專利名稱：記錄方法和裝置的制作方法
本申請是153，288號申請的繼續(xù)部分申請，該申請?zhí)栐诖嗽怨﹨⒖肌１旧暾埮c申請?zhí)枮?52，519、152，690152，778和152，696的申請有聯(lián)系。
本申請一般涉及記錄媒質領域，尤其是，本發(fā)明的一個實施例提供一種可擦光學存儲媒質及其讀/寫/擦機構，其中，可隨著熱效應，特別是隨著光效應記錄和清除數(shù)據(jù)。
小型光盤形式的光學數(shù)據(jù)存儲媒質取代慢轉密紋唱片和磁帶盤已是眾所周知的。用戶所熟悉的光盤是只讀光盤，而且常見的光盤重放機是為這種類型的光盤特地設計的。這些光盤具有一個包含凹點的反射表面，凹點代表二進制形式的數(shù)據(jù)。?？茽?Focal)出版社出版的沃爾金森(Walkinson)著“數(shù)字聲頻技術”一書的第十三章，給出了這些凹點的描述及其工作原理。
目前，小型光盤是通過與用以生產常規(guī)的慢轉密紋唱片的工藝相同的壓制工藝生產的。該項工藝在此處稱為“母版”工藝，工藝的第一步是拋光一塊平的玻璃光盤。該光盤的外徑從200mm至400mm，厚度為6mm，并經過各種清潔和洗滌步驟。接著，該光盤上鍍覆一層薄的鉻膜或耦合劑，鍍覆鉻膜的目的是在玻璃光盤和一層光致抗蝕劑之間產生粘合力，光致抗蝕劑是一種感光材料。然后，通過一個激光束切割方法將小型圓盤母帶上的數(shù)據(jù)轉換到玻璃光盤上。
玻璃光盤在通過激光束寫入以后仍是十分平整的，因為直到玻璃用照相的方法顯影后才形成凹點。首先使得光盤表面導電，再使光盤表面經受一次鎳蒸發(fā)工藝過程?，F(xiàn)在這種盤叫作玻璃母盤，玻璃母盤接著再經受一個電鍍鎳的工藝過程，這個工藝過程與制作模擬唱片時所用的工藝過程相同。接下去就是復制一系列金屬復制品，產生叫做原模的圓盤。該原模從它是最后的小型光盤的負盤的意義上來說等效于一張照相底片，亦即，原模中突點應該成為凹點。該原模用于在透明聚合物，諸如聚氯乙烯、聚(乙基-丙烯酸酯)和聚碳酸酯上作模壓。接著，在模壓后的表面上鍍以鋁或其他金屬之類的反射膜，最后在該膜層上涂以一塑性涂層，以形成一剛性結構。
重放時，重放機使激光束穿過基片聚焦在起反射作用的金屬上，然后檢測反射光。基片的光學性質，諸如其厚度和折射率對于重放機的檢測系統(tǒng)來說是關鍵性的，所以標準重放機在設計時要特地考慮到這些參數(shù)。
凹點使激光束的光路增加一個相當于半個波長的量，因而當與其他(不偏移的)反射光束混合時便產生了相消干涉。數(shù)據(jù)以反射光強度下降的形式出現(xiàn)。在標準重放機中，檢測系統(tǒng)設計成當不存在相消干涉時要求反射大于70%，當有數(shù)據(jù)時調制幅度大于30%。這些光強度的限制加上調焦參數(shù)，為那些能在這樣的重放機上讀出或重放的小型光盤和其他光學數(shù)據(jù)存儲媒質設定了指標。
數(shù)據(jù)可被直接記錄于其中和直接從其中讀出的媒質具有不同的結構，并在稍許不同的原理下工作，美國專利4，719，615(費勒等人)描述了一個例子。
費勒等人揭示的媒質包括一種受熱膨脹的橡膠材料的下部的膨脹層，該膨脹層與上部的保持層耦合，該保持層在室溫下呈玻璃狀，當受熱便變成似橡膠狀態(tài)。膨脹層和保持層者支承于一剛性基片上。兩層都包含染料，用于吸收不同波長的光。記錄數(shù)據(jù)時，使膨脹層吸收“記錄”波長的激光束的光而向離開基片的方向膨脹，從而形成一延伸入保持層內的突起。當出現(xiàn)這種情況時，保持層的溫度上升到超過其玻璃轉變溫度，因而它能變形而容納該突起。接著，光束截止，保持層在突起消失前很快地冷卻到其玻璃狀態(tài)，從而固定該突起。數(shù)據(jù)的讀出或重放則是通過一個聚焦在保持層和空氣之間的部分反射界面上的低強度“讀出”光束來實現(xiàn)的。當讀出光束遇到突起時，一些反射光被散射，而另一些反射光與來自無突起區(qū)域的反射光相消地干涉，結果造成的強度下降由探測器記錄。清除突起以清除數(shù)據(jù)是通過一“清除”波長的、被保持層吸收而不是被膨脹層吸收的第二激光束-清除光束來實現(xiàn)的。該光束僅僅加熱保持層到一似橡膠狀態(tài)，在這狀態(tài)時的保持層的粘彈性力和膨脹層的粘彈性力使它回復到初始的平整構形。寫入、讀出和清除光束都在保持層的一邊進入媒質，穿過保持層后到達膨脹層。
費勒等人描述的可擦光學存儲媒質系統(tǒng)具有許多缺點。例如寫入和清除數(shù)據(jù)時，必需用兩個不同波長的光來完成。
此外，裝置依靠在保持層和空氣界面之間的反射，導致固有的低的反射率(最高為30%)。因而系統(tǒng)不能通過設計成穿過一1.2mm的聚碳酸酯基片聚集的并要求70%反射的標準小型光盤重放機的擦測機構所讀出。還有，被加熱的膨脹層必需有一預定程度的熱導率，以充分升高保持層的溫度，使它能容納膨脹層所形成的突起，或者保持層必需吸收一預定量的具有“記錄”波長的光能量，以便在記錄時使保持層的溫度升高到所需值。在這兩種情況下，如果該媒質要制成具有一致的記錄性能，則上述要求必需滿足并精確地控制。另外，為了實現(xiàn)最有效的清除，保持層必需和膨脹層分開加熱。這是由于在清除的時候，保持層必需達到似橡膠狀態(tài)，以便使得冷的膨脹層的粘彈性力將膨脹層拉回到其初始的平整構形。如果在此期間加熱膨脹層，該膨脹層就不會處于其松弛狀態(tài)，因而它便不能回復到其平整的構形。因為膨脹層和保持層處于緊密的體接觸之中，在記錄和清除過程中，熱能必然在兩層之間傳導，因而不存在僅加熱保持層的可能性。因此，在作記錄的時候要想清除媒質，亦即直接重寫最新的數(shù)據(jù)是不可能成功的。
本發(fā)明揭示了一種在存儲媒質上記錄和清除信息的方法和裝置。本發(fā)明的可擦光學存儲媒質一般包括一剛性基片和三個疊加區(qū)域或層。該三層包括第一種材料、第二種反射材料和第三種疊加于第二層反射層上的材料，該第三種材料可覆蓋一層保護性材料。該三層結構對于膨脹和松弛、對于熱寫入數(shù)據(jù)、對于熱清除數(shù)據(jù)以及對于光學方法讀出數(shù)據(jù)都是很靈敏的。在這種結構里，第一層與基片直接光學耦合，同時與第二層反射層體結合。第二層反射層與第一層和第三層都同時光學耦合和體結合。第三層與第二層反射層光學耦合和體結合，并通過一疊加在與反射層一第三層結合面相反的表面上的第四層保護層進行保護以免受機械損傷。本發(fā)明還揭示了一種在媒質上記錄和清除的方法和裝置。


圖1是本發(fā)明的光盤的平面視圖。
圖2是圖1的光盤的橫截面圖。
圖3是記錄有數(shù)據(jù)的圖2的光盤的經放大的一部分。
圖4是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖，它能用于在本發(fā)明的光學存儲媒質上記錄、讀出和清除數(shù)據(jù)。
圖5表示的是圖2所示記錄媒質的另一個實施例。
在此，圖1和圖2概括地通過一個光盤2來描述本發(fā)明。光盤2用來以模擬或數(shù)字形式記錄數(shù)據(jù)。光盤2包括一第一層4，一第二層6和一第三層8，還可設置一基片10和一保護層12。圖3更詳細地表示圖2所示的發(fā)明，在它上面具有一個已被記錄的“突起”。
第一層4稱為膨脹層，它是由這樣的材料形成的(a)吸收一定百分率的穿過它的光能;(b)有高的熱膨脹系數(shù)，特別是當與其他媒質層相比較時;以及(c)具有高的彈性系數(shù)，當它在記錄過程中因吸收光而被加熱時，它很容易膨脹而不會超過它的膨脹上限，而在冷卻時，能收縮到其初始的平整狀態(tài)。
