记录和再现信息的方法

专利名称：记录和再现信息的方法
技术领域：
本发明是关于在信息记录装置中(例如采用投射能量束记录信息的光盘系统中)进行记录(包括抹除)和再现的方法。特别是关于利用象磁光记录薄膜或者能高速相变的可逆相变型记录薄膜的记录和再现信息的方法。这种方法能够进行所谓的“重写”;即当现有信息被抹除的同时记录下新的信息。
现在已有各种各样的系统可以依靠投射能量束(象光束或电子束)来进行记录。在这些方法中，一种将激光束投射在可逆相变型光记录介质上进行重写记录的方法包括(1)公开于日本专利申请公开文件71140/1984号上的方法，这一方法中采用了在记录道导向槽方向上较长的椭圆光斑和圆光斑。要写入信息的记录道首先要由连续投射的椭圆光斑进行晶体化。随后，通过记录道的圆光斑能量按照信息信号以脉冲的形式增加，籍此，信息以非晶体化记录下来，即随着熔化和冷却晶态被转化为非晶态。另外，(2)日本专利申请公开文件第28530/1980号披露了一个方法，其单光束的能量在非晶体化能级和晶体化能级之间变化，籍此记录或抹除信息。另一个采用单光束的例子是(3)日本专利申请公开文件145530/1981号中公布的方法。用该方法将信息写入或重写入达到完全饱和的晶体化记录薄膜时，投射的一个光束的强度按照信息信号在非晶化能级和晶化能级之间调制。
同时，在要向一个光盘记录信息或从一个光盘上抹除已记录的信息的情况中，必须检验要记录的或被抹除的信息是否被精确地记录或抹除了。在一个采用具有一单束激光的光头的先有技术的方法中，上述检验是这样做的要等到记录或抹除之后光盘才转一圈，由此，激光束的能量便降到了读的能级。此外，关于凹槽单写型光盘，(4)日本专利1264450号公开的一种方法，其中在记录操作期间，通过检测记录光的反射光来验证是否恰当地进行了记录。但是，对于利用原子分布的改变(如相变)单写或可重写式光盘而言，记录光的反射光波形不同于凹槽型的反射光波。因此，还没有一个实例表明通过检测记录光或抹除光的反射光可以验证记录或抹除的恰当程度。
在上述提到的先有技术中，采用一个形成椭圆光斑的光束和一个形成圆光斑的光束的双光束方法还可进一步划分为两种。其中一个方法是为使两光束投射在同一记录道上，这两个光束的相对距离是固定的，这样，当一个光束位于记录道上时，另一光束也可投射在同一记录道上。然而，用这一方法，由于温度变化或振动引起的光学系统的偏差易于产生位置误差。而用另一种采用双光束寻迹的方法，以上问题便解决了。但是，因为椭圆光斑具有较低的分辨率，因此很难在光盘上读出表示记录道地址的凹度或凸度以及类似信息。因而也就不能验证两个光束是否投射在同一记录道上。
在上述先有技术中，每个利用单光束的方法都不会有这样的问题。然而，重写的确定性可能降级，高可靠性的记录信息不易获得。
另外，先有技术中涉及采用类似于相变的原子分布变化的光盘，在光盘一转的时间期间(例如33′ms的1800r、p、m)延长一定时间来验证记录或消除。这导致了过长的寻址时间。
本发明的一个目的是给出一种能够可靠地、稳定地重写信息的信息记录和再现方法。
本发明的另一个目的是提供一种能在短时期内验证记录的信息记录和再现方法。
这两个目的是这样来实现的采用两个能量束，这两个能量束在记录介质上投射区域在形状和面积上大致相等;为了重写记录给两个能量束制定了下列规则(1)一种方法，其中首先投射到盘上的能量束用来将全部投射区引向一固定的状态，而随后投射的能量束用来部分地改变该状态或将该状态改变成至少两种状态之一，从而写入信息。
(2)一种方法，其中首先投射的能量束用于重写操作，随后投射的能量束用于另一种重写操作或重新产生以确保状态的变化。
(3)一种方法，其中由先投射的能量束或随后投射的能量束之一引起某一方向上的状态变现，则由另一能量束引起在相反方向上的状态变化。
除上述三种方法外，还有(4)一种方法，其中首先投射的能量束和随后投射的能量束之一用于一种重写操作，而另一个用于读出信息，或者(5)一种方法，其中首先投射的能量束用于以一个固定频率的重写操作或用于在某一方向上的部分状态变化，而随后投射的能量束用于一重写操作或在相反方向上的状态变化。
在以上各方法中，产生两能量束的装置可以是两个独立的能源，如两种半导体激光;或者是一整体结构，如一激光阵列。也允许使用从一单独能源发出的一能量束分裂而成的两个能量束。最好是这两个能量束能够相互独立地进行寻迹和验证记录道地址。
正如前面已讲到的，由于两个能量束具有基本上相同的形状和相同的面积，各个能量束都能用来对一记录轨迹进行寻迹和读出并验证其记录道地址。因此，将两个能量束可靠地投射在一预定的轨迹上是可能的。
进一步讲，在以上各方法中，最好是用两个能量束中较迟投射在盘上某点的一个能量束去验证第一次的记录或记录的重写是否恰当。


图1A至1G是表示本发明第一种方法中能量束的能量调制形式的图。
图2A至2D是表示本发明第二种方法中能量束的能量调制形式的图。
图3A至3D是表示本发明第三种方法中能量束的能量调制形式的图。
