CN1036851A - 兼容制光盘 - Google Patents

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Abstract

一种包括记录膜材料的兼容制光盘，其中可以用 通常专用于重放的唱机来重放信息，并且可以写入、 重新写入和擦除，其特征在于光盘平坦部分的反射率 在擦除或非记录状态低于50％，而通过光的辐照记 录增加记录区域的反射率，在光盘基片表面形成光束 导槽(12)，以沿着该导槽的凹部(12)或凸部(17)记录 或读出信息，以及使在凹部与凹部之间的凸部(17)或 凸部与凸部之间的凹部(12)的反射率增加。

Description

本发明涉及兼容制光盘。换句话说，本发明涉及与专门用于重放的致密光盘（CD）兼容的可重新写入的光盘。更具体地说，本发明涉及一种光盘，光盘中的信息可以通过用市售的标准CD唱机来重放，并且可以写入，重新写入和擦除。
致密光盘在工业上是很有价值的，因为它们使用户能够很容易地以很低的成本使用通常专门用于重放的大的信息（声音、图象等）容量。尽管如此，当需要写入，重新写入或部分地改变信息时，必须准备新的原始光盘。这需要大量的开支和时间。因此，如果能够使专门用于重放的致密光盘是可写入的或可重新写入的，并且能够把通常专门用于重放的传统的唱机用来重放存在这种光盘里的信息，则会对社会做出有价值的贡献，因为可以有效地利用已经广泛存在的CD唱机。
已经集中研究了可重新写入的光盘和附加写入型光盘，并且已经销售了这种类型的光盘。
但是在这种类型的光盘里，为了增加记录灵敏度，加强了光的吸收，这样使反射率保持在一个低水平，因此不能用市售的CD唱机读出信息。换句话说，规定至少70%的反射率作为专门用于重放的致密光盘的标准值，并且造出唱机符合这个标准，而可重新写入的光盘或附加写入型光盘的反射率一般低到15-50%。另外附加写入型光盘通常是穿孔型的，即在记录区域形成孔，因此反射率在记录区域几乎是0%。所以记录区域的反射率低于记录前的反射率，并且也是因为这个原因，不可能用CD唱机重放。
为了提供一个可由标准的CD唱机重放的可写入或可重新写入的兼容制光盘，必须增加光盘的反射率，但是这种增加导致记录灵敏度的降低。
此外，为了完成记录，记录光束必须以信道的形式定位在光盘的预定部分上。如果已记录了信息，就可以跟踪信息道。但是如果光盘上没有记录信息并且没有特定结构，则定位记录道是很困难的，并且需要制导结构。
通常，用一条沟槽作制导结构，导槽的形状必须满足一定的条件。例如，当沿一凹陷部分（凹部）记录一个信号时，必须满足用下列不等式表示的条件：
凹部的平均反射率＜凸起部分（凸部）的平均反射率……（1）如果不满足条件（1），则对于采用3-光束跟踪***的CD唱机，光束跟踪凸部并且不能重放信号。为了满足条件（1），必须缩小凹部的宽度，而如果缩小了凹部宽度，就会减小信号幅度和CN比（载波/噪音比）。
根据本发明，通过使用一种记录材料解决上述问题，这种材料的特征在于，在非记录状态下光盘的反射率低于50%，而当通过光的辐照进行记录时，记录膜的被辐照区域的反射率增加。例如，可使用相变型InSb合金晶体膜作为具有这种特性的材料。此外，使用一种形成细小凸面和凹面的薄膜，由于在凸面和凹面上散射减小了在非记录状态时的反射率，但是由于用光进行辐照，弄平了凸面和凹面而增加了反射率。更详细地说，在光盘基片上形成一个光束导槽，例如一个螺旋形槽，以便沿这个导槽的凹部（或凸部）记录或读出信息，并且增加凹与凹（或凸与凸）之间的凸部（或凹部）的反射率。