第二層6稱為中間反射層，它是由這樣的材料形成的(a)是合金、單質金屬或其他在記錄和清除的過程中是軟性的、有展性的并可能變形的反射材料;(b)能充分反射光能，使被反射的單色光束或其他輻射(它入射在基片10上，穿過基片，接著穿過第一種材料的層4，從第二層6反射，再穿過第一種材料的層，然后再一次穿過基片而離開媒質)的總的能量損耗低于30%。在另一個實施例里，第二種材料是具有絕熱性能或同時具有絕熱和反射性能的材料。
第三層8稱為保持層，它是由這樣的材料形成的(a)吸收一定百分率的穿過它的光能;(b)具有高于室溫的玻璃轉變溫度;(c)當溫度高于其玻璃轉變溫度時，呈橡膠狀態(tài)，有足夠的彈性，當?shù)谝环N材料的層受熱膨脹使第二層也發(fā)生輪廓變形時，它能與第二層里形成的畸變的輪廓一致;以及(d)在低于其玻璃轉變溫度時具有足夠的剛性和強度，以至即使第一層已經冷卻到室溫，它仍能使第二層和第一層處于第一層被加熱時的延伸、膨脹的狀態(tài)。應該指出，在某些實施例里，僅僅第三層保持在其變形的狀態(tài)，第一層則回復到其不變形的狀態(tài)。于是，數(shù)據(jù)從保持層讀出。
在一個實施例里，寫入是通過選自市場上可以得到的光源的兩個相配合的單色光束從媒質的相對兩面聚焦到中間反射的第二層6、并用數(shù)據(jù)調制這些光束來實現(xiàn)的。這兩個光束的入射角最好調整到約為90°(例如90°±1°)，以便保證在媒質中兩個光束形成圓柱形光束。這兩光束中的第一束穿過基片10和膨脹層4，被中間反射層6反射而再一次穿過膨脹層，并穿過基片射出。如果有一保護層12，則這兩光束中的第二個光束穿過保護層12和保持層8，被中間反射層反射而再一次穿過保持層，并穿過保護層射出。
第一光束稱為記錄光束，在圖2中用箭頭14表示，它使膨脹層4受熱并繼之沿離開基片的方向膨脹，因而在向反射層的方向形成一如圖3中編號16所表示的突起。反射層使該經調制的入射光束反向，使入射光束的光能沿原路返回，因而在入射和出射時都加熱膨脹層。由于反射層并不100%地反射，一部分入射在反射層上的能量將反射層加熱到室溫以上。構成反射層的材料選擇在記錄過程中是有展性的和可變形的。因而調制過的記錄光束在膨脹層里形成的突起可伸突到軟性的反射層里，反射層也相應地形成突起。
用于調制記錄光束的數(shù)據(jù)是二進制的和數(shù)字式的，也就是說，數(shù)據(jù)是由1或0組成的，有突起邊緣時表示1，不存在突起邊緣時表示0。這些“數(shù)字位”對記錄光束是以一預定的速率提供的。因此，什么時候能寫0、什么時候能寫1是事先知道的。可以使用一個由非常短的脈沖組成的同步信號來指示突起能被寫入的時間周期的開始。這些短脈沖本身以與信息的“數(shù)字位流”所使用的相同的、預定和恒定的速率出現(xiàn)。在本發(fā)明里，同步信號也用于調制第二光束，即清除光束。
經調制后的第二光束，即清除光束(用箭頭18表示)與提供給記錄光束的數(shù)據(jù)同步地加熱保持層8。該記錄光束在“位周期”開始時打開，在“位周期”結束前截斷;對于每一個“位周期”開始打開第一光束的時間是由上述同步信號決定的，這就保證了當記錄光束將每一個單獨的數(shù)據(jù)位寫在媒質上時，保持層的溫度總是高于其玻璃轉變溫度。
因而在位記錄過程中保持層是軟性的，這樣就能允許膨脹層上的突起點突入覆蓋在膨脹層上的反射材料的體內。在記錄光束結束將任一單獨的數(shù)據(jù)位寫入以前，清除光束截止。這就使保持層冷卻，此時對發(fā)生在膨脹層里的突起形成過程仍然施加能量。籍助這種機制，冷卻到其玻璃變換溫度的保持層在膨脹層已冷卻之后，仍使被反射材料覆蓋的突起部分保持其突起。
由于上述方法不需要使用兩種不同的或特殊波長的光能來分別加熱保持層和膨脹層，任何可被這些層吸收的單色光束都能用于寫入/清除的過程。此外，由于(a)在空間和時間上光能都是分別射入膨脹層和保持層;(b)反射層起隔絕這兩層之間的能量傳遞的作用;以及(c)反射層還起使每一光束分別兩次穿過每一作用層的作用，沒有在任何其他居間材料層上產生損耗，因此，在寫入/清除過程中，能有較多的光能可照射在這些層的每一層上而不產生作用層之間的有害的熱干擾。因此，所揭示的新穎的媒質與先有技術中的媒質相比，顯示較低的光能吸收。
更進一步，由于所述的媒層不需要使用特殊波長的光，可以使用吸收所有波長能量(最好不吸收讀數(shù)波長的光)的單種染料或染料的組合來提高媒質對于記錄和清除光束的加熱效應的靈敏度。
通過改變記錄和清除光束的脈沖寬度和高度，入射到膨脹層和保持層的總的能量可各自變化，這就有可能在記錄和清除的過程中更好地控制突起的形成和保持，以及有可能有更寬范圍的材料可以用于所揭示的獨特的三層一組的媒質。
上述的新的三層一組的媒質加上雙光束的記錄機制具有這樣的能力在光前已被記錄的媒質上可以直接清除和寫入，而不需要事先先清除該媒質。當清除光束使保持層軟化，這時它是處于其玻璃轉變溫度以上的溫度，它就釋放先前嵌入保持層內的任何突起。使膨脹層能在這些局部點松弛。如果此時記錄光束寫入的是一個“0”，也就是說，光束被截斷，有關的局部點將松弛或保持松弛，而不管它先前寫的是一個“1”，亦即，以前已有一個突起寫于其上，或先前寫的是一個“0”，亦即，它先前已處于松弛狀態(tài)。如果記錄光束打開，有關的局部點將膨脹或保持膨脹，而不管它先前寫的是一個“0”，亦即以前是處于松弛狀態(tài)，或先前寫的是一個“1”，亦即，以前有一個突起寫于其上。
讀出是通過將選自一市場上可以購得的光源的單色光束穿過基片10、穿過第一材料層4，聚焦在反射層6上來實現(xiàn)的?？紤]到穿過保持層和基片的損耗，該反射表面提供必需的反射百分率，從而能通過一標準的小型光盤重放機的讀出機構讀出突起(數(shù)據(jù))。
清除是通過將選自一市場上可以購得的光源的單色光束穿過保護層(如果有的話)，穿過第三材料層8，聚焦在中間的反射層上來實現(xiàn)的。該清除光束將保持層加熱到其玻璃轉變溫度以上，從而使任何先前嵌入保持層的突起能被釋放。由于此時膨脹層未被加熱而是冷的，這一層里的收縮力會將膨脹層局部地拉成一平整的構形，從而使突起(數(shù)據(jù))消失。
膨脹層是由對于記錄光束的波長呈現(xiàn)一些吸收的一種材料或材料的組合形成的。產生這種光束的光源從市場上很容易購得。對于不同的波長和不同的膨脹材料，吸收程度是不同的。例如，在從850nm到650nm的波長范圍里，吸收率可在20%和40%之間。為了使標準探測機構，諸如那些在通常的小型光盤重放機上具有的機構，具有能讀出記錄在本發(fā)明的獨特的光學媒質上的數(shù)據(jù)的能力，讀數(shù)波長(780nm)在小型光盤上兩次通過的最高吸收最好為10%。此外，與先有技術不同，本發(fā)明沒有必要要求用不同的記錄波長與清除波長。記錄波長可以并且最好選用與清除波長相同的波長。
膨脹層具有高的熱膨脹系數(shù)，特別是與其他媒質層的材料相比較時。熱膨脹系數(shù)以高于約1×10-4/℃為宜，高于約5×10-4/℃更好，而高于約7.5×10-4/℃則最好。
此外，在室溫下，膨脹層材料是橡膠狀的，亦即，具有高的彈性系數(shù)，在記錄時，它很容易膨脹而不會超過其膨脹上限。當在室溫下，膨脹層材料接近于或高于玻璃轉變溫度，它最好是低于30℃。
反射層6用于將光反射(例如反射入射于其上的光的25%以上)回去，穿過膨脹層4，以便提高數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)探測的性能。在記錄過程中，反射層的反射性能使記錄光束兩次穿過膨脹層，這樣，在膨脹層里的有效光束光程就加了一倍。因而記錄光束在兩個方向都被吸收能量，用來加熱膨脹層，從而使膨脹層膨脹。
反射層還用來使覆蓋反射層的膨脹層和保持層絕熱和光學上隔離。