图4A至4D是表示本发明第四种方法中能量束的能量调制形式的图。
图5A至5E是表示本发明第五种方法中能量束的能量调制形式的图。
图6是表示用于一实施例中信息记录介质的结构的剖视图。
图7是表示本发明一实施例中设定比较能级的方法的图。
图8(a)至8(e)是表示本发明的一个实施例中高能量激光束的部分反射光信号的图，而图8(f)至8(j)是表示图8(a)至8(e)中分别示出的信号的误差信号的图。
图9(a)至9(e)是表示本发明的一个实施例中获得稳定信号的方法的时间流程图。
图10(a)至10(d)是表示本发明的一个实施例中高能量激光束的部分反射光信号。
图11(a)至11(e)是表示本发明的一个实施例中获得稳定误差信号的方法的时间流程图。
图12(a)至12(c)是表示本发明的一个实施例中低能量激光束的部分反射光信号的图，而图12(d)至12(f)是表示图12(a)至12(c)分别示出的信号的误差信号的图。
图13是本发明的一个实施例中的微分型再现波形的波形图。
下面，将对上述各方法进行详细描述。在随后的叙述中，记录的重写“也应当理解为第一次在一没有记录信息的记录道上记录信息的情况。此外，在图1A至图5E的每一幅图中，如图上部所示的要首先投射的能量束的能量变化形式的时间轴滞后于如图下部所示的要迟些投射的能量束的时间轴，以便使投射在盘上相同点上的投射点可在上部和下部之间相应地刻画出来。
前面所说的本发明的五种方法可由下面将要解释的更为集中的方法实现之。
(1)一种方法，其中首先要投射在盘上的能量束用来将全部投射部分变为一固定状态，而随后要投射的能量束用来部分地将该固定状态改变成另一状态，或用来将该固定状态改变成至少两种状态之一，从而写入信息，它包括以下方法(a)如图1A所示的一种方法，首先投射到盘上的能量束(第一能量束)的能量从一低能级提高起来，并投射到处于基本上保持恒定的高能级的要记录区域上;随后要投射的能量束(第二能量束)按照信息信号在中等能级和该高能级之间进行调制，从而重写记录。
举一个例子，在采用晶态与非晶态之间具有相变的记录介质时，首先要投射的能量束用来将整个记录道引向近乎于非晶态，而随后要投射的能量束通过晶化和非晶化用来记录信息(其中记录道几乎保持为非晶体状态度)。这一方法的第一个优点正如下述。例如，一个主要组分为铟(In)和硒(Se)的记录薄膜，通常需要一种操作(激发)，在这一操作中，开始时薄膜的投射部分被投射的高能量激光束熔化，将薄膜的状态随着蒸发变成为能够稳定地进行重写的状态。因为这一操作可能受首先要投射的光束的影响，便不必预先进行了。其第二个优点是由于激光束以恒定的高能量进行投射，记录薄膜或是用于以前记录的保护膜的变形被展平了。造成整个部分或记录道在一较大的宽度内承受相变，任何生成的高熔点晶体都被熔化了。籍此保存了未消除的部分。用首先投射的高能量激光束，薄膜并非总是变为近似于非晶态。但是其记录薄膜的晶化率是特别高的，近乎于结晶态。其原因是在恒定能量的连续光投射的情况下，光盘上一点的冷却速度比脉冲光投射时要低，所以在投射后的冷却期发生了晶化。
(b)如图1B所示的一种方法，首先要投射到光盘上的光束是以基本上保持恒定的高能级投射的，而随后要投射的光束，根据信息信号，只有进行投射的部分被设定为中等能级。而光束的其他部分保持在低能级，从而重写记录。
(c)如图1C所示的一种方法，首先要投射到光盘上的光束以基本上保持恒定的高能级进行投射，而随后要投射的光束按照信息信号在一低能级和该高能级之间进行能量调制，从而重写记录。
(d)如图1D所示的一种方法，先要投射到光盘上的光束以基本上保持恒定的高能级投射，而随后要投射的光束按照信息信号在该高能级和一介乎于零与该高能级之间的一个能级之间进行能量调制，从而重写记录。
(e)如图1E所示的一个方法，首先要投射到光盘上的光束是以基本上保持恒定的中等能级投射的，而随后要投射的光束按照信息信号在该中等能级和一高能级之间进行能量调制，从而重写记录。这种方法是有效的，甚至晶化较慢的记录薄膜也能被可靠地晶体化。
(f)如图1F所示的一种方法，首先要投射到光盘上的光束以一基本上保持恒定的中等能级投射，而随后要投射的光束按照信息信号在一低能级和一高能级之间进行能量调制，从而重写记录。这一方法的优点是可由随后投射的光束可靠地进行非晶体化。
(g)如图1G所示的一种方法，首先要投射到光盘上的光束以一基本上保持恒定的中等能量投射，而随后要投射的光束按照信息信号在一高能级和一介于该高能级和零级之间的一个能级之间进行能量调制，从而重写记录。
(2)那种方法，其中首先要投射的光束用于一种重写操作，而随后要投射的光束用于另一重写操作或用于确保状态变化的再投射，包括下列方法(a)如图2A所示的一种方法，首先投射到光盘上的光束按照信息信号在一中等能级和一高能级之间调制，而随后投射的光束按照相同的信息信号在该中等能级和一低能级之间进行能量调制，从而重写记录，这一方法的优点是甚至晶化率较慢的记录薄膜也能可靠地被晶化。
