自各軌跡的信號g(t)上加權，之后用加法電路求和。使來自各軌跡的信號通過的傳送脈沖濾波器391的延遲電路和衰減器的系數、以及用加權電路397加在來自各軌跡的信號上權系數如前所述，從逆矩陣求得。延遲電路394a、394b具有與再生光點103的各光點的距離r(sec)對應的延遲時間。
在圖39A中，晶格結點間隔變?yōu)?.25微米，軌跡間隔變?yōu)?.3微米，標記直徑變?yōu)?.22微米。設對應晶格結點間隔的時間為T、3個光點的時間間隔為t。為了補償軌跡間的時間延遲，預先給與2維方向的信號處理以時間性的延遲。若對信號全部進行數字性處理，則由于可以使用己制成的時鐘脈沖，因而很容易控制間隔的時間延遲。
若不使在圓周方向的光點具有磁性超解像效果，則由于圓周方向的光點直徑為0.96微米，因此如就這樣使用，就不能從0.5微米周期的晶格檢出信號。因此，在傳送通路的領域應用已知的局部響應。在從直流過渡到高通而顯示直接響應的光點中，更簡單的局部響應是叫作PR(1，1)的響應等性。這種特性是在將光盤都作為傳送路時，與輸入脈沖相對應的響應只存在于檢出時隙的2份中，而不出現在另一份中。
在圖41中說明PR(1，1)的信號處理的流程。用戶數據ak通過預編碼器的處理轉換成調制數據bk。預編碼器的作用是為了防止由于光盤上的缺陷等引起的誤傳播，而預先向記錄數據施加光盤的逆特性。
根據調制數據制成記錄脈沖411，再根據記錄脈沖411以時鐘脈沖信號為基礎，在晶格結點213上記錄記錄標記102。若將有效的再生光點103的大小設成圖示那樣，則即使標記和標記間空一個晶格間隔，也能從再生信號波形412分辯標記。但是，通過取電平的飽和電平的中間值，就可以知到標記排列。飽和電平產生于多個標記連續(xù)地排列時。由標記間的干涉可知檢出電平取3值。為了檢測出在哪個電平，設置2個限幅電平413a、413b，在每個時隙上檢測出用2個電平分成的3值中的哪個值。得到的3值用mod2計算后恢復成2值的解調數據。由此，即使在分辯能力降下的密度中也能檢測出信號。這是取來自一個軌跡的信號為例進行說明的，但是在本發(fā)明中，由來自相鄰軌跡的干涉不能檢出最適合局部響應的波形。為了得到它的方法在下面敘述。
圖42展示了為了將來自3個光點的檢出信號3900輸入到2維均衡電路的排列。按時間順序輸入來自軌跡1的檢出信號3900—1(S′bc～Sb′i)。并且分別按時間順序將來自軌跡2的檢出信號3900—2(S′cc～S′ci)，和來自軌跡3的檢出信號3900—3(S′dc～S′di)輸入到均衡處理電路4201中?？梢缘玫綇倪@些信號中除去在每個定時來自相鄰標記的干涉的軌跡2的信號4200(S″cc～S″ci)。此信號就是排列來自孤立的記錄標記的再生信號，在局部響應上去除必要的干涉量。在此，如局部響應(1，1)的特性那樣，從相鄰標記間的干涉量r—3重新附加r3進行加算。其結果，排除了來自相鄰軌跡的干涉，并且得到具有最適宜的局部響應特性的信號S(1)cf。此信號相當于來自圖40中用虛線圍成的21個標記列內的正中的標記的信號。
圖43展示圖42的均衡處理的模擬結果。計算是用將晶格結點間隔20等分后的刻度寬度為每0.0125微米的細間隔進行計算，求與連續(xù)地看的與S(1)cf對應的信號波形。
圖43A是在軌跡1、2、3上設置無規(guī)則晶體點陣，只再生軌跡2，并只進行局部響應用的信號處理時的波形?？芍蓙碜韵噜徿壽E的干涉不能在信號檢出時得到所需要的眼張開。
