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。背景技术
相对于原来的光记录媒体的通过把再现信号的长度(反射信号调制部的长度)改变为多级记录数据的方法，对通过把再现信号的深度(反射信号的调制度)切换为多阶段，按相同长度的各个信号记录多个数据的方法的研究增多了。
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。作为把再现信号地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。或者现在提出的把多层记录层用作该记录媒体的方法。
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。
尤其，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，在把激光的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显著。
例如，一般地，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。
另外同样，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。因此，如果不能够变小聚光束的大小，就会对提高记录密度产生一定的限定。
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标记(低反射率区域)，使得在整个虚拟记录单元区域中光反射率不同，可进行至少5阶段的多级记录的光记录方法。
这是与原来的激光束照射的光记录方法不同的考虑方法，通过短时间的照射时间可形成记录标记。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短时间区域，实现多阶段且高密度的多级记录。发明内容
本发明是对该技术的进一步的研究，其目的是通过照射激光束，可进行更多阶段(多值)且读取精度高的多级记录。
本发明人对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，对所述虚拟记录单元设定从第一阶段到最终阶段顺序加长的多个阶段的照射时间，同时在对所述虚拟记录单元照射所述激光束时，在所述多个阶段的照射时间中的至少一个照射时间中，激光束的设定功率间歇性地比规定阀值增大，以所述虚拟记录单元的光反射率在多个阶段彼此不同的方式形成记录标记。
(2)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，设定从第一阶段到最终阶段顺序加长的多个阶段的照射时间，同时对应该照射时间将所述激光束照射到所述虚拟记录单元上，形成虚拟记录单元的光反射率彼此不同的多个阶段的记录标记，在此时的所述多个阶段的照射时间中的至少一个照射时间中，照射激光束的设定功率以大的情况和小的情况交替地连接的形式来进行，形成所述记录标记。
(3)上述发明(1)或(2)中的光记录媒体，其特征在于：至少在所述最终阶段的照射时间中，控制所述激光束的设定功率。
(4)上述发明(1)、(2)或(3)的任意之一的光记录媒体，其特征在于：在所述记录媒体的未记录状态的光反射率为K的情况下，在形成光反射率为0.6K以下的所述记录标记时，控制所述激光束的设定功率。
(5)上述发明(1)到(4)的任意之一的光记录媒体，其特征在于：从所述照射时间的中途时间直至末端时间为止，控制所述激光束的设定功率。
(6)上述发明(5)的光记录媒体，其特征在于：所述中途时间设定在所述照射时间的中间时间以后。
(7)上述发明(1)到(6)的任意之一的光记录媒体，其特征在于：从第一阶段到最终阶段的至少5个阶段中设定所述照射时间。
另外，根据以下的光记录方法，也可以实现上述目的。
(8)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，对所述虚拟记录单元设定从第一阶段到最终阶段顺序加长的多个阶段的照射时间，同时在对所述虚拟记录单元照射所述激光束时，在所述多个阶段的照射时间中的至少一个照射时间中，激光束的设定功率间歇性地比规定阀值增大，在所述虚拟记录单元上形成光反射率彼此不同的多阶段的记录标记。
(9)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，设定从第一阶段到最终阶段顺序加长的多个阶段的照射时间，同时对应该照射时间将所述激光束照射到所述虚拟记录单元上，形成光反射率彼此不同的多个阶段的记录标记，在此时的所述多个阶段的照射时间中的至少一个照射时间中，照射的激光束的设定功率以大的情形与小的情形连续交替加以变化，来缓和该照射时间的末端侧区域的所述虚拟记录单元的光反射率的变化速度。