(b)如图2B所说明的那样一种方法，首先投射在盘上的光束根据信息信号在中等能级与高能级之间进行能量调制，而接着投射的光束依据同样信息信号在低(读)能级和高能级之间进行能量调制。因而进行重写记录。
(c)如图2C所说明的那样一种方法，以相同的能量调制方式设置首先投射在盘上的光束与接着投射的光束，并且它们都依据信息信号在中间中等能级与高能级之间进行调制，从而进行重写记录。
(d)如图2D所说明的那样一种方法，首先投射在盘上的光束依据信息信号在高能级和位于高能级与0级之间的中等能级之间进行调制，而接着投射的光束依据相同的信息信号在低能级和中等能级之间进行调制，从而进行重写记录。
(3)一种方法，其中，在某一方向上状态的变化是由于首先投射的光束和接着投射的光束之一所引起的，而且在相反方向上状态的变化是由另外的光束引起的，它包括如下方法;
(a)如图3A所说明的那样一种方法，是依据信息信号仅只将辐射部分的光束设定为中等能级，而其它部分设置为低能级，接着投射的光束依据信息信号在低能级与高能级之间进行能量调制，从而进行重写记录。这种方法的优点在极可靠地导致非晶化。
(b)如图3B所说明的那样一种方法，根据信息信号，仅将首先投射在盘上的光束部分设置在中等能级进行辐射而其它部分被设置为低能级，接着投射的光束，依据同样的信息信号，在中等能级与高能级之间进行能量调制，从而进行重写记录。
(c)如图3C所说明的那样一种方法，首先投射在盘上的光束，将根据信息信号在低能级和高能级之间进行能量调制，而接着投射的光束根据相同的信息信号，在中等能级和高能级之间进行能量调制，从而进行重写记录。
(d)如图3b所说明的那样一种方法，根据信息信号只是将首先投射在盘上的光束部分地设置在高能级进行辐射，而其它部分是低能级，接着投射的光束，是依据相同的信息信号，部分地设置在中等能级进行辐射，而其它部分则为低能级，从而重写记录。
(4)这样一种方法，首先投射的光束与接着投射的光束之一用于重写操作，而另一光束用于读出信息，它包括如下一些方法;
(a)如图4A所说明的那样一种方法，依据信息信号，在高能级和位于高能级与低能级之间的中等能级之中对首先光投射在盘上的光束进行调制而随后投射的光束以稍低的中等能级投射，从而进行重写记录。这种方法由于随后投射的光束在一个方向上稍稍引起状态的变化，因而可减少在下一个重写操作中的未消除部分。
(b)如图4B中所说明的一种方法，依据信息信号，在中等能级和高能级之间对首先投射在盘上的光束进行调制，而随后投射的光束以稍低的中等能级进行投射，从而进行重写记录。采用这种方法，随后投射的光束将事先在一个方向上引起一点状态改变。
(c)如图4C中所说明的那样一种方法，依据信息信号，在中等能级和高能级之间将首先投射光盘上的光束进行能量调制以重写记录，而随后投射的光束保持在低能级，以便证实重写操作是否执行恰当。
(d)如图4D中所说明的那样一种方法，首先投射在盘上的光束保持在低能级，以便至少执行要重写部分的核实或记录状态核实，而随后投射的光束，将依据信息信号在中等能级和高能级之间进行能量调制从而执行重写操作。
(5)一种方法，其中，首先投射的光束以一固定频率进行重写操作或在某一方向上部分改变状态，随后投射的光束用于重写操作或是在相反方向上状态的改变，它包括如下一些方法;
(a)如图5A中所说明的那种方法，根据信息信号，并以信息信号的最小单元作为一个周期，有规律对首先投射在盘上的光束在中等能级和高能级之间进行能量调制，而跟着投射的光束，是依据信息信号，将其部分设置在中等能级上进行辐射，而其它部分设置为低能级，从而进行重写记录。
(b)如图5B中所说明的那样一种方法，根据信息信号，并以信息信号的最小单元作为一个周期，有规律对首先投射在光盘上的光束在低能级和高能级之间进行能量调制，而跟着投射的光束，将依据信息信号在中等能级和高能级之间进行调制，从而重写记录。
(c)如图5C中所说明的那样一种方法，以信息信号的最小单元作为一个周期并根据信息信号，有规律对首先投射在量上的光束在低能级和高能级之间进行能量调制，而跟着投射的光束，是依据信息信号，将光束部分设置成中等能级进行辐射，而其它部分被设置为低能级，从而进行重写记录。
(d)如图5D中所说明的那样一种方法，根据信息信号，并以信息信号的最小单元作为一个周期，有规律地对首先投射在盘上的光束在中等能级和低能级之间进行能量调制，从而进行重写记录，而随后投射的光束，是依据信息信号，在中等能级和高能级之间进行能量调制，从而进行重写记录。
(e)图5E所示的方法是，根据信息信号，在高能级和某个介于高、低能级之间的中间能级之间调制先投射的光束;并根据信息信号，在中间能级和高能级之间调制随后投射的光束，从而实现重写记录。
在上文所涉及的图1A至图5E的各图中，上图的表示的先投射光束的能量变化的时间位置，和下图表示的后投射光束能量变化的时间位置完全相符。但在某些情况下，如果两个能量变化的时间位置稍微错开一些，那么重写操作就会执行得更好。