圖43B是檢出軌跡1、3的信號，并由前述的2維均衡化除去相鄰標記間的干涉后，實施局部響應用的信號處理的結果。與圖43A相比較可知，可以得到充分的眼張開，使用2個限幅電平413a、413b在信號檢出點4302處可以準確判定3值。與NRZ比較，記錄位置是晶格結點，但信號檢出點變?yōu)榫Ц窠Y點的中間點。另外，模擬結果展示了用與連續(xù)波形相近波形進行波形處理的樣子，但是在本發(fā)明中進行使全部的信號處理與時鐘脈沖同步的數字處理。在此，晶格結點間隔T與時鐘脈沖對應，將時隙設在各晶格終點的中心。因此，在上述的實施例中，在各晶格結點處采樣保持信號，而在本實施例中，是在每個時隙采樣保持再生檢出信號，并進行信號處理。進而，4301相當于孤立標記的再生信號的振幅。
在此前的實施例對應軌跡半徑方向使用了光學超解像，但是作為媒如圖9所示的磁性轉寫結構由于磁性超解像困難，所以不得不使用上述的局部響應。但是，為了進一步實行高密度化，還為了具有余量地實現10Gb/in2，由本發(fā)明就可以在圓周方向上進行光學超解像。即，通過使用圓形遮擋板或圓形相位板作為光學濾波器，就可以各向同性地進行光學超解像并得到相同的效果。另外，通過設置成橢圓形，即使軌跡槽、晶格結點間隔發(fā)生變化也可以對應。檢出信號如前所述，通過在檢測器面上涂覆非線性形透過材料，就可以去除旁瓣的影響。
以下揭示了進一步進行高SN再生的實施例。
在圖44中展示高SN檢出的原理。圖44A是媒體上的形態(tài)，圖44B是時鐘脈沖信號，圖44C是照射的激光的強度，圖44D是媒體上的溫度分布。再生用光點4401為了提取出跟蹤信號和時鐘脈沖信號，在設置有預制槽標記4400的采樣區(qū)域500，以通常的直流光441照射進行再生。在數據區(qū)域501，用與晶格結點同步的時間脈動地照射具有比再生電平502大的峰值功率503的光442，根據與晶格結點同步的時間504檢測出其反射光。在采樣區(qū)域500和數據區(qū)域501之間設置間隔區(qū)域505。
以下展示可以高SN再生的理由。
在圖45中展示了在波長為入532nm、聚焦鏡頭的數值孔徑NA為0.6的再生系統中，在線速度V＝10m/s，DC照射再生能量1mv下，用再生最高返復頻率12.5MHz，即用再生了0.41μm標記的循環(huán)晶格點情況下的光譜檢偏鏡測定的頻率的頻譜。在這里，晶格結點的間隔的倍周期與最高返復頻率對應。與標記的返復周期對應的信號4500在信號成分C中，基礎電平的信號4501與全部的噪聲N對應。
在圖46中展示了噪聲電平4501包含的各種噪聲頻譜的實測值。再生光能量設為1mW。噪聲成分4501由包含放大器噪聲的系統噪聲506、在光檢出器中產生的發(fā)射噪聲507、并且包含記錄時標記偏移引起的調制性噪聲的盤噪聲508組成。在此，在激光自身的噪聲由于使用SHG激光器，因此可以完全無視其噪聲電平。在實測結果中，以頻率fmin—11MHz為界，在低頻區(qū)域盤噪聲508占主要地位，在高頻區(qū)域發(fā)射噪聲507占支配地位。
在圖47中展示了信號電平Sp—p、各種類的噪聲量N和聚焦在媒體面上的再生光的能量的關系。信號電平Sp—p相當于在圖45的信號4500的峰值上乘 的值，噪聲相當于在圖46所示的頻率0到截止頻率的區(qū)段內積分的噪聲量。橫軸以再生能量PO為1，用對數刻度規(guī)格化。509是用10Log(P/p0)表示的發(fā)射噪聲的理論曲線，510是用20Log(P/P0)表示的信號電平的理論曲線，511是用20Log(P/P0)表示的盤噪聲的理論曲線，500是系統噪聲的理論曲線。
若只考慮在檢測器上的光量的變化，則系統噪聲500不依賴于再生光的能量。與此相反，發(fā)射噪聲成為與再生光的能量P成比例的理論曲線509。信號電平和盤噪聲與再生光的能量的平方成比例，成為理論曲線510、以及511。在此，提高再生能量，可以使在信號區(qū)域的高頻區(qū)域起主要作用的發(fā)射噪聲相對于盤噪聲減低，并可以減低用在頻帶區(qū)域內積分得到的噪聲量。