更详细地说，根据本发明，提供一种可以写入或重新写入信息的兼容制光盘。这种光盘包括一个透明基片，一条在该基片的一个表面上形成的光束导槽和一层记录膜或包括一层记录膜的多层膜，该记录膜形成在基片的槽形表面上，通过光束沿着导槽的凹部或凸部辐照，实现信息在其中的记录、擦除或重放;通过光的辐照改变记录膜的反射率以记录或擦除信息;从透明基片的一侧观察到光盘的反射率在非记录状态下，在基片的平坦部分低于50%，10%到45%较好，而当通过光的辐照产生记录状态时反射率增加;当凸部的反射率增强并且由于沿凹部记录信息而使反射率局部增加时，如果从光的读写头观测该反射率，则记录了信息的凹部的平均反射率不高于凹部与凹部之间的凸部的反射率;或者其中，当凹部的反射率增强并且由于沿凸部记录信息而使反射率局部增加时，如果从光读写头观测该反射率，则记录了信息的凸部的平均反射率不高于凸部与凸部之间的凸部的反射率。
图1A和1B是表示本发明的兼容制可重写光盘的实施例的截面图和俯视图;
图2是图1A和1B中所示光盘的部分放大的剖面图;
图3是一种装置的结构框图，该装置在本发明兼容制可重写光盘上记录信息并用新信息更新已记录的信息;
图4是透视图，表示在本发明的兼容制可重写光盘中记录、重写或重放信息的状态;
图5是专门用于重放的CD的示意图。
根据CD标准，光束导槽包括一个螺旋槽，其旋转的方法从槽形表面的一侧看是从内圆逆时针方向转到外沿。在本发明中，光束导槽的间距是1.5到2.0μm，1.6到2.0μm较好;导槽凹部的深度是0.03到0.11μm，0.03到0.06μm较好，导槽凹部或凸部的宽度是0.5到1.0μm，0.7到1.0μm较好。凹部与凹部之间的凸部最好是平的。
作为用于本发明的记录膜的一个较佳例子，可以提到由下述公式表示的合金的晶体膜：
（In1-xSbx）1-yMy
其中0.5≤x≤0.7（原子比）
0≤y≤0.2（原子比）
M是从Al，Si，P，Zn，Ga，Ce，As，Se，Ag，Cd，Sn，Te，Tl，Bi，Pb，Mo，Ti，Co，Ni，W，Au，Ge和Pt中选出的至少一个。
根据本发明使用上述材料，其中由于记录而增加反射率，沿凹部进行记录时，凸部和凹部的一些位上增加反射率，或者沿凸部进行记录时，凹部和凸部的一些位上增加反射率。因此，获得了能使用市售CD唱机的反射率（整个光盘上的平均反射率）。如果增加导槽宽度以解决缩小导槽宽度时引起的CN比减小的问题，则不可能满足条件（1）。在这种情况下，可以通过增加凸部的反射率消除这个缺点，从而能满足条件（1）。
因此，本发明中，即使在非记录状态或擦除状态时反射率低，也不会发生问题，并且本发明的优点在于扩大了记录膜材料的选择范围。
此外，因为满足了条件（1），所以甚至通过一个3-光束头也能获得令人满意的跟踪出错信号，因此，可以使用市售的CD唱机由稳定的跟踪读出信号。
根据本发明，提供一种光盘，其中的信息可以由CD唱机以从专门用于重放的传统的CD读出信息的同样方式读出，此外，光盘是可重写的。因此，在本发明的光盘中，可以容易地按需要实现重写，并且本发明的光盘容易使用，价格便宜。因此，本发明有很高的实用性和工业重要性。
现在参照下述实例详细说明本发明。
实施例1
图1表示根据本发明的一个实施例的兼容制可重写光盘，图2是图1所示光盘的部分放大的截面图。光盘（基片）11具有由CD标准规定的形状，即厚1.2mm，外径120mm，内孔直径15mm。在专门用于重放的光盘中（一般地如图5所示），在基片1的表面形成的许多信息凹点2呈螺旋形地互相连接，一个铝反射膜复盖着形成凹点的表面。本实施例的光盘与这种传统的光盘的不同在于形成一条螺旋形导槽12来取代凹点2;该导槽12的旋转间距为1.6μm，从存在导槽12的表面一侧看，螺旋线的旋转方向是从内圆周到外圆周逆时针的。导槽12具有0.05μm的深度和0.7μm的宽度，除导槽以外的其他部分，即凸部是平的。
在形成导槽的基片11上形成记录膜13，在记录膜13上形成保护膜14。记录膜13是，例如，由真空淀积铟和锑获得的合金晶体膜，该膜包括45原子百分比的铟和55原子百分比的锑。保护膜14，例如由涂覆和固化一种可紫外固化的树脂来形成，保护膜14的厚度为50μm。
在光盘的平坦部分，盘的初始反射率大约是40%，但是如果们考す馐龀逶诙淌奔淠诜展馀蹋蚍瓷渎试黾拥?0%。如果在这种情况下用比较弱的激光束来辐照记录膜13，则反射率降到初始值40%。因此，如果用高反射率状态来记录，用低反射率来擦除，则能反复地重写记录。