分立的激光器光源配合起作用，可用于讀出/清除過程?；蛘?，通過應用例如一個分束器，也可使用一個光源。
為了使標準小型光盤重放機的讀出機構能夠讀出記錄的數(shù)據(jù)。在該光能已被記錄數(shù)據(jù)調制以后，反射層提供了將從媒質的基片入射的光能在被數(shù)據(jù)調制以后反射回穿過媒質基片的手段。由于反射層是可變形的，它可以變形而使其形狀與在膨脹層里的代表記錄的數(shù)據(jù)的變形的形狀一致。因此，一個入射的讀出光束通過四分之一波長干涉以及光散射而被有效地調制。
保持層8是由對清除光束的波長至少具有一些光吸收的一種材料或材料的組合形成的。清除光束18的波長可選自市場上很容易購得的光源。對于不同的波長和不同的保持材料，吸收程度是不同的。例如，波長在650nm和860nm之間，則吸收率約為30%到40%。為了提高精確地清除記錄在本發(fā)明獨特的光學媒質上的數(shù)據(jù)的能力，希望能夠通過保持層讀出數(shù)據(jù)。因此，最好限制保持層對清除波長的二次通過的最高吸收低于80%，盡管該系統(tǒng)在更高的吸收上也照樣能工作。此外，與先有技術不同，本發(fā)明的媒質沒有必要要求清除波長與記錄波長不同。清除波長可以并且最好選得與記錄的波長相同。
保持層材料具有一個高于室溫的玻璃轉變溫度，它比膨脹層的玻璃轉變溫度高得多。一般說來，該玻璃轉變溫度在約50℃到300℃的范圍，最好處于75℃和125℃之間。當溫度高于玻璃轉變溫度時，該材料變成橡膠狀，具有足夠的彈性，使它有可能變形到與由膨脹層的膨脹在反射層里所形成的變形相一致的輪廓而不會超過它的彈性極限。
在本發(fā)明的另一些實施例中，保持層具有高的熱導率，當清除光束的光能加予其上時，它的溫度能迅速地上升到其玻璃轉變溫度以上。在清除光束已截斷之后，這個高的熱導率用來促使保持層快速冷卻到其玻璃狀態(tài)。由于此時光能仍由記錄光束作用于膨脹層，膨脹層仍然處于其擴張狀態(tài)，而反射層仍由于膨脹的膨脹層局部地變形。由于反射層和膨脹層之間緊緊地相互結合。在寫入光束不再激勵膨脹層、并且膨脹層已經冷卻以后，冷卻了的保持層保持變形的反射層和膨脹層處于它們的擴展的位置。熱導率至少為約2.5×10-4Cal/((cm2/℃)(Sec/cm)的保持層能提供良好的結果。
本發(fā)明的某些實施例還包括一個置于保持層8上以保護它避免由于與外界物體接觸造成損傷的保護層12，保護層的特點是(A)對于所有波長，特別是清除波長的光能吸收是低的。
(B)有足夠的柔性，因此反射層的形變能容易地突入到它里面，因而對反射層形成形變的阻力較小。
(C)有足夠的厚度，使在反射層里形成的突起不會通過保持層進入保護層，繼之通過保護層伸到外表面。
(D)具有高的熱導率，在照射到它表面上的清除光束被截斷就能起散熱片作用，快速冷卻保持層。一個至少5×10-4Cal/((cm2/℃)(Sec/cm))的熱導率能給出良好的結果。保護層的熱導率最好是2×10-3Cal/((cm2/℃)(Sec/cm))。
上述各層是這樣排列在基片上的膨脹層和與之重疊的基片直接結合，反射層與膨脹層結合并直接覆蓋其上，保持層與反射層結合并直接覆蓋其上，保護層(如果有的話)與保持層結合并直接覆蓋其上，基片本身由一種基本上能使所有波長的光全部透射的剛性透明材料形成。基片具有足夠的厚度和剛性以對媒質提供結構上的完整性，并不因膨脹層的膨脹力所產生的壓力而變形。由于基片的剛性，膨脹層在吸收記錄光束的光能而熱膨脹時所造成的突起向離開基片的方向伸突。由于這樣的層次安排，突起部分如上所述伸入到反射層和保持層內，引起它們變形，如上所述。
各層的厚度按光學系統(tǒng)進行選擇。例如，在記錄時，為了以最大的寫入靈敏度記錄數(shù)據(jù)，為了使記號尺寸保持最小，應使激光束在穿過膨脹層時保持盡可能地小。相應地，膨脹層4的大部分應位于記錄光束的焦深內，對于具有與在標準小型光盤重放機里的那些光學參數(shù)類似的光學參數(shù)的記錄系統(tǒng)，記錄光束受衍射限制，其焦深約在1.0-2.0微米的范圍之內。在這樣的情況下，膨脹層具有1.0微米或1.0微米以下時能得到最好的結果。
同樣，在清除數(shù)據(jù)的過程中，為了保持清除區(qū)域最小，激光束在它穿過保持層時應保持盡可能地小。相應地，保持層8的大部分應位于清除光束的焦深內。對于具有與在標準小型光盤重放機的那些光學參數(shù)相類似的光學參數(shù)的清除系統(tǒng)，清除光束還受衍射限制，并具有大約1.0-2.0微米的焦深。在這樣的情況下，與膨脹層的厚度相同的保持層或約為0.5至1.5微米的厚度，最好是1.0微米或更小，能獲得最好的結果。
考慮到基片和保護層的功能(亦即，基片必需厚到足以給予媒質以剛性，保護層必需厚到足以保護數(shù)據(jù)突起不受外界的損傷)，它們必需相當厚，基片層的厚度在1毫米的數(shù)量級或更厚，保護層的厚度在幾十微米的數(shù)量級?；詈脼?.2mm，保護層最好為2μm。
用于形成各層的材料是根據(jù)上面所指出的各種性能，即透明度、反射率、吸收率、玻璃轉變溫度、彈性和熱膨脹性選擇的。除了反射層以外的其他各層最好的材料是非晶聚合物。橡膠，天然橡膠諸如丁基橡膠、硅橡膠、天然橡膠和苯乙烯聚丁橡膠;聚合物諸如醋酸纖維素、酯酸纖維素-丁酸酯、聚苯乙烯、聚砜酰胺、聚碳酸脂、硝酸纖維素、聚(乙基-丙烯酸酯)、聚(乙烯丁縮酸)、芳香族聚酯、聚酰胺、丙烯酸的聚合物、聚醋酸乙烯脂、硅樹脂、醇酸樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、氯乙烯-乙烯醋酸纖維素共聚物、硝化纖維素、乙基纖維素和聚乙烯乙醇;以及諸如明膠、酪素、蛋白朊和二氫松香乙醇等物質是這類材料的例子。具有高彈性的材料諸如合成橡膠以及延伸率大于15%的聚合物是適宜于用來構成膨脹層的材料。具有相當高的玻璃轉變溫度，特別是高于50℃的、延伸率大于5%的材料，諸如環(huán)氧族樹脂是適宜于用來構成保持層的材料。
反射層可由任何具有足夠的彈性和可展性的反射材料形成，以與從膨脹層伸突出來的突起部分相一致。該材料應該不過分地限制突起的形成，并且不應該在經過若干寫入和清除周期后就變得難以工作。鎵、鋁、銅、銀、金和銦是這種材料的例子。其他例如合金，特別是鉍與錫或鎘的易熔合金尤為合適。
各層的吸收性能可使用多種方法得到，從上面的揭示以及對于本技術領域內的技術人員來說，這是很明顯的。由于本發(fā)明的媒質不需要特定的波長，所以可以用的染料或顏料相當多。此外，這些染料或顏料，除了要求它們具有使部分用于讀出所記錄的數(shù)據(jù)的波長能量能夠通過的能力外，它們不需要特定的波長，所以它們可以是波長吸收范圍很寬的染料或顏料。由于對于從媒質的基片入射的光，標準小型光盤重放機的探測機構要求至少有70%的反射，并且使用工作在780nm波長的激光二極管來讀出數(shù)據(jù)，因而最好是將在該波長兩次穿過膨脹層的最大吸收限制在10%以下，盡管系統(tǒng)在更高的吸收下也是可以工作的?？梢詥为毷褂没蚺浜鲜褂玫娜玖匣蝾伭鲜悄岣窳_辛藍、苯胺藍、考科油(Calcooil)藍、佛青藍、亞甲藍氯化物、單星藍、孔雀綠奧澤雷脫(OZalate)、蘇丹黑BM、雪利康(Tricon)藍、麥克洛來克(Macrolex)綠G、DDCJ-4和IR26。
本發(fā)明的媒質的各層可以根據(jù)常規(guī)的技術結合在一起，相鄰的層最好相互之間是光學耦合的，以使基本上所有通過一層的光都能進入，或者都能從相鄰的層反射。
本發(fā)明的媒質可根據(jù)常規(guī)的技術制造，各層依次覆蓋在基片上?？梢允褂玫募夹g有刮刀散布技術、旋轉涂復技術和金屬蒸汽淀積技術等。