圖48展示了再生能量和再生信號Sp—p以及全部噪聲Nrms的關系。512是和再生光DC照射時的再生能量的關系的理論曲線，517是在線速度20m/sec下照射DC再生光情況下的實測值，518是在線速度10m/Sec下照射脈沖再生光情況下的實測值。此時的信號區(qū)域設為光學截止頻率，fmax＝V(λ/2NA)〔MH2〕＝22·5MH2。
從理論曲線512可知，應該使再生能量從1mw變成2mw，若設成1.8dB、4mW則可知2.8dB、SN提高。但是，在實際系統中，若使再生能量增加則產生以下問題。
回到圖47說明此問題。在圖47中，曲線513是在線速度10m/sec下用直流光照射時的信號電平的實測值，曲線514是在線速度10m/sec下用脈流光照射時的盤噪聲的實測值。
第1個問題，信號電平如實測曲線513所示比理論曲線510低下。這是因為如圖49所示，支配信號電平的磁性膜的克爾轉角具有與溫度一同減小的性質，因為膜面的溫度與再生能量的增加一同上升，而信號電平下降。
第2個問題，如實測曲線514所示，盤噪聲電平與理論曲線511相比也伴隨再生能量的上升而增加。這是因為，膜面溫度一上升，磁性膜的磁化變得不穩(wěn)定，因而盤噪聲上升。
為了解決上述問題，考慮了膜面的溫度即使在線速度上升再生能量提高時也不上升的方法。
若參照圖47，則曲線515是將線速度設為2倍的20m/s，用直流再生光照射情況下的信號電平的實測值，曲線516同樣地是盤噪聲電平的實測值。曲線515、516展示了可以使再生能量上升至3mW的情況。但是，對應于再生能量的實測的SN，如同48的實測曲線517所示，只改善0.5dB左右。其理由是必須在線速度增加的同時不使信號帶域成比例地增加，因為如圖46可知，在高頻區(qū)域起主要作用的發(fā)射噪聲的帶域內的噪聲量增加，其結果、SN降低。以下說明此現象。
圖50展示了通過對應各線速度求保持膜面的峰值溫度的再生能量5000，對應求出的再生能量求SN，從而求對應線速度的SN5001的結果。從此結果可知，即使線速度從10m/s開始上升，SN也幾乎不上升。
通過以上的考察，在本實施例中，由于為了不使信號的頻帶上升而提高再生能量，所以在再生時，要用脈沖光照射數據的撿出點，不提高膜面溫度地再生信號。再生光的強度電平如圖44C所示，在晶格結點上以來自光源的具有比用通常直流光照射的再生電平Pdc502大的第3強度電平Pp503的光脈動地照射。
圖51展示了在上述記錄再生條件下，直流光再生時和各種脈沖幅寬的記錄膜面溫度分布實測值。設照射能量的波峰值2mW，光點的線速度為10m/sec，并使脈沖幅寬變化為10ns，20ns，30ns以及直流照射。曲線511是脈沖幅寬10ns時，512是脈沖幅度20ns時，513是脈沖幅寬30ns時，514是直流照射時到達的溫度。脈沖幅寬10ns的情況下可知，變成直流光照射的一半的峰值溫度，因而可以在10m/s下，用2mW的再生能量照射。
在圖47中曲線4700展示了在線速度10m/s下用脈沖狀的再生光照射情況下的再生信號的實測值，并展示與曲線4701相同地盤噪聲的實測值。圖48的517同樣地展示了與再生能量對應的SN的實測曲線線。由這些曲線可知，在線速度10m/s、再生能量3mW的條件下SN可以增加2.3dB。