在上述各种方法中，两个光束没有必要总是投射在同一记录道上。例如，就一个光盘而言，各光束可以很好地安排在相邻的道上。这种方法适用于例如这种情况重写长时间持续信号，如图像或声音信号，而光头则在盘的径向不断进给。在这种方法中，第二束光投射在第一束光在前一圈投射过的区域上，而使用的信息信号与第一束光在前一圈所用的信息信号相同。
此外，各种方法中相同的一点是，“低能级”通常对读能级起很大作用。但在某些情况下，这个能级呈现为0(零)。在中间能级平和高能级之间进行能量调制时，最好先由低能级提升至某个对应于信息抹除的能级(这个能级最好应该是中间能级，但也可以是高能级)，再在此之上进行能级调制。然而，也可以先把能级提升至对应于信息写入的能级，再进行能级调制。有些记录介质记录信息的方法是在原子排列呈现高有序度的状态(如多晶态)和呈现低有序度的状态(如接近于非晶的态)之间产生相变(也称“相移”、“相改造”等)。在使用这种记录介质时，经常将由结晶态变为近似非晶态的过程段看是写入，而把相反的变化视为抹除。当然，也允许作相反的考虑。此外，在利用这种相变的情形中，高能级的能束投射可以使至少一部分投射区域变为近似非晶态，而中等能级的能束投射可使之变为近似结晶态。
在先后投射的两束光均以高、中或低能级投射的情形下，两束光的能级不必精确相等。例如，考虑同样的中等能级，可以是这种情况先投射光的能级为7mW，而后投射的光束的能级是8mW。在这种情况下，最好调整两束光的能级，使两块投射区域的温度基本相等。
本发明的方法并不只限于前述的相变，也适用于基于其它原理的写操作，如不同晶体间的相变，不同非晶态间的原子排列的改变，以及磁化方向的逆转。
当认为高能级的能量是单一的时，最好将中间能级控制在0.3和0.9之间，并使低能级在0.03和0.2的范围之内。但也有低能级低于0.03的情况。
此外，在本发明的每种方法中，将投射一束光以使状态向某一方向改变时，原来就处于此态的地方保持不变。
此外，在任一方法中，温度的变化率因下述过程而加大当光束能量通过向上或向下的变化转移到另一能级上时，一旦其超过了预定的能级，就会在相反的方向上变化以返回预定的能级(例如，在向上的变化过程中引起能量过调)。建议在向上和向下变化的至少一个方向上采用这种方法。
在上述各方法中，问题在于很难在再现信号中检测出的持续时间短的能量变化是可以叠加的，例如，考虑图1E中的先投射的光束，当能量在高频率波动，而平均值保持为常数时，会出现未抹除部分减少的效应。作为另一个例子，考虑图1C中后投射的光束。当在一个已经由低能级变为高能级的脉冲投射过程中插入一个短时间的低能级投射，因而把这个脉冲分为两部分或更多的部分时，就建立起一个原子排列更为无序的态，并使再现的信号比原信号具有更高的保真度。
两个能束投射区域(点)的形状和面积无须总是精确相同。例如，对于相对短时间的高能级投射光束和相对长时间的中等能级的投射光束而言，增加光束在与记录道垂直方向上的宽度是有利的。这是因为，在中等能级的投射中，由于能级上升时投射区域的中部温度变得接近于熔点并降低了 (S)/(N) 比，因此温度合适的区域难以加宽。顺便说一下，光束的宽度定义为强度分布图上强度值为峰值的 1/2 的点之间的宽度。
能量的上升或下降不必象图1A至图5E所示的那样是陡变的。例如，使用一块高晶化率的膜，脉冲的下降部分使得在垂直于记录道的方向上有一个大宽度的区域非晶化，这样在随后的重写操作中有一个未抹除部分。在这种情况下，使下降稍为平缓一点可以改善返回。
在记录操作或抹除操作过程中，记录光或抹除光的反射能级随记录膜的状态改变而变化。利用这个事实，本发明的记录或抹除信息的方法探测这种变化得到实时电信号，以这种电信号的波形和强度的变化来验证正常的记录或抹除是否已经执行。这种验证可以利用，例如，原子排列有序度不同的各状态中的两个态之间的变化来进行，这两个态可以是一个高有序度的态和一个低有序度的态，如一个晶态和一个非晶态，也可以是两个构造不同的晶态或是两个无序形式不同的晶态，如两个粒度不同的多晶态。
记录膜的两个状态之间的两种状态变化，任一种都可以考虑成记录或抹除。记录或抹除的意义应预先规定好。
本发明中的两个能束投射，可以是一个单一光头射出的两束光，也可以是两个光头各自射出的两束光。
另一方面，它们也可以是单光头的一束光在盘的第一和第二圈的投射。这一技术方案的缺点是数据传输率低，而它的优点是光头结构简单。
现在所述的是适用于本发明的记录和重放方法的记录薄膜。它具有以下成份(1)一记录薄膜，其沿厚度方向的平均成份用AxByCzDα表示，其中x、y、z和α的值以原子百分比为单位分别在0≤x≤30;3≤y≤25;35≤z≤70和20≤α≤80的范围内;D表示至少在Se和S之间的一个元素;C表示In;B表示至少在Zn，Cd，Al，Ga，Si，Ge，Sn，Pb，As，Sb，Bi和Te中的一个元素;A表示一个或几个除B、C、D所代表的元素之外的元素。这里Te尤其适用于B所表示的元素，而Se则更适合于D。