上面討論的媒質的第二個實施例示于圖5。該實施例包括第一層102、第二層104、第三層106和第四層108，也可設置一基片和一保護層(圖中未畫出)。如上面所述，第一層102是膨脹層。第二層104是透明的、有展性的絕熱層。第三層106是保持層，第四層108是有展性的反射層。第一層和第三層中充填以染料，使第一層即膨脹層吸收例如680nm的光能而不吸收830nm的光能，第三層即保持層吸收830nm的光能而不吸收680nm的光能。第二層，即絕熱層，通過使用發(fā)射波長680nm和830nm的光的激光器分別加熱第一層和第三層。因而存儲在媒質上的數(shù)據(jù)能被直接重寫。實際上，通過使用如下所述相配合的和同步的寫入和清除光束，除了具有記錄光和清除光可使用相同的波長的能力以外，還可得到所有與上面相同的好處。第二層最好是軟性的和有展性的，不能使第一層保持在延伸和膨脹的狀態(tài)。
圖4所示是本發(fā)明的用于在存儲媒質上記錄數(shù)據(jù)的電光系統(tǒng)的一個實施例，它包括三個分立的激光束源，一個用于寫入、一個用于清除、一個用于讀出。在這個示意圖中，包含三個激光源以便使之具有直接重寫的能力。寫入光束二極管20和讀出光束二極管22兩者都對準一個第一高偏振分束器24。寫入光束二極管20是旋轉的，因而，出射的寫入光束26對應于分束器24是S-偏振的，而讀出光束28通過1/4波片30，對應于分束器24是p-偏振的。分束器24本身安排成向下，例如沿Y軸反射寫入光束26的一大部而透射讀出光束28的一大部分，結果是反射的寫入光束和透射的讀出光束是分離而平行的，形成兩個空間分離的光束32和34，分別朝向記錄媒質2。高偏振分束器24以在兩個偏振方向上至少反射90%寫入光束26和至少透射90%讀出光束28為宜，最好是反射和透射約95%到98%。
一個比第一分束器偏振度低的第二分束器36設置于從第一分束器出射的兩個平行光束37的光路中。第二分束器36相對于第一分束器24旋轉90°，結果是任何從Y軸反射的光的方向都沿著Z軸。由于方向的改變，第二分束器36使讀出光束28的光反射而透過第一分束器24。然而，由于第二分束器36的偏振度低于第一分束器，它最好透射讀出光束的光的約10%至約50%，其余的光都基本上被反射。在一種常規(guī)的排列中，讀出光束的80%沿著Z軸反射而損失(38)，20%沿著Y軸透射而朝向記錄媒質。然而，按寫入光束26偏振的光最好至少有約80%向下沿著Y軸透射而朝向記錄媒質，除了吸收的量以外，其余的光被反射而損失(38)。對于寫入光束，寫入光束合適的透射值是88%，反射值是10%。
一個準直透鏡40和一個物鏡42將寫入光束和讀出光束聚焦在記錄媒質2上，具體地說是聚焦在其中的反射面上。該反射面將被媒質吸收的光以外的光沿著同樣的軸反射，疊加在入射光束32和34上，朝向第二分束器36，被反射的讀出光束34，由于它的偏振，以與前面所述的相同的百分率部分被反射，部分被透射。然而，反射光束44沿著Z軸朝向光探測器48。在上面給出的具體例子中，從記錄媒質反射的80%的讀出光束便朝向光探測器。還存在反射的寫入光束。這光束的大部分將如前面所述那樣透過分束器36，一小部分反射光(在該具體例子中為約10%)被反射而朝向光探測器。
寫入光束26的強度要足以在媒質里產生記錄響應。讀出光束28的強度一般較小，具體地說，寫入二極管20和讀出二極管22的功率希望分別為約30mw和5mw。這種配置的一個優(yōu)點是寫入光束具有相當小的一部分到達光探測器48。通過選擇讀出光束的波長使其與寫入光束的波長不同且通過使用合適的濾波器分離這兩種光束可以使這一比例更進一步地降低。通過適當選擇寫入光束和讀出光束的波長，有可能實現(xiàn)本發(fā)明的一個實施例，它不需要使用偏振元件就可以在記錄過程中充分分開寫入光束和讀出光束。
這兩個光束，寫入光束和讀出光束，最好是這樣照射在媒質2上讀出光束的焦點掃描媒質表面時，稍稍在寫入光束的焦點之前。讀出光束34的焦點超前于寫入光束32的焦點的確切距離是并不嚴格的，因為媒質是以一恒定的線速度旋轉的。因而，知道了讀出光束34和寫入光束32之間的距離，就能容易地并精確地確定被讀出光束探測的一個突起邊緣出現(xiàn)在寫入光束正下方的時間。然而，為了獲得最好的結果，讀出光束34應該與寫入光束32至少分開0.5微米，以保證它們不重疊，分開的最大距離小于2微米，以便使用一套光學裝置就可以產生足夠的聚焦作用。
來自讀出光束34的數(shù)據(jù)通過光探測器48和信號接收器50探測。在經信號接收器50處理以后，它們被沿著圖4中的線54送到數(shù)字信號處理機52，在那里，數(shù)據(jù)被用于使寫入光束26和清除光束56同步驅動。經處理過的讀出信息也沿線58送到寫入和讀出聚焦及跟蹤伺服單元60，以及通過倒相放大器62到清除光束聚焦和跟蹤伺服單元64。這兩個單元60和64，使用讀出信息使寫入光束32、讀出光束34和清除光束56聚焦并處于適當?shù)奈恢?，以完成信息的記錄、讀出和清除。應該認識到，清除光束的反射可用與上述相同的方式監(jiān)控。因而，在某些實施例里，讀出光束可省去。
從光盤2來的被反射的讀出激光束44通過柱面透鏡66送到光探測器48，該透鏡使光束沿著其光路逐漸改變它的形狀，起初沿縱向呈橢圓形，接著呈圓形，最后沿橫向呈橢圓形。該光束形狀是隨讀出光束的焦點離開媒質的反射面的距離而變化的。光探測器48里的光敏二極管被分在四個區(qū)域，當讀出光束45處于焦點時，所有區(qū)域都提供輸出。然而，當光盤太近時，縱向光束將一個光信號供給上下光敏二極管，僅使這兩個二極管提供輸出。另一方面，如果光盤太遠，則僅僅左、右二極管提供輸出。通過將從這四個二極管得到的輸出的差值放大，就得到一個焦點誤差信號。該焦點誤差信號被放大并置于線68上。這條線分成兩路，一路直接驅動寫入光束和讀出光束聚焦及跟蹤伺服單元60，另一路通過倒相放大器70驅動清除光束聚焦和跟蹤伺服單元64，使寫入光束32、讀出光束34和清除光束56保持在焦點。
外差法是可以用于本發(fā)明來校正跟蹤誤差的一種方法。該方法涉及監(jiān)示讀出激光束41是否同等地照射到四個分光敏二極管探測器48上。該光探測器組件是一種分置在四個象限(A到D)里的光敏二極管的環(huán)形排列。A是左上方象限，B是右上方象限、C是左下方象限、D是右下方象限。當光束位于徑跡的中心時，(A′C)-(B′D)的輸出變?yōu)榱?。然而，如果光束偏離徑跡中心，(A′C)-(B′D)的波形就根據(jù)方向和偏離的程度而變化。該信號被置于線58。這條線分成兩路，一路直接驅動寫入光束和讀出光束聚焦及跟蹤伺服單元60，另一路通過倒相放大器62驅動清除光束聚焦和跟蹤伺服單元64，使讀出光束34、寫入光束32和清除光束保留“在徑跡上”。
注意，清除光束56應該正確地聚焦和跟蹤被寫入光束32尋址的同一點。清除伺服單元64的特性曲線被調整到與寫/讀伺服單元60正確匹配，光盤向著讀出光束的運動總是配之以一等同的離開清除光束的反向運動。因此，正如在本實施例里所顯示的，一個校正清除光束焦點的方法是，首先手動地使清除光束聚焦，其后通過使用倒相放大器70使出現(xiàn)在線68上的焦點控制信號倒相、并通過線72使這信號驅動清除伺服單元64來校正焦點。同樣的概念用在本實施例里以保證清除光束56總是入射在與寫入光束32同樣的徑跡上。在此情況下，當從光盤的上面觀察，徑跡朝著左邊的運動，在從光盤的下面觀察時，便表現(xiàn)為朝著右邊的運動。因此，清除光束先手動地對準記錄光束，其后通過使用倒相放大器62使出現(xiàn)在線58上的跟蹤控制信號倒相、并經由線74使這信號驅動清除伺服單元64來校正清除光束的對準。