(10)上述发明(8)或(9)中的光记录方法，其特征在于：至少在所述最终阶段的照射时间中，所述激光束的平均功率比规定阀值间歇性地增大。
(11)上述发明(8)、(9)或(10)中的光记录方法，其特征在于：在所述记录媒体的未记录状态的光反射率为K的情况下，在形成光反射率为0.6K以下的所述记录标记时，所述激光束的平均功率比规定阀值间歇性地增大。
(12)上述发明(8)至(11)中的任意之一的光记录方法，其特征在于：从所述照射时间的中途时间直至末端时间为止，所述激光束的平均功率比规定阀值间歇性地增大。
(13)上述发明(12)中的光记录方法，其特征在于：所述中途时间设定在所述照射时间的中间时间以后。
(14)上述(8)至(13)中的任意之一的光记录方法，其特征在于：从第一阶段到最终阶段为止的至少5个阶段中，设定所述照射时间。附图说明
图1是模式性说明本发明的激光束的功率与虚拟记录单元的光反射率之间的关系的曲线图；
图2是局部放大图1中有效利用区域的曲线图；
图3是表示适用本发明的实施例的光记录方法的光记录媒体的主要部分的局部剖面的斜视图；
图4是表示为实现该光记录方法而使用激光束来记录信息的光记录装置的方框图；
图5是表示由该光记录装置在记录层上形成记录标记时的该记录标记与虚拟记录单元以及其反射率的关系的模式图；
图6是模式性表示该光记录装置的激光束的多个脉冲的示意图；
图7是表示各阶段的照射时间中设定的激光束的功率的定时图；
图8是模式性表示该光记录方法形成的包含记录标记的虚拟记录单元的光反射率和照射时间之间的关系的曲线图；
图9是简略表示把对虚拟记录单元照射的激光束作成其他形状的情况的斜视图。具体实施方式
首先说明发明的实施例的原理。
图1中模式性地表示出对虚拟记录单元按一定功率(平均时间一定)在最大照射时间T(各虚拟记录单元的记录能够占用的最大时间：将其称作许可照射时间)上照射激光束时的该(包含记录标记的)虚拟记录单元的光反射率的降低状态(实线O)。
如实线O所示，设定功率一定的条件下照射激光束时，初始时间区域A中光反射率几乎不降低。并且，在中间时间区域B中光反射率慢慢趋于下降，其降低速度也随着时间增大。在末端时间区域C中，中间区域中增大的降低速度慢慢趋于减小，光反射率收敛在下限值。
把照射时间设定成多个阶段并把激光束照射到虚拟记录单元上、形成大小不同的记录标记，使虚拟记录单元的光反射率不同的情况下，该照射时间的阶段数越多，越能够提高记录媒体的记录密度。考虑一个虚拟记录单元能够占用的最大照射时间T(许可照射时间)为一定的情况下，把照射时间设定成越多个阶段，该照射时间的各阶段之间的“差”就变得越小，随之而来的是难以高精度地把“差”赋予给光反射率。该光反射率的差过小的话，读取时就识别不出包含各记录标记的虚拟记录单元。
从以上所述可知，为提高读取精度必须确切形成光反射率在各阶段中的“差”。即最好根据某种程度的照射时间的差得到大的光反射率变化。因此，由于例如具有实线O所示的特性的记录层的情况下，可用于多级记录的最好是从光反射率确切降低的中间区域B到末端区域C为止的有效利用区域U，在对应于该有效利用区域U的有效时间设定区域V内设定多阶段的照射时间。实际上，这样一来就可以实现5阶段以上的多级记录。
但是，本发明人注意到该有效利用区域U依然没有非常有效地被很好活用。
如图2放大表示的那样，可以得知：即使有效利用区域U之中，其前半个范围X中光反射率的降低也比较平缓，但后半个范围Y中由于虚拟记录单元中的蓄热量增多，所以光反射率的降低急剧。因此，后半个范围Y中即使结束了激光束照射，由于降低速度大，因此也难以以希望的光反射率精确地停止记录层的变化，相对激光束的照射时间形成的包含记录标记的虚拟记录单元的光反射率的偏离(误差)增大。其结果是，在该后半个范围Y中，必须考虑偏离(误差)来把光反射率的间隔(差)设定得大，在多个阶段中也产生了一定的限制。
因此，本发明人着眼于控制光反射率的变化速度，把其设定功率作成间歇地超出规定阀值来把激光束照射到虚拟记录单元上。再有，这样一来设定功率比规定阀值间歇地增大，或者交替连接大功率和小功率来控制多脉冲。
这样一来，通过间歇状态调整虚拟记录单元的蓄热状态，能够缓和(抑制)虚拟记录单元的光反射率的变化速度，能够得到适合于记录标记形成的光反射率的变化速度。
例如，如图1和图2的虚线P所示，尤其最好抑制在所述后半个区域Y中的变化速度。这意味着抑制各照射时间的末端时间区域的光反射率的降低速度的增大，(在小的误差范围内)以希望的光反射率确切可以停止，能够减小各阶段之间的光反射率的差，把设定阶段数设置得更多。
再有，因适用的记录层的种类(色素的种类等)、槽形状等，其程度不同，但从以上所述也可得知，由于照射时间设定得长的情况(即最终阶段侧的照射时间的情况)下光反射率的变化速度有增加趋势，所以包含最终阶段来适用本发明是有效的。另外同样，光反射率从最初的值K形成40％以上变化的记录标记的情况中，本发明特别有效(参照图1)。