在這里，在圖44C的照射時產生以下問題。如圖44D所示，在從用直流(DC)照射光的采樣區(qū)域500轉移到脈沖照射時，由直流照射引起的在晶格結點上的余熱使溫度水平上升(4400)。但是，在以下的脈沖照射時，由于余熱減小而使溫度水平降低(4401)。而且，多脈沖照射后的溫度水平為一常數。為了去掉此溫度水平的變化，在采樣區(qū)域和數據區(qū)域設置間隔區(qū)域505。
在圖52中展示了不設置間隔區(qū)域，而使溫度水平為一定值的方法。用來自光源的具有比用直流光照射的再生電平502大的第3強度電平503的脈沖光照射晶格結點，并插入強度零的期間，在晶格結點間給與比再生電平502大的第2強度電平519的余熱用脈沖。通過如圖52C那樣地強度調制，即使光點直接從采樣區(qū)域500進入數據區(qū)域，也可以使用由脈沖照射引起的溫度水平如圖52D所示那樣為一定值。
以下具體地敘述再生時的動作。
在再生時，在為了提取跟信號及進鐘脈沖的采樣區(qū)域500中，用直流光照射進行再生，在數據區(qū)域501中，即使在再生時也使用圖24、圖25和圖26所示的記錄電路，根據各記錄用選通脈沖221，用與再生時的晶格結點同步的時間，驅動圖15所示的A0驅動電路337，調制再生光。這里，因為再生光點4400由衍射光柵構成3光點，所以，以各光點可以在晶格點上發(fā)生脈沖那樣地混合來自各記錄用選通221的脈沖，調制A0驅動電路377。
但是，若一個光點脈動地照射在晶格結點上，而另一光點在非晶格結點的地方進行脈沖照射，則溫度上升。實際上，設脈沖幅寬為1/3，以使得即使由另2個光點引起的脈沖照射產生，溫度也不上升。另外，也可以轉動控制圖15所示的衍射光柵，使得3個光點始終同時位于光點掃描方向的晶格結點間隔上。由此，因為可以用一個記錄用選通脈沖221，在3光點的各晶格結點上脈沖照射，所以可以在1光點條件下滿足再生脈沖條件。另一方面，不使用衍射光柵，而使用3個光源和3個A0驅動電路作為再生光源，也可以獨立地調制。
再生電源，直接應用圖28及圖29的構成，用與晶格結點同步的時間504檢測出在再生脈沖照射期間的反射光，用采樣保持電路檢測出電平。在此，采樣時鐘脈沖265不必與脈沖照射時刻相同，也可以象設置學習區(qū)域、SN為最大那樣地最適合地控制位置。此時，也可以學習采樣時的時間常數以得到最適合化。
在實施例中，用膜的峰值溫度規(guī)定了脈沖再生用的再生脈沖條件，便是實際上，由于標記具有有限的幅度，若考慮在標記幅寬上的溫度分布也可以進一步最適合化。另外，在有關進行局部響應信號處理時也可以在其類別的檢出點進行脈沖照射。再有，即使是有關光學超解像光點，對于有效光點直徑，即(λ/NA×(光超解像產生的光點微小化率，在實施例中是0.8))，如果使脈沖條件最合適化，則裝配是可能的。
如果根據本發(fā)明，則對于現有的光盤裝置的記錄密度為1Gbit/in2的裝置，使用現在可以使用的光源、光學元件、記錄再生技術，可以實現1位以上的高密度化。
權利要求
1.一種高密度信息記錄再生方法，其特征在于在光學地記錄/再生信息的方法中，實現10吉比特/平方英寸以上的面密度。
2.一種高密度信息記錄再生方法，包括使用波長680nm的記錄激光作為記錄光，通過超解像光學系統將該記錄激光作為記錄光點照射在媒體上，用該記錄光點引起的熱能形成記錄光點的四分之一以下的標記，使用530nm的再生激光作為再生光再生上述標記。
3.如權利要術2所述的高密度信息記錄方法，其中在上述媒體上進在軌跡方向和軌跡半徑方向上的2維晶格的晶格結點上排列同心圓形的標記的2維記錄。
4.如權利要求3所述的高密度信息記錄再生方法，其中檢出來自上述標記的再生信號相互使用來自各標記的再生信號進行信號處理，檢出信息。
5.如權利要求4所述的高密度信息記錄再生方法，其中根據離散性設置在上述媒體上的時鐘脈沖標記制作記錄和再生的時鐘脈沖，從擺動標記檢測出軌跡偏移信號。