還有其他手段可保證清除光束56正確地聚焦和跟蹤被記錄光束32尋址的同一個點。通過在清除光束的光路上加入與讀出激光22、1/4波片30、分束器24、第二分束器36、柱面透鏡66、光敏二極管48和信號接收器50等效的元件，清除光束56就能與讀出光束無關地獨立跟蹤和聚焦。不需要手動的光束對準和聚焦的調準步驟。此外，通過使“清除-讀出”光束與清除光束56共軸，這些增加的元件許可通過記錄光束32的作用讀出在媒質上存儲和目前被變更的數(shù)據(jù)，將驅動記錄激光的信號和由“清除-讀出”光探測器探測得的信號作比較，就能簡單而可靠地識別目前被重寫的徑跡。這一信息將被用來驅動清除光束聚焦和跟蹤伺服單元64，使清除光束56總是尋址與記錄光束32尋址的相同的點。
在最佳實施例里，寫入光束34和來自清除激光器79的清除激光束根據(jù)出現(xiàn)在線80上的數(shù)據(jù)的型式進行數(shù)字調制。然而，根據(jù)本發(fā)明，通過使用一連續(xù)的和不調制的清除光束可以制成在一存儲媒質上記錄、讀出和清除信號的可行的機構。在該實施例中，清除光束的光能要仔細選擇，以使保持層在記錄過程中變軟，但又能象前面所述的那樣，使保持層在膨脹層已經冷卻到其松弛狀態(tài)前冷卻到它的玻璃轉變溫度。應該注意到，當使用這一方法時，連續(xù)的清除光束不需要正確地聚焦在寫入光束所聚焦的點上。實際上，通過使連續(xù)的清除光速所聚焦的點稍許超前寫入光束所聚焦的點，可提供另一種清除控制辦法。清除光束最好約超前寫入光束2μm。
最佳實施例利用一出現(xiàn)在線80上的數(shù)據(jù)的處理的型式，它與出現(xiàn)在線78上的寫入激光驅動信號同步，以驅動清除激光56。數(shù)字處理器52連同由讀出光束34讀出的數(shù)據(jù)一起產生一個被調制的清除光束，它與待記錄的數(shù)據(jù)同步地加熱媒質的保持層。信號處理器52可以是，例如由模擬器件廠(AnalogDerices)制造的ADSP2100。清除光束56在記錄“位周期”開始時打開，在記錄“位周期”結束前截斷。因而圖3的保持層8在位記錄過程中是軟性的，由反射層的反射材料覆蓋的膨脹層的突起16能容易地伸突到保持層8的體內。它還保證在膨脹層4仍在被記錄光束32加熱時，保持層8就開始向著其玻璃轉變溫度冷卻。通過這一機制，在膨脹層4松弛到其平整狀態(tài)前，保持層就達到其玻璃轉變溫度，在膨脹層冷卻以后，使由反射材料覆蓋的突起仍保持在位置上。
出現(xiàn)在記錄光束32和清除光束56上的數(shù)據(jù)必需和任何可能已經記錄在媒質上的數(shù)據(jù)同步。這樣做是為了保證讀/清除作用僅出現(xiàn)在已經在媒質里形成的突起轉變處。如果不執(zhí)行同步操作，在光盤上就混合記錄兩個數(shù)據(jù)流，結果是既不能重新獲得先前記錄的也不能獲得新記錄的數(shù)據(jù)。有了上述的同步機構，所述系統(tǒng)就能直接進行重寫記錄。如果早先在記錄媒質上形成的一個位在本發(fā)明的記錄/清除光束之間通過，它是被除去還是保留在原位取決于記錄光束是否試圖將一數(shù)據(jù)位記錄在那個位置上。如果一個數(shù)據(jù)位正在被記錄，在清除光束不再起作用后，來自記錄光束32的能量將迫使圖2中的膨脹層4在那個點保持膨脹。如果在那個點上不記錄數(shù)據(jù)位，由于從寫入激光9得不到能量，就不能迫使膨脹層保持在膨脹狀態(tài)。清除光束56會軟化保持層8并釋放膨脹層，允許它松弛而恢復平整狀態(tài)。因此本發(fā)明在記錄過程中有效地清除數(shù)據(jù)突起，并具有直接重寫的能力。
如果使用一個“原”光盤，亦即從未記錄過的光盤，信號處理器52在線54上將接收不到來自信號接收器50和讀出光探測器45的可以理解的數(shù)據(jù)因此進入自同步模式以實現(xiàn)正確的記錄。
除了沒有信號置于線78上以外，與記錄過程分開的清除過程是與上面所述的記錄過程相同的。這樣，寫入驅動器80和寫入激光器20便不起作用。這導致單一的清除光束照射在光盤上，它與已經顯現(xiàn)在光盤上的數(shù)據(jù)同步。由于沒有寫入光束來使膨脹層膨脹，加熱的保持層4將軟化和釋放任何數(shù)據(jù)突起16，使它們恢復其松弛的、平整的狀態(tài)。一個不調制、不同步的清除光束也能用于同樣的目的。
信號接收器、信號處理器、寫入驅動器和倒相放大器都是本技術領域里的技術人員所熟知的那些信號接收器、處理器、寫入驅動器和倒相放大器。
表1列出了可用于這里所述的發(fā)明的各種市場上能買到的元件。
表1元件型號和制造廠寫入二極管20型號SDL-5410由光譜二極管廠制造讀出二極管22與寫入二極管相同分束器24來自奧林匹斯TAOHS-LC31/4波片30來自奧林匹斯TAOHS-LC3分束器36來自奧林匹斯TAOHS-LC3光探測器48來自奧林匹斯TAOHS-LC3信號接收器50洛基山Z頻道伺服放大器信號處理器52模擬器件廠ADCP-2100伺服單元60來自奧林匹斯TAOHS-LC3倒相放大器62泰勒達因-費爾布萊克廠TP0032伺服單元64來自奧林匹斯TAOHS-LC3倒相放大器70泰勒達因-費爾布萊克廠TP0032驅動器82曼勒斯-格里奧特二極管激光驅動器06DLD001在本發(fā)明的另一個實施例中，存儲媒質設置在一剛性基片上，通過使一記錄光束穿過基片，光學數(shù)據(jù)就能被記錄于該存儲媒質中，通過使一讀出光束反射回來穿過基片進入一探測系統(tǒng)，能從該存儲媒質中讀出如此記錄的數(shù)據(jù)。探測系統(tǒng)設計成通過基本上與上述剛性基片光學上等效的一個層讀出反射的信號。存儲媒質可包括一個膨脹層，它與基片沿著其間交界面光學耦合，并可在受熱時膨脹而在其與交界面相反的表面形成突起;一個裝置，它用于在膨脹層冷卻時保持在膨脹層中形成的突起;以及一個反射層，它反射至少25%的射到其上的光，并且它有足夠的彈性，以與上述表面的輪廓一致。保持裝置可以是一個保持層，它由具有基本上高于室溫的玻璃轉變溫度的材料構成，因而當溫度由室溫變化到高于上述玻璃膨脹溫度時，它就從玻璃態(tài)變換成橡膠狀態(tài)，保持層可以與上述膨脹層和上述反射層中的至少一層直接耦合，然而保持層可以位于膨脹層和反射層之間，并與兩者直接耦合。反射層可將至少約85%的穿過膨脹層的上述讀出光束的光穿過膨脹層和基片反射回去。
或者，存儲媒質可以被設置在一剛性基片上，通過使一記錄光束穿過基片，光學數(shù)據(jù)就能被記錄于該存儲媒質中，通過使一讀出光束穿過基片反射回來進入一探測系統(tǒng)，就能從該存儲媒質中讀出如此記錄的數(shù)據(jù)。探測系統(tǒng)設計成能讀出通過基本上與上述剛性基片光學上等效的一個層反射的信號。存儲媒質包括一個厚度大約為0.5至1.5微米的膨脹層，它與基片沿著其間交界面光學耦合，并可在被加熱到大致上高于室溫的溫度時膨脹而在其與交界面相反的表面形成突起;一個厚度大約為0.25至1.0微米的與膨脹層耦合的保持層，它由具有高于室溫的玻璃轉變溫度的材料構成，因而當溫度由室溫變化到高于上述玻璃膨脹溫度時，它就從玻璃態(tài)變換成橡膠狀態(tài);一個與保持層耦合的反射層，它可將至少85%的來自穿過膨脹層和保持層的讀出光束的光反射回去穿過膨脹層、保持層及基片，并且它有足夠的彈性，以與上述保持層的輪廓大致上一致;以及一個在反射層面上的保護層，突起朝著它膨脹，該保護層可由其變形足以容納突起的材料構成。上述膨脹層和保持層的厚度各約為基片和保持層厚度的1/1000或更小，保持層的厚度約為1.0微米或更小。記錄光束和讀出光束可分別是在第一波長和第二波長的、基本上單色的光束，而反射層可反射約85%的入射于其上的第一波長和第二波長的光。