(2)一记录薄膜，其沿厚度方向的平均成份用AxByCzDα表示，其中x、y、z、和α的值以原子百分比为单位分别在0≤x≤30;3≤y≤25，35≤z≤70;和20≤α≤80的范围内，D表示至少在Se和S之间的一个元素;C表示至少在As，Sb，Bi，Si，Ge，Sn，Pb，Ga，In，Zn和Cd中的一个元素;B表示Te;A表示一个或几个除B、C、D所表示的元素之外的元素。这里In最适合于C所表示的元素，其次是Sb。
(3)一记录薄膜，其沿厚度方向的平均成份用AxByCzDα表示，其中x，y，z，α的值以原子百分比为单位分别在0≤x＜30，3≤y≤25，45≤z≤65和30≤α≤50;D表示至少在Se和S之间的一个元素;C表示至少在Zn，Cd，Ga，In，Sn，Si，Ge，As，Sb和Pb中的一个元素;B表示至少一个在Tl，卤族元素，从Ⅰa族到Ⅶa族的a族元素，Ⅷ族元素和Ⅰb族元素中的元素;A表示一个或几个B、C、D所表示的元素之外的元素。In最适合于C所表示的元素，其次是Sb。对于B所表示的元素，Tl最适合，其次为至少一个在Co，Pd，Au，Ti和Ni中的元素。
(4)一记录薄膜，其沿厚度方向的平均成份用AxByCzDα来表示，其中，x，y，z，α的值以原子百分比为单位分别在0≤x＜30，1≤y≤30，20≤z≤65和30≤α≤75的范围内;D表示Te;C表示至少一个在Zn，Cd，Ga，In，Sn，Si，Ge，As，Sb，Bi和Pb中的元素;B表示至少一个在Tl，卤族元素、从Ⅰa族到Ⅶa族的a族元素，Ⅷ族元素和Ⅰb族元素中的一个元素;A表示一个或几个除B、C、D所表示的元素之外的元素。这里，作为C所表示的元素，至少在Ge，Sb，In和Ga中的一个元素较为合适，而In则尤其合适。作为B所表示的元素，至少在Co，Pd，Au，Ti和Ni中的一个元素是最合适的，其次是Tl。
(5)一个具有Tb-Fe-Co系统或类似系统的光磁记录薄膜。
记录薄膜的这些成份(1)-(5)不仅适用于本发明的记录和重放方法中，而且适用于其它记录和重放方法，如一种用单激光束进行重写(改写)操作的方法。
实施例1如图6所示的剖面有一块基板，其中一块直径为13cm，厚度为1.2mm的盘形化学增强玻璃板1被一紫外线硬化树脂层2所覆盖，并且一个导槽和多个表示记录道地址或区域地址的凹面被移至树脂层表面。一个厚度为200nm的ZnS层3，既作为一个抗反射层同时作为一个保护层，一个厚度为180nm的In51Te15Se34记录薄膜4和一个厚度约200nm的ZnS层5相继在基板上形成。ZnS层通过磁控管溅射形成，而记录薄膜则由多源同时旋转蒸发形成，每一个蒸发源具有一种单元素。然后，由此获得的盘和与如前所述的化学加强玻璃板相同的玻璃板7由环氧型粘合剂6粘合。
在进行记录时，盘以每分钟600转的速度旋转，并且两个来自光头的不同波长的光束被聚光，而每个相距约20um的光点在同一记录道上形成。这两个光点各自独立地执行寻迹操作，并且通过一个共同的镜片自动聚焦。首先，一束光以14mW的高能级被置于盘上并被投射在所有的记录道上以将其初始化。该记录薄膜通过初始化被非晶体化，但当它的成份改变时;在投射之后的冷却期间，记录薄膜至少被部分晶体化。接着，将两个光束设置为1mW的读出低能级，以读出记录道和区段的地址，并将光点移至一个预定的记录道的预定区域。然后，各个光束的能级根据如图1A所示的调制曲线进行调制，从而记录信息。在这种情况下，由于首先投射在盘上各点的光束与上述初始化状态的光束具有相同的效应，因此初始化操作可以省略。随后投射的光束在250ns时间内为高能级，并且其最短的间隔也是250ns。随后投射的高能级光束所投射的部分几乎为非晶态(非晶体化)，而它在中等能级所投射的部分成为多晶态。当记录薄膜的成分改变为一种具有更高结晶速率的成份时，仅仅高能级降至低能级的部分变为非晶体。即使当在那些曾经已记录其它信息的区域进行这种记录时，也会出现基本相同的状况，并且重写也是可能的。
除了上面1A中的调制曲线外，即使当使用前面所述的图1B-图5E所示的调制曲线时，记录也可以进行类似的重写。
如前所述，在图1A到图5E的每个调制曲线图中，上半段表示首先被投射的光束调制曲线，而下半段表示随后被投射的光束的调制曲线，横坐标轴表示时间，它在上、下段之间有时交错，这样，投射在盘的相同点上的曲线部分可以在这两段之间相对应。与在内圆和外圆的线速度差相对应在上、下段之间的时间差在盘的外圆变大而在其内圆变小。关于投射光束的能级是将8mW定为中等能级，14mW为高能级。
第一次初始化操作不是以14mW的高能级连续进行的，而是使用一个可以周期地、在1mW读出能级和1.5mW的高能级之间以脉冲形式变化的波形进行初始化操作，它仅仅在盘上由记录点形成的区域内进行，以便在重放信号中仅仅取得记录点的信息。因此，当高能级的激光束被投射时，该区域的反射因子完全回到初始化状态，并且可以保护未抹去的部分。附带提一下，通过脉冲来改变读出光的强度，很可能仅取得记录点的信息。