在设定的各阶段的照射时间范围内，间歇控制设定功率的定时、该间歇的间隔等可适当设定，但最好限定在从某中途时间到末端时间来进行间歇控制。这样一来，从照射开始到所述中途时间为止，通过连续性的照射立刻促使光反射率的变化，之后，可缓和变化速度，整体地缩短照射时间，并且各阶段的光反射率的差能够设定得较小。优选的是，把中途时间设定到各照射时间的中间时间(1/2时间)以后。
再有，本发明所述的“设定功率”意味着激光每单位时间的平均输出。
下面参考图3～图7详细说明本发明更为具体的实施例。
图3表示适用本发明的实施例的光记录方法的光记录媒体(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3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(シアニン，cyanine)、部花青(メロシアニン，merocyanine)、甲基(メチン)系色素以及其衍生物、苯硫醇(ベンゼンチオ-ル)金属配合物、酞花青色素、非酞花青(ナフタロシアニン)色素、偶氮色素等有机色素。
适用于所述光记录媒体10的光记录方法用图4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可多脉冲控制激光输出，对应于应记录信息通过激光器驱动器38来控制图3、图5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和照射功率。例如，如图6中模式性所示的那样，多脉冲的间隔通过改变激光输出的中断时间来控制，另外，照射功率以驱动器38自身的功率单元为2个系列，通过切换第一功率单元和第二功率单元能以2个阶段(P1、P2)的峰值(瞬时)功率来照射，其结果可以按实际的基准设定功率N(P1的实际平均输出)和比该基准设定功率N小的低设定功率L(P2的实际平均输出)的2个阶段的设定功率来照射。再有，CD-RW等可记录媒体的情况下，由于需要复写，也可作为3个系列设定3个阶段的峰值功率。
图4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的旋转同步地从其外周侧移动到其内周侧。
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3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5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(关于该光记录方法在后面说明)，对应于应记录信息形成模式性例示的记录标记48A～48G。
这里所示的各记录标记48A～48G的大小表示各虚拟记录单元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上使用的色素的种类等，记录标记48A到48G的大小或者大小和光反射率对应于激光束照射时间而变化。记录标记48A～48G的区域的记录层12的光反射率降低。再有，未记录状态的虚拟记录单元40的光反射率为k的情况下，第一阶段～第三阶段的记录标记48A～48C设定成大于0.6K，第四阶段～第七阶段的记录标记48D～48G设定成小于0.6K。
由此，例如可形成图5所示的7阶段(这也以记录标记的大小来表现光反射率的降低)的记录标记48A～48G，在对于这些包含记录标记48A～48G的虚拟记录单元40照射读取激光束的情况下，能够按7阶段识别虚拟记录单元40上的反射光的光反射率。
再有，所谓记录标记48A～48G的透光率变化，可以推测：构成记录标记48A～48G中的记录层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。
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。
再有，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。
另外如图7所示，对于虚拟记录单元40，设定从第一阶段到最终阶段的顺序加长的多个阶段(本实施例中为7阶段)的照射时间T1～T7。
在激光束的2阶段的设定功率(基准设定功率N和低设定功率L)之间，设定规定阀值D。从第一阶段到第三阶段的照射时间T1、T2、T3中，激光束的功率从照射开始时间到末端时间为止为基准设定功率N。由于该基准设定功率N比阀值D大，因此在第一阶段～第三阶段中，设定功率超出阀值D常常为恒定(N)。
另外，比第三阶段的照射时间T3长的第四～第七阶段的照射时间T4～T7中，激光束的功率从照射开始时间到中途时间Y4～Y7之间为基准设定功率N。各中途时间Y4～Y7设定在各照射时间T4～T7的中间时间M4～M7以后。