膨脹層可以吸收至少約40%的、穿過它和反射回來再穿過那里的第一波長的光，或吸收低于約90%的、穿過它并被反射回來再穿過那里的第一波長的光?；蛘?，膨脹層吸收至少50%的、穿過它和反射回來再穿過那里的第一波長的光，并透射至少約60%的、穿過它和反射回來再穿過那里的第二波長的光。在另外一個實施例里，膨脹層吸收約50%至約85%的、入射于其上的上述第一波長的光，透射至少約80%的，入射于其上的上述第二波長的光。
稱之為徑跡的一個延伸區(qū)域可被用來存儲光學數(shù)據(jù)，沿著徑跡一段的交界面部分可被移位而伸突到基片之中，以在沿著徑跡的交界面里形成高度變化的二進制序列。在一個實施例里，伸突部分的高度約等于膨脹層厚度的0.1至3.0倍，或者，約等于膨脹層厚度的0.5至2.0倍。多個二進制序列可沿著上述徑跡以一定的間隔安置。徑跡的長度可由一連串的子長度組成，每一個子長度對應于標準小型光盤上的一幀，并具有一個頭端和一個尾端，在每一個子長度的頭端設置一個預選的二進制序列。沿著徑跡可設置多個二進制序列。這些二進制序列代表代碼指令以使徑跡的運動與探測系統(tǒng)同步。沿著徑跡可設置多個二進制序列，這些二進制序列代表與沿著徑跡長度的二進制序列的間距有關的代碼信息。沿著徑跡設置的二進制序列也可以代表行將記錄在徑跡上的數(shù)據(jù)的代碼索引。
一種在置于一剛性基片上的光學數(shù)據(jù)存儲媒質上記錄數(shù)據(jù)的方法可包括(a)使一束預定波長的光穿過基片;(b)使從上述基片射出的光穿過與基片光學耦合的膨脹層，膨脹層吸收部分預定波長的光，并隨著溫度上升而膨脹;(c)使透過膨脹層的光從一可變形的反射層反射回來穿過膨脹層，使得膨脹層通過由此吸收的光加上在步驟(b)里吸收的光所產生的熱量而膨脹，從而在其離開基片的表面形成一突起;并在反射表面形成一與此突起一致的形變;(d)通過來自膨脹層的熱傳導加熱一與該反射層耦合的、具有遠高于室溫的玻璃轉變溫度的保持層，使保持層的溫度上升到高于該玻璃轉變溫度，以許可突起使保持層變形;(e)使上述變形的保持層冷卻到玻璃轉變溫度以下，以保持膨脹層里的上述突起。保持層可與膨脹層光學耦合，并位于膨脹層和反射層之間。保持層可吸收部分入射于其上的預定波長的光。步驟(e)部分地可通過將來自保持層的能量擴散到一吸熱層里而實現(xiàn)，吸熱層散熱的速率比膨脹層快。膨脹層可吸收至少40%的入射于其上的預定波長的光。膨脹層可吸收低于90%的入射于其上的預定波長的光，或者吸收約50%至85%的入射于其上的預定波長的光。該預定的波長可稱為第一波長，保持層可吸收第二預定波長的光，膨脹層對于第二預定波長的光基本上是透明的。
應該清楚地理解，上面的描述旨在說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，例如，在描述中雖然使用激光器作為輻射能源，然而其他的能源也可使用，這對于本技術領域內的技術人員是顯而易見的。此外，也可以使用清除光束和寫入光束起與上面所描述的相反的作用，亦即，寫入光束可基本上連續(xù)地射向媒質，而清除光束可響應待記錄的數(shù)據(jù)而被調制。因而本發(fā)明的范圍應該并不局限于上述方面，而應該決定于所附的權利要求書，以及應可擴展到它們有權擴展的全部等效的范圍。
權利要求
1.一種記錄和清除系統(tǒng)，其特征在于，它包括一種具有第一層膨脹層和第二層保持層的記錄媒質，上述第二層適于在第一光束停止加熱上述第一層時保持上述第一種物質處于一顯著地變形的狀態(tài)，以及用于驅動上述第一光束和一第二光束的裝置，上述第二光束加熱上述第二層，上述第一光束在一所需的時刻驅動，上述第二光束在上述第一光束中止前停止驅動。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，它還包括用于響應一讀出信號將一讀出光束射向上述第一層的裝置。
3.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，上述讀出光束和上述第二光束是同一光束。
4.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，它還包括用于監(jiān)控上述第二光束的反射、因而使數(shù)據(jù)能從上述媒質讀出的裝置。
5.按照權利要求2所述的裝置，其特在于，上述第二光束響應于上述讀出信號而被驅動。
6.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，上述讀出光束和上述第一光束彼此間旋轉約90°。
7.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，上述讀出光束和上述第一光束具有不同的波長。
8.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，上述讀出光束和上述第一光束射在上述媒質上。
9.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，上述讀出光束和上述第一光束分開約2微米。
10.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，它還包括用于將上述第二光束和上述第一光束保持在指定的徑跡里的裝置。
11.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，它還包括用于將上述第二光束和上述第一光束保持在指定的徑跡里的裝置，上述用于保持的裝置還包括發(fā)射與上述第二光束同軸的清除跟蹤光束的激光器，以及一個用于跟蹤上述清除跟蹤光束的光探測器。
12.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，上述第二光束是根據(jù)上述讀出光束調制的。
13.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，上述第一光束是根據(jù)上述讀出光束調制的。
14.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，先前記錄的數(shù)據(jù)位是通過上述讀出光束探測的，如果在上述先前記錄數(shù)據(jù)位的地點不再需要該位，則通過上述第二光束清除。
15.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，它還包括使上述讀出光束和上述第一光束停止以清除在上述媒質上的數(shù)據(jù)的裝置。
16.一種記錄媒質，其特征在于，它包括一個第一層，上述第一層當受熱時形成可探測出的變形;一個第二層，它是鄰近上述第一層的反射層;以及一個第三層，它鄰近上述第二層，與上述第一層隔著第二層相對，當上述第一層冷卻時，上述第三層保持顯著的變形。
17.一種記錄媒質，其特征在于，它包括一個第一層，上述第一層當受熱時形成可探測出的變形;一個第二層，它是鄰近上述第一層的絕熱層;以及一個第三層，它鄰近上述第二層，隔著第一層與上述第一層相對，當上述第一層冷卻時，上述第三層保持顯著的變形。
18.按照權利要求16所述的一種媒質，其特征在于，上述第一層內的變形是通過上述第三層保持的。
19.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，它還包括一剛性基片，上述基片附在選自包括上述第一層和上述第三層的組合中的一層上。
20.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，它還包括一保護層，上述保護層附在選自包括上述第一層和上述第三層的組合中的一層上。