另外，当能量增加或/和降低时，一旦能级超出目标级并且之后又回到目标级，就有加快投射部分的温度变化的效应。利用脉冲的初始化方法以及各种增加和降低能级的方法，对于基于单激光束的重写(改写)操作也是行之有效的。
如上所述，由记录的盘可获得的信息如下将进入盘的两束激光的两个能级均置为1mW的读出能级。当进行寻迹和自动聚焦时，根据首先投射在盘上的光束的反射光强度相对应的测光器的输出电压，可获得一个重放信号。根据随后投射在盘上光束的反射光，也有可能获得一个重放信号。此外，在读方式下，不用于读的光束能量有可能变为零。重放信号由一个比较器进行波形变换，关于这一点，如图7所示，重放信号的电平，根据来自几乎是非晶态部分的反射光(比较器电平以上)比基于来自晶态部分的反射光(比较器电平以下)波动更大。所以，根据最高反射因子和最低反射因子(两者的单点反射因子均被去除)之间的中值比较器电平被置于更接近于与晶态相对应的反射因子电平。这种设定电平的方法对于采用单激光束重写也是有效的。
此外，从高能级向低能级以脉冲方式降低能量的方法，如在图10所描述的方法，把后来投射的第二束光用于能够非常迅速晶体化的记录薄膜上，一个读出信号的能量降低和增加部分使它们的电压值由于冷却速度的差异而沿相反的方向以如图13所示的脉冲形式变化。从而，该变化相应于记录波形的微分波形。这种方法能够改写记录，并且对于基于单激光束的重写操作也是有效的。
在改变本实施例中记录薄膜的成分的情况下，适当成份的范围如下所述。在前面所述的成份In51Te15S34的记录薄膜中(1)当Te的成份y改变而其它元素的相对比值保持不变时，晶体化温度改变如下y＝0 120℃y＝2 130℃y＝3 150℃y＝25 150℃y＝35 130℃(2)接着，当In的成份z改变而其它元素的相对比值保持不变，晶体化温度和噪声级在温度以恒定速度上升时改变如下晶体化温度z＝0 自薄膜形成之后晶体化z＝25 100℃z＝35 150℃z＝40 180℃z＝60 180℃z＝70 150℃z＝80 自薄膜形成之后晶体化噪声级(相对值)z＝0 0 dBz＝20 0 dBz＝25 0 dBz＝50 +1 dBz＝60 +30 dBz＝70 +40 dBz＝80 +40 dB(3)再者，当Se的成份α改变而其它元素的相对值保持不变时，晶体化温度在以恒定速度升高时的改度如下晶体化温度α＝15 自薄膜形成之后晶体化α＝20 150℃α＝40 200℃α＝70 200℃α＝80 150℃α＝90 自薄膜形成之后晶体化
(4)最后，当本实施例的记录薄膜掺入除上述In，Te和Se之外的过渡金属元素时，就会产生抹去(晶体化)速度以及晶体化温度上升增加的效应，即，增加了保持原记录状态的寿命。例如，在添加Co的情况下，当添加量X改变而其它元素的相对比值保持不变时，即产生如下效应抹去时间 晶体化温度X＝1 0.3us 250℃X＝3 0.2us 300℃X＝5 0.1us 350℃X＝15 0.2us 350℃X＝20 0.3us 350℃因此，Co的添加量在至少1%和最多20%之间较为可取，而在至少3%，最多15%之间最佳。
除Co之外，即使是象Ni一类的过渡金属元素(至少在从Ⅲa族到Ⅶa族的a族元素，Ⅷ族元素以及Ⅰb族元素中的一个元素)，也会产生基本相同的效应。在这些元素中，Co尤为合适。此外，除In，Te和Se之外的其它元素中，当添加至少在Tl，卤元素，碱金属元素以及碱土金属元素中的一个元素，添加量为至少1%，最多20%，最好是3%～15%时，就会产生抹去时间缩外的效应。在这些元素中，Tl尤为合适。
当上述Se由S部分或全部取代时，就会产生诸如毒性降低的效果，然而，记录灵敏度也变差。
上述Te可以由至少在Zn，Cd，Al，Ga，Si，Ge，Sn，Pb，As，Sb和Bi中的一个元素部分或全部取代。然而，会产生替代元素同Tl相比晶体化温度上升较少的问题。
当本实施例中后来将在记录薄膜上形成的ZnS层被由PbTe，SnTe，Ti的低氧化物以及Cr的低氧化物中的至少一种物质制成的层所取代时，穿过记录薄膜的光便被替代层吸收并产生热，从而，增强了记录灵敏度。除上述材料之外，任何其溶点或软化点高于将在记录薄膜内形成的晶体的最高溶点的材料均可作为替代层，更为可取的是，由具有溶点高及光吸收率小的物质如硫化物，氮化物，氟化物，氧化物，碳化物等再形成一层，作为该层的保护层或作为记录薄膜与该层之间的中间层。中间层的厚度最好是3nm～50nm之间。另外，由于记录薄膜所吸收的光量在入光面较大，在反射面较小，因此，在薄膜厚度方向上的温度分布将上升。
在这方面，借助于上述PbTe层等产生的热量，可以保护由于出现这种温度分布而未抹除的部分等。这层的光吸收系数最好应比记录薄膜的光吸收系数大，它的热导率应最好不超过记录薄膜的五倍。