从该中途时间Y4～Y7到末端时间之间，低设定功率L和基准设定功率N按在规定的单位时间X中进行交替切换的方式被控制。因此，在该单位时间X中，设定功率交替切换低设定功率L和基准设定功率N，换言之，以比规定的阀值D间歇性增大的方式被控制。
再有，该中途时间Y4～Y7在各个阶段不同，当然，在第四～第七阶段中设定在相同时间也没有关系。
之后，通过在上面图7中所示的功率条件下向虚拟记录单元40照射激光束，以虚拟记录单元40的光反射率在7个阶段中不同的方式来形成记录标记。
该记录方法中的各阶段的照射时间T4～T7(图中省略T1～T3)与因此形成的包含记录标记48D～48G的虚拟记录单元40的光反射率的降低状态的关系模式性地表示在图8中。
各照射时间T4～T7的前半个区域中，激光束按(超出阀值D的)基准设定功率N的原样连续照射，因此记录标记48D～48G的光反射率按比较大的加速度下降。另一方面，在后半个区域中，由于设定功率间歇超出阀值D(即设定功率间歇地低于阀值D)，因此记录标记48D～48G的蓄热量的增加速度慢慢趋于减小，能够减小光反射率的降低速度。
其结果，照射时间T4～T7自身比较短时间维持，因为各照射时间T4～T7的末端时间区域中的各记录标记48D～48G的光反射率的降低速度慢慢缓和，从而能够确切按希望的光反射率停止，可提高各记录标记48D～48G的读取精度。
再有，假设按基准设定功率N的原样照射激光束的情况用虚线V表示，照射时间越长，光反射率的降低速度越增大，即使按设定时间结束激光束的照射，因其蓄热的影响，光反射率也会产生偏离，光反射率的控制也变得困难。
根据以上实施例的光记录媒体和光记录方法，即使开发过程中被认为难以多阶段利用的比较长照射时间(例如：本实施例中的第四～第七阶段)中，也能够高精度控制光反射率，因此可多阶段地形成记录标记48D～48G。其结果是，能够进一步增大设定阶段数，可以提高记录媒体的记录密度。
然而，本实施例中的间歇地增大设定功率并非为了控制记录标记的粗细。也就是说，是因为该光记录媒体中，记录标记本身是在1个虚拟记录单元中只被确切地记录1个，根据其虚拟记录单元的光反射率的变化量来识别其阶段数进行多值记录。
即，与原来的2值记录一样，必须识别记录标记的“长度”的情况下，有必要防止长记录标记的“宽(粗度)”在后半个区域中粗大，从这个观点看，将激光束脉冲分割来进行照射(这也是多脉冲控制的一种)。但是，本实施例中，按照虚拟记录单元的光反射率的观点，目的是更多阶段地形成与长度无关的记录标记，因此为了控制该光反射率的降低速度而间歇控制设定功率。
再有，该实施例中，通过把功率切换为2个阶段(基准设定功率N和低设定功率L)来变化记录功率，但也可把功率切换为3个阶段以上来实现，另外把低设定功率L设定为功率“零”(即OFF)也没有关系。另外，中途时间Y4～Y7尽管表示为仅限于设定在中间时间M4～M7以后的场合，但这只要按与记录媒体的关系适当设定即可，例如，光反射率的变化速度大的记录媒体的情况下，可从更早的时间(包含照射开始时间)进行设定功率的间歇控制。
另外如本实施例所示，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含有机色素成分的情况。但是，不是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中也能够适用本发明。
再有如上所述表示出把光记录媒体10作为CD-R的盘构成，但本发明的光记录方法适用的光记录媒体并不限于此，可普遍适用于其他光记录媒体，并且不限于盘状的旋转体。
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的大小不限于实施例。尤其，若可把激光束的束腰直径进一步减小的话，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阶段以上等的更多级对记录标记进行记录时，设定得比激光束腰还大也没有关系。这种情况下，某一部分的记录标记可作到束腰以上的大小。
另外，记录用的激光束在记录层12的位置上大致为圆形，但如图9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，本实施例中，如图3中的标号52所示，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、记录再现该记录媒体的激光束的基准平均功率信息、平均功率的间歇控制开始定时等的特定信息。概念上，通过在光记录媒体10记录时读入该特定信息，据此设定激光束的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3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。
根据本发明，在新的多级光记录方法中，能够更多阶段地形成记录标记，可以进一步提高信息的记录密度。