21.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，上述第一層在650nm到850nm的波長范圍內的吸收度在約20%和40%之間。
22.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，上述第一層的熱膨脹系數(shù)約大于1×10-4/℃。
23.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，上述第一層的熱膨脹系數(shù)約大于5×10-4/℃。
24.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，上述第一層的熱膨脹系數(shù)約大于7.5×10-4/℃。
25.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，上述第一層的玻璃轉變溫度約低于30℃。
26.按照權利要求16所述的媒質，其特征在于，反射層由選自鋁、銅、銀、金、銦、鉍的易熔合金、錫的合金、鎘的合金，或它們的組合物這樣一些材料中的一種材料制成。
27.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，上述第三層的玻璃轉變溫度約高于50℃。
28.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，第三層的玻璃轉變溫度約在75℃至125℃之間。
29.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，第三層的熱導率至少約為2.5×10-4Cal/((cm/℃)(sec/cm))。
30.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，第一和第二層由選自橡膠，丁基橡膠、硅橡膠、天然橡膠、苯乙烯-聚丁橡膠、聚合物、醋酸纖維素、醋酸纖維素-丁酸酯、聚苯乙烯、聚砜酰胺、聚碳酸酯、硝酸纖維素、聚(乙基-丙烯酸酯)、聚(乙烯丁縮酸)、芳香族化合物、聚酯、聚酰胺、丙烯酸的聚合物、聚醋酸乙烯脂、硅樹脂、醇酸樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、氯乙烯-乙烯醋酸纖維素共聚物、硝化纖維素、乙基纖維素和聚乙烯乙醇、明膠、酪素、蛋白朊和二氫松香乙醇，以及它們的組合物的材料制成。
31.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，上述第三層是環(huán)氧樹脂。
32.按照權利要求16或17所述的媒質，其特征在于，在冷卻時，第一層回復到大致上不變形的狀態(tài)。
33.一種制造記錄媒質的方法，其特征在于，它包括下列步驟提供一基片，上述基片由一種剛性的透明物質構成;將第一層附著于上述基片上，上述第一層由當受熱時形成一可探測出的形變的材料構成;將第二層即反射層附著于第一層，以及將第三層附著于第二層，當上述第一層冷卻時，上述第三層至少保持部分形變。
34.按照權利要求33所述的方法，其特征在于(a)附著第一層的步驟是加上一種具有約大于8.5×10-4/℃的熱膨脹系數(shù)和約低于30℃的玻璃轉變溫度的材料的步驟，(b)附著第三層的步驟是加上一種具有約高于50°的玻璃轉變溫度的材料的步驟。
35.按照權利要求33所述的方法，其特征在于，附著第二層的步驟是加上一種選自鎵、鋁、銅、銀、金、銦、鉍的易熔合金、錫的合金、鎘的合金、或它們的組合物這樣一些材料中的一種材料。
36.一種記錄媒質，其特征在于，它通過下列步驟制造提供一基片，上述基片由一種剛性的透明材料構成;在上述基片上附著一第一層，上述第一層由當加熱時形成一可探測出的形變的材料構成;在上述第一層上附著一第二層即反射層;以及在上述第二層上附著第三層，當上述第一層冷卻時，上述第三層至少保持部分形變。
37.按照權利要求36所述的記錄媒質，其特征在于，(a)附著第一層的步驟是加上一種熱膨脹約大于8.5×10-4/℃、玻璃轉變溫度約低于30℃的材料的步驟，(b)附著第三層的步驟是加上一種具有約大于50℃的玻璃轉變溫度的材料的步驟。
38.光學記錄媒質的一套組件，其特征在于，它包括第一層，當對上述第一層加熱時，它形成一可探測出的形變，上述第一層具有約大于7.5×10-4/℃的熱膨脹系數(shù)和約低于30℃的玻璃轉變溫度。適于附著到上述第一層的第二層，即反射層，以及 適于附著于上述第二層的第三層，上述第三層具有約高于50℃的玻璃轉變溫度。
39.一種在記錄媒質上記錄和消除信息的方法，其特征在于，它包括下列步驟將記錄光束照射在記錄媒質的膨脹層上，上述記錄媒質還包括一保持層，上述記錄光束加熱上述膨脹層的一部分，從而使其膨脹;以及響應一清除信號，將清除光束照射在上述保持層上，上述清除光束至少加熱上述保持層的一部分。
40.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，它還包括在上述保持層和上述膨脹層之間設置一個反射層的步驟。
41.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，上述清除光束和記錄光束是同時照射在媒質上的。
42.按照權利要求求39所述的方法，其特征在于，它還包括將一讀出光束照射在上述保持層上、從而探測記錄于其上的數(shù)據(jù)的步驟。
43.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，上述讀出光束超前于上述寫入光束射在上述記錄媒質上。
44.按照權利要求41所述的方法，其特征在于，上述讀出光束和上述寫入光束彼此分開約2微米。
45.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，寫入光束和清除光束維持在上述記錄媒質的一共同徑跡上。
46.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，清除光束基本上連續(xù)不斷地照射在記錄媒質上一個位于上述寫入光束之前的位置。
47.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，記錄光束基本上連續(xù)不斷地照射在記錄媒質上一個位于上述清除光束之前的位置。
48.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，清除光束是根據(jù)上述讀出光束調制的。
49.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，，清除光束是根據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)調制的。
50.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，先前記錄的位是通過上述讀出光束探測的，如果在上述先前記錄位的地點不再需要該數(shù)據(jù)位，則通過上述清除光束清除。
51.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，清除光束和寫入光束同時照射在媒質上，并且清除光束是根據(jù)待記錄的數(shù)據(jù)調制的。
52.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，清除光束基本上是與寫入光束同時開始照射在記錄媒質上，而在清除光束停止照射后，上述寫入光束繼續(xù)照射在媒質上。