甚至用Sb-Te-Se系统的记录薄膜取代本实施例的记录薄膜时，通过调整盘的旋转频率，也能基本进行同样的记录。在这种情况，按照百分比，Sb含量的最佳范围是30%-70%，Te含量的最佳范围是3%-30%，Se含量的最佳范围是20%-80%。当用S部分地或全部取代Se时，其变化与上例相似。也可以用As、Bi、Si、Ge、Sn、Pb、Ga、In、Zn和Cd中的至少一种元素，部分地或全部代替Sb。另外，与上例相同，也可加入用A代表的其它元素，如Co等。
既使用In-Se-Tl系统的记录薄膜取代本实施例的记录薄膜时，通过调整盘的旋转频率也能基本上获得同样的记录。在这种情况，按照百分比，In含量的最佳范围是45%-65%，Se含量的最佳范围是30%-50%，Tl含量的最佳范围是3%-15%。既使用如Co、碱金属元素、碱土金属元素和卤族元素等过渡金属元素中的至少一种部分地或全部地取代T1时，也可同样能够进行高速抹除。在它们之中，与膜中的另一个元素只有一个耦合键的那些元素是最好的。当用S部分地或全部代替Se时，其变化与上述的那些例子相似。也可以用Zn、Cd、Ga、Sn、Si、Ge、As、Sb和Pb中的至少一种元素部分或全部代替它。在它们之中，In是最好的，其次是Pb。另外，也可包含少于30%的另外一种元素。
既使用Sb-Te-T1系统的记录薄膜取代本实施例的记录薄膜时，通过调整盘的旋转频率也能基本上获得同样的记录。按照百分比，Sb含量的最佳范围是20%-65%，Te含量的最佳范围是30%-75%，T1含量的最佳范围是1%-30%。可以用Zn、Cd、Ga、In、Sn、Si、Ge、As、Bi和Pb中的至少一种元素部分地或全部地代替Sb。与上例同样，可以用卤族元素、从Ⅰa族到Ⅶa族的a族元素，Ⅷ族元素和Ⅰb族元素中的至少一种元素部分地或全部地代替T1。另外，也可包含少于30%的另外一种元素。
实施例2本实施例校验是否正确地进行了记录的重写。
所用的介质与图6所示的实施例1基本相同，它的不同在于记录薄膜4的成分是In51Se44Te5;ZnS层3的厚度是一个抗反射层;保护层大约是100nm。
以实施例1的同样方式把信息记录到介质上。
其后，如下所述来确认是否可靠地完成了记录的重写。为了知道在按照图1A-图5E的模式调制投射的激光束能量时，是否可靠地实现了状态的变化，就要确认其反射因子是否按照高能量激光束和中等能量激光束的投射而变化了。用高能量激光束投射的部分变成的状态，由记录薄膜的结晶率来决定，而与投射之前是否为良好的结晶状态无关，用中等能量激光束照射的部分变成了良好的结晶状态(然而，对于记录薄膜的一些材料，其状态相反)。因此，是以这样方式得到反射激光束的信号强度，即利用从盘读出的时针信号把要重新记录的信号分为每个单元，它们分别变为图8和图10所示的那样。一种情况是，一旦由于高能量激光束的投射，而把记录薄膜熔化了，则信号强度变为图8的(a)或(b)所示的波形;又一种情况是，熔化状态继续，信号强度变为图8的(e)所示的波形;还一种情况是，不发生变化(如果出错)，这时信号强度变为图8的(c)或(d)所示的波形。图8中的(a)和(c)对应于其反射因子比投射前高的状态，而(b)或(d)的状态是反射因子变低。接着，如图8所示设置一个比较器电平，以便在一个单元位置输入信号结束之处。如果输入信号高于比较器电平，则产生一个出错信号。在图8中只有(c)和(d)的情况，产生了如(h)和(i)所示的出错信号。用这种方法，由于记录薄膜结构的不一致或者由于重写而造成反射因子的波动，将使出错率变高。因此，下面叙述一个在图8的(c)和(d)情况下产生出错信号的另一个更好的方法。相对于图9中(a)的反射光强度信号来说，它们如图9中的(b)所示，每一个信号都被延迟了该反射光强度信号的脉冲宽度的 1/2 。接着，将该两个信号通过比较器。则当被延迟的信号大于原来信号时，比较器的输出变成高电平，于是获得了图9的(c)所示的输出信号。只有从记录信号脉冲下降起，比较器输出信号在20ns之内上升(如图9的(c)中的右边波形)，才产生出错信号。因此其出错信号的样子如图9的(e)中所示。这表明在图8的(c)和(d)的情况下出现出错信号。然而，用这种方法在图8的(c)所示的情况也产生出错信号。因此必须采用一种方法，在此方法中同时还进行与图8所示的固定比较器电平的比较，以便消除(e)中所示的根本不超出比较器电平的情况下的出错信号。
同时，当高能量激光束的输出非常大时(比如15mw或更多)，采用时钟分开取出的反射光束的信号如图10所示。当记录薄膜熔化时，该信号具有的波形如图10的(a)和(b)所示，当记录薄膜完全未变的情况下(出错的情况)，信号具有的波形如图10的(c)和(d)所示。为了只在(c)和(d)的情况才产生出错信号，采用下面的方法相对于图11的(a)中所示的反射光强度信号，形成图11的(b)所示的其中的每一个都被延迟了强度信号的脉冲宽度(信息的单位长度)的 1/2 的信号。然后，将该两信号通过比较器。于是，当原来信号大于延迟信号时，比较器的输出呈高电平，且比较器的输出被延迟了脉冲宽度的 1/2 。于是获得了图11的(c)所示的信号。只有从记录信号脉冲下降起比较器输出在一个固定的时间之内上升(这里是20ns)，才产生出错信号。出错信号的产生如图11的(e)中所示。这表明只有在图10的(c)和(d)的情况才出现出错信号。