如果将一种第三元素掺到InSb合金晶体膜中，则其作为记录膜有价值的其他特性能够得到改善而不降低反射率或重写性能。例如，加入Se，Si，Ge，Te，Tl，Al，As或Sn能改善信息的长期存贮，加入P，Zn，As，Cd，Ag，Ti，Au，Pd，Pt，Sn，Pb，Ga，Mo或W能增加重写次数。此外，加入Al，Bi，Cd，Pb或Ga能改善记录和擦除灵敏度。
日本专利申请No.59-255672，No.59-255673，No.59-274502，No.59-274537，No.60-6669，No.60-6670，No.60-6671和No.60-67983公开了作为通过光的辐照改变晶体状态从而改变反射率来记录信息的材料的InSb合金晶体膜和类似的晶体记录膜。
在那些发明中，光盘以5米/秒的线速度旋转，用一个光读写头沿光盘表面上的凸部以10mw功率提供连续激光束;光束直径小于1μm。凸部的反射率增加到辐照前水平的大约1.5倍，导槽的凹部的反射率不变。信息记录在凹部12，该光盘在凸部具有增大或增强的反射率。
图3表示在本发明兼容制可重写光盘中，用于记录信息或用新信息更新已记录信息的装置的结构。待记录的以8位为单元的信息21被提供给由标准规定的信号转换（ECC或调制）22并输出到记录驱动23，该驱动实际上与传统的附加写入型装置的记录驱动一样。换句话说，沿螺旋形槽提供会聚成光束直径小于1μm的半导体激光束，以便在记录薄膜中记录信息。在这一步，使用已知的装置例如跟踪伺服24，聚焦伺服25和转动伺服26。根据辐照的径向位置控制光盘的转速，以获得恒定的线速度（CLV），例如1.2到1.4米/秒。
根据信息信号调制半导体激光的强度，使峰值功率保持在5到10mw。用高输出功率激光辐照的区域中反射率增加，因此形成高反射率区域和低反射率区域，并且记录信息。
图4表示本发明的兼容制可重写光盘的记录和重放状态。在图4中，基片11，导槽12和记录膜13与图2中表示的相同，15表示激光束，16表示膜13的记录了信息和增加了反射率的部分。参考号17表示具有与导槽12中已记录部分16相同的状态的并且已增加了反射率的凸部。
在该光盘中，在凸部17上反射率增加，信息以预定格式记录在导槽12中，该信息甚至可以由专门用于重放的市售唱机重放。换句话说，这个光盘是可兼容的。在这种情况下，问题是能否稳定地完成伺服聚焦和伺服跟踪。在具有已增加的反射率的光盘中，根据本发明，不会发生聚焦出错信号幅度的问题，因此可以用市售唱机完成聚焦而不会出问题。
当用于跟踪时，由于可以用两个跟踪***，所以对于每个***应当执行实际检测。
第一个***是一个推-拉***，在该***中，利用从凹点衍射的光得到跟踪信号。这个凹点实际上有与本发明光盘上形成的导槽相同的功能。作为这个***的一个例子，可以提到由富士通公司（Fuji    tsu-Ten）提供的CD唱机，CD-1100SD1，当本发明的光盘装在这个装置上时，能够稳定地重放声音信息。
第二个***是一个三光束***，在该***中光束分成三束，中心光束读出信息信号，两旁的两束光束接收跟踪信号。作为这个***的一个例子，可以提到由索尼（SoNy）公司提供的CDP-550-ESD唱机。当本发明的光盘装在这个装置上时，能稳定地读出声音信息。
相反地，在不增强凸部反射率的光盘中，条件（1）不满足，并且不可能稳定地读出。
曾被记录的信息可以用其它信息以下述方式更新。
本发明已记录的光盘安装在写入-擦除机器上，在跟踪、聚焦和旋转伺服（CLV）过程中和在第一次记录时一样，沿信息道提供光束。在这一步，用连续激光束辐照已记录的信息道（导槽12），该激光束具有相应于记录过程中峰值功率的40%到60%的峰值功率，从而使信息道12的反射率均匀一致地回到低水平，使已记录的信息完全擦除。
这时，凸部的反射率保持在高水平，并且在与擦除前水平相同的水平上。因此，能够用与上述同样的方式在光盘上记录新信息；痪浠八担苁迪种匦础?