6.如權利要求2記載的高密度信息記錄再生方法，其中預先在上述媒體上設置具有規(guī)定形狀的記錄了微小標記的嵌入標記層，在其上設置記錄光點，通過是否由記錄光點磁性轉寫嵌入標記，在再生層上記錄信息標記。
7.如權利要求了所述的高密度信息記錄再生方法，其中，為了制成使上述媒體的記錄靈敏度特性在微小的區(qū)域局部地變化，從而不依賴于記錄光點形狀的微小標記，預先用強激光照射記錄膜，產生局部性的結構緩和，減弱頑磁力。
8.如權利要求了所述的高密度記錄再生信息方法，其中，為了制成使上述媒體的記錄靈敏度特性在微小區(qū)域內局部性地變化，從而不依賴于記錄光點的微小標記，預先用噴射在光盤基板上設置微小凹凸的圖案，設磁性標記的形成核，使記錄標記在局部容易形成，由此制成不依賴記錄光點形狀的微小標記。
9.如權利要求1所述的高密度信息記錄再生方法，其中，使用采樣向服決定多個或單個光點在已形成的標記上的位置，根據以嵌入標記制成的時鐘脈沖，分別采樣保持在2維晶格結點上已確定了光點位置時的檢出信號，預先在學習區(qū)域求得來自相鄰晶格結點的干涉量，進行從采樣伺服后的檢測信號去除干涉量的處理，檢測出有無記錄在晶格結點上的標記。
10.一種光學記錄再生方法，使用具有第1輸出及波長的記錄用激光、和具有比該第1輸出低的第2輸出以及比第1波長短的第2波長的再生用激光，用NA約為0.55的物鏡將上述記錄及再生用激光照射在圓盤狀記錄媒體上，通過上述圓盤記錄媒體的記錄特性以及發(fā)射上述激光的光學系統中的遮擋板，在記錄媒休上形成與由上述記錄用激光的波長和物鏡的NA光學地決定的光點尺寸相比約1/4以下的微小標記，作為記錄方式，進行在軌跡方向和軌跡半徑方向上排列的2維晶格的晶格結點上排列標記的2維記錄，再生方式是檢測出來的自2維晶格結點上的上述標記的再生信號，相互使用來自各標記的再生信號進行信號處理，檢出信息。
11.一種高密度信息再生方法，其特征在于在與從光盤提取出的時鐘脈沖同步地形成信道時鐘脈沖，在信息再生時，使再生用光束與上述信道時鐘脈沖同步地脈沖狀地照射的光磁性記錄再生方法中，使用通過再生光源波長入(um)和數值孔徑NA聚焦鏡頭得到直徑入/NA的再生光點，在規(guī)定的線速度V(m/s)以及規(guī)定的直流電平的膜面再生功率Pdc下，使上述再生光點掃描時得到的再生信號的噪聲頻譜N(f)的特性，在發(fā)射噪聲Ns比盤噪聲Nd還大的頻率fmin〔MHz〕和光學截止頻率fmax＝v/(λ/2NA)〔NHz〕之間，有記錄再生的最高返復頻率，并且，使用比上述一定的直流電平的膜面再生功率Pdc更高的峰值的Pp的脈沖光照射進行再生。
12.如權利要求11所述的高密度信息記錄再生方法，其特征在于檢測出來自光磁盤上的2維晶格結點上的標記的再生信號，相互使用來自各標記的再生信號進行信號處理，檢出信息。
全文摘要
本發(fā)明的光學記錄再生方法，使用具有第1輸出和波長的記錄用激光、以及具有比第1輸出低的第2輸出和比第1波長短的第2波長的再生用激光，用NA約為0.55的物鏡將記錄及再生用的激光照射在圓盤狀記錄媒體上，在記錄媒體上形成與由記錄用激光的波長和物鏡的NA光學地決定的光點尺寸相比在1/4以下的微小標記。再生方式是檢測出來自2維晶格結點上的上述標記的再生信號。
文檔編號G11B11/00GK1128078SQ95190379
公開日1996年7月31日 申請日期1995年3月24日 優(yōu)先權日1994年3月25日
發(fā)明者前田武志, 杉山久貴, 粟野博之, 宮本治一, 安藤圭吉, 若林康一郎, 齊藤敦, 島野健 申請人:株式會社日立制作所