在另一方面，在中等能量的激光束投射的部分发生结晶化时(在每万向结晶度的特性的变化)，将获得图12的(a)或(b)所示的波形;当不发生变化时，将获得图12的(c)所示的波形。这里，图12的(b)表示继续前阶段的晶化或者已经成为良好的晶化状态的这部分的反射光波形。接着，对比较器设置一个图12的B所示的电平，以便在信息的单位长度结束的位置，反射光信号低对比较器电平时，产生出错信号。于是，只在(c)的情况出现出错信号。当通过结晶度的改变降低反射因子时，当在上述的位置反射光信号高于比较器电平时，产生出错信号。
当同时进行了高能量激光束投射的校验和中等能量激光投射的校验，并把错误部分重写后，则出错率是1×10-6。在另一方面，当只进行了一种校验，且仅仅进行了高能量激光束投射的校验并把错误的部分重写时，出错率是7×105，而当仅仅进行了低能量激光束投射的校验并对错误的部分进行重写时，出错率是5×105。这些结果是基于这样的事实，即高能量激光束投射的变化实现了较高的可靠性。另外，在图1A-图5E的每个调制模式的情况下，其后投射的光束(第二束)具有一个低能量投射的部分，无论这部分的反射光强度是否如期望的那样按照记录信号进行校验，只要有错，就重写记录，从而进一步地改善了出错率。
上述的实施例是关于这样一种方法，在此中运用投射激光束的反射光束校验记录和抹除。然而，甚至采用透射光时，用类似的方法也可校验记录或抹除，尽管其设备变得复杂了。另外，在用激光束信号进行校验操作以及重写操作时，这里说明的方法也是适用的。
从经过上述记录的盘中读出信息的方法如下对于记入盘的两个激光束的两种能级都设置为1mw的读能级。当进行寻迹和自动聚焦时，根据光探测器的输出电压(该输出电压对应于首先照到盘上的光束的反射光强度)可得到重放信号。也可以从其后投射到盘上的光束的反射光来获得重放信号。此外，在该读方式中，只能用一束光，且光束的能量不能为零。用比较器对重放信号进行波形转换。在这方面，如图13所示，根据高能量激光束(包括从高能级的下降部分)投射部分的反射光而得到的重放信号，比根据中等能级激光束投射部分的反射光而得到的重放信号波动较大。因此，把比较器电平设置在接近对应于中等能量激光束投射状态下的反射因子水平，相当于最高反射因子和最低反射因子(这两者是未对应信号的奇异点的反射因子，比如所包含的缺陷)的中值。对于基于单射束的重写操作，这种电平设定方法也是有效的。
作为上述方法应用的一个实施例，在本发明的两光束之前或/和以后，也可加上一个或更多的光束。也可以把附加的光束用来改进记录和抹除或用来校验。这些光束可以是圆的或椭圆的，或者是其它形状。
权利要求
1.一种记录和再现信息的方法，其中在记录介质上进行记录信息和从其上重现信息系采用两能量束；记录和再现信息的一种方法，其特征为所述两能量束投射在记录介质上区域的形状和面积实质上分别相等，首先投射在所述记录介质上一定位置的所述能量束和其后投射在该位置上能量束之一系用于改写操作，以便在抹除现有信息的同时记录新信息，以及首先投射能量束和其后投射能量束中的另一能量束用于读取信息。
2.一种记录和再现信息的方法，其中在记录介质上进行记录信息和从其上再现信息系采用两能量束;记录和再现信息的一种方法，其特征为所述两能量束投射在所述记录介质上区域的形状和面实质上分别相等，首先投射在所述记录介质上一定位置的两能量束之一系用于以一固定频率进行改写操作，以便在抹除现有信息的同时记录新信息，或在一定方向上进行部分状态的改变，以及其后投射在所述记录介质上该一定位置的所述两能量束中的一股用于改变改写操作或在上述状态改变的所述方向相反的方向上进行状态改变。
3.一种记录和再现信息的方法，其中在记录介质上进行记录信息和从其上再现信息系采用两能量束来实现;记录和再现信息的一种方法，其特征在于所述两能量束投射在所述记录介质上区域的形状和面积实质上分别相等，并且，在第一次记录信息中或在重写记录中，所述两能量束都至少暂时地具有比用于读取的能级高的能量，投射在所述记录介质上预定位置的两能量束的后一能量束系用于鉴别是否正常地执行了第一次记录或重写记录。
全文摘要
在诸如光盘系统这类信息储存系统中，利用本发明能可靠地实现在抹除现有信息的同时记录新信息的所谓改写操作。此外，还能校验重写记录是否已被正确地完成。
文档编号G11B7/007GK1051258SQ9010330
公开日1991年5月8日 申请日期1988年1月26日 优先权日1987年1月26日
发明者寺尾元康, 大西邦一, 西田哲也, 安冈宏, 太田典雄, 助田裕史, 守滕圭吉, 角田义人, 贺来敏光 申请人:株式会社日立制作所