实施例2
制作与用在例1中同样的基片，并且在该基片上真空淀积I45Sb55合金晶体膜。
然后将该光盘装在一个记录装置上，用100mw功率的连续激光束沿导槽12（凹部）辐照该光盘的表面，同时保持5米/秒的线速度。
然后将该光盘装在一个真空喷镀装置中，在0.2巴（Pa）的氩气压下以200w的射频（RF）功率消除喷镀5分钟，从而没被激光辐照的部分，即凸部17或平坦部分（其上没有形成导槽）被刻蚀。换句话说，In-Sb合金膜仅留在凹部。然后通过真空喷镀淀积100nm厚的二氧化硅，接着淀积40nm厚的铝。
从真空喷镀装置上取下光盘，通过光读写头检测，确认平坦部分的反射率是75%。这时，凹部In-Sb膜处于记录状态，并且光盘中满足条件（1）。当用具有4mw功率的连续激光束辐照1.4米/秒线速度的光盘时，凹部的In-Sb合金膜回到擦除状态。可以如上所述在铝层上形成保护膜14。
当用例1所述方式在这个光盘中写入信息时，可以用任何CD唱机重放信号。

Claims (12)

1、一种可以写入或重新写入信息的兼容制光盘，所述光盘包括一个透明基片(11)，一条在该基片的一个表面上形成的光束导槽(12)和一层记录膜(13)或包括一层记录膜的多层膜，该膜形成在基片的导槽形表面上，其中：
通过光束沿着所述导槽的凹部(12)或凸部(17)辐照，实现信息的记录、擦除或重放；
通过光的辐照改变记录薄膜(13)的反射率以记录或擦除信息；
从透明基片一侧观察到光盘的反射率在非记录状态下低于50%，而当通过光的辐照产生记录状态时反射率增加；
当凸部(17)的反射率增强并且由于沿凹部(12)记录信息而使反射率局部增加时，当光的读写头观察该反射率时，记录了信息的凹部(12)的平均反射率不高于凹部与凹部之间的凸部(17)的反射率；或者其中
当凹部(12)的反射率增强并且由于沿凸部(17)记录信息而使反射率局部增加时，当光读写头观察该反射率时，记录了信息的凸部(17)的平均反射率不高于凸部与凸部之间的凹部(12)的反射率。
2、如权利要求1所述的光盘，其中光束导槽（12）是一个螺旋形槽。
3、如权利要求1所述的光盘，其中信息的记录、擦除和重放是沿着凹部（12）。
4、如权利要求1所述的光盘，其中使用相变型材料作记录膜，通过光的辐照改变其晶体状态，以改变反射率，并且用这种改变来记录或擦除信息。
5、如权利要求1所述的光盘，其中凸部（17）保持在记录状态，以增强凸部的反射率。
6、如权利要求5所述的光盘，其中用光束连续辐照使凸部（17）处于记录状态。
7、如权利要求1所述的光盘，其中记录膜是由下式表示的合金的膜：
（In1-xSbx）1-yMy
其中0.5≤x≤0.7
0≤y≤0.2
M是选自Al，Si，P，Zn，Ga，Ce，As，Se，Ag，Cd，Sn，Te，Tl，Bi，Pb，Mo，Ti，W，Au，Pt，Co，Ni和Ge中的至少一个。
8、如权利要求4所述的光盘，其中凸部（17）的反射率的增强是通过刻蚀去掉凸部（17）的记录膜，随后形成铝膜和金膜中的一个实现的。
9、如权利要求1所述的光盘，其中非记录状态的基片的平坦部分的反射率是10-45%。
10、如权利要求1所述的光盘，其中光束导槽的间距是1.5-2.0μm。
11、如权利要求10所述的光盘，其中导槽的深度是0.03-0.11μm。
12、如权利要求10所述的光盘，其中导槽的凹部（12）或凸部（17）的宽度是0.5-1.0μm。
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