53.一種光學記錄媒質，其特征在于，它包括一個第一層，即膨脹層，上述膨脹層吸收第一種波長的光;一個第二層，即絕熱層，上述第二層是鄰接上述第一層的、軟性和有展性的層;一個第三層，即保持層，它鄰接上述第二層并隔著第二層與上述第一層相對;以及一個第四層，即反射層，它鄰接上述第三層，并隔著第三層與上述第二層相對。
54.一種光學記錄媒質，其特征在于，它包括一個由第一種材料形成的第一層;一個由第二種材料形成的第二層，它鄰接并附著于上述第一種材料形成的層;一個由第三種材料形成的第三層，它鄰接并附著于上述第二層;上述第二層是由一種反射的并有展性的材料形成的;上述第一和第三層相配合作為一種媒質，當上述第一種材料被來自上述第一光源的光輻射加熱而上述第三種材料被來自一第二光源的光輻射加熱時，通過上述第一種材料的熱膨脹在上述媒質中形成可用光探測出的形變;上述 第一層、第二層和第三層相互間結合得足以使上述第三層在上述第二光源中斷時仍能保持上述第一層處于形變狀態(tài)。
55.一種可擦光學記錄媒質，其特征在于，它包括一個由第一種材料形成的第一層;一個由第二種材料形成的第二層，它鄰接并附著于上述第一層;一個由第三種材料形成的第三層，它鄰接并附著于上述第二層;上述第二層是由一種反射的并有展性的、強度不高的材料形成的，從而使上述第一層當由于被來自一光源的光輻射局部加熱而膨脹和在上述光源中斷時收縮的時候得以保持形變;上述第一層和第三層作為一種媒質，用以在其中形成和清除一種可用光探測出的形變，這是通過上述第一光源使上述第一層熱膨脹，上述第一、第二和第三種材料相互間結合得足以使上述第三種材料在上述第一光源中斷時能保持上述第一種材料處于形變狀態(tài)，以及當上述第三種材料被來自第二光源的光輻射加熱時，上述第一層收縮。
56.一種光學記錄媒質，其特征在于，它包括一個由第一種材料形成的第一層;一個由第二種材料形成的第二層，它鄰接并附著于上述第一層;一個由第三種材料形成的第三層，它鄰接并附著于上述第三種材料形成的層;形成上述第二層的材料是反射的、絕熱的和有展性的材料，以及上述第一種第三層由于上述第二層的反射和絕熱性能而彼此熱隔絕。
57.一種可擦光學記錄媒質，其特征在于，它包括一個第一聚合物層;一個由金屬的、有展性的材料形成的反射層，它鄰接并附著于上述第一層聚合物層;一個由第二種聚合物材料形成的第三聚合物層，它鄰接并附著于上述第二種物質構成的層;上述第二種金屬材料層強度不高，從而使上述第一聚合物層當由于被第一光源局部加熱而膨脹時得以保持形變;上述第一和第三聚合物層一起作為一種媒質，用以在其中形成一種可用光探測和可用光清除的形變，這是通過當上述第一種聚合物材料被來自上述第一光源的光輻射加熱，并且第二光源照射在上述第三層上時，上述第一種聚合材料熱膨脹，上述第一、第二和第三種材料相互間結合得足以使上述第三種聚合物材料在上述第一種聚合物材料冷卻到其松弛之前，冷卻到其玻璃態(tài)，保持上述第一種聚合物材料處于形變狀態(tài);以及當上述第三種聚合物材料被來自上述第二光源的光輻射加熱時，上述第一種聚合物材料收縮。
58.一種設置在一剛性基片上的存儲媒質，其特征在于，通過使一記錄光束穿過上述基片而能使光學數(shù)據(jù)記錄于其中，并且通過讀出光束能讀出所記錄的數(shù)據(jù)，該讀出光束被反射后通過所述基片進入一探測系統(tǒng)，上述探測系統(tǒng)設計成能讀出反射而穿過一個與上述剛性基片在光學上基本上等效的層的信號，上述存儲媒質包括一個膨脹層，它與上述基片沿著其間的交界面光學耦合，并且在受熱時能膨脹而在其與上述交界面相反的表面形成突起;一種用于在上述膨脹層冷卻時在該膨脹層上保持所形成的突起的裝置;以及一個反射層，它至少反射25%的照射于其上的光，并且它有足夠的彈性，以形成與上述表面的輪廓相一致的輪廓。
59.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述保持裝置是一個保持層，它由具有遠高于室溫的玻璃轉變溫度的材料形成，因而它在溫度由室溫度變化到高于上述玻璃轉變溫度時從玻璃態(tài)變換成橡膠狀態(tài)。
60.按照權利要求59所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述保持層與上述膨脹層和上述反射層中的至少一層直接耦合。
61.按照權利要求59所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述保持層位于上述膨脹層和上層反射層之間，并分別與它們直接耦合。
62.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，它還包括在其面上的一個保護層，上述突起向著它伸突，上述保護層由可顯著變形的材料形成，以容納上述突起。
63.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述反射層至少將穿過上述膨脹層的讀出光束的光的85%反射回去通過上述膨脹層和上述基片。
64.一種設置在一剛性基片上的存儲媒質，其特征在于，通過使一記錄光束穿過上述記錄媒質能使光學數(shù)據(jù)記錄于其中，通過經由上述記錄媒質反射而進入一探測系統(tǒng)的讀出光束能讀出記錄于其中的數(shù)據(jù)，上述探測系統(tǒng)設計成能讀出反射而通過一個與上述剛性基片光學上基本等效的層反射的信號，上述存儲媒質包括一個厚度約為0.5至1.5微米的膨脹層，它與上述基片沿著其間的交界面光學耦合，它在被加熱到遠高于室溫的溫度時可膨脹而在其與上述交界面相反的表面形成突起;一個厚度約為0.25至1.0微米的保持層，它與上述膨脹層光學耦合，它由一種具有遠高于室溫的玻璃轉變溫度的材料構成，因而在溫度由室溫變化到高于上述玻璃轉變溫度時，它從玻璃態(tài)變換為橡膠狀態(tài);一個與上述保持層耦合的反射層，它至少將穿過上述膨脹層和保持層的上述讀出光束的85%反射回去，穿過上述膨脹層和保持層以及上述基片，并且它有足夠的彈性以形成與上述保持層的輪廓大體上一致的輪廓;以及一個在反射層面上的保護層，上述突起向著它伸突，上述保護層由可變形到足以容納上述突起的材料形成;上述膨脹層和上述保持層的厚度各自約為上述基片和上述保護層厚度的1/1000或更小，而上述保持層的厚度約為1.0微小或更小。
65.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述記錄光束和上述讀出光束分別是第一波長的和第二波長的、基本上單色的光束，上述反射層至少反射約75%的入射于其上的上述第一波長的光和上述第二波長的光。
66.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述記錄光束和上述讀出光束分別是第一波長和第二波長的、基本上單色的光束，上述反射層至少反射85%的入射于其上的上述第一波長的光和上述第二波長的光。
67.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述膨脹層至少吸收約40%穿過它和反射回來再穿過那里的、上述第一波長的光。
68.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述膨脹層吸收低于約90%的穿過它并被反射而再經過它的具有上述第一波長的光。
69.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述膨脹層至少吸收約50%的穿過它和被反射回來再穿過那里的、上述第一波長的光，并且透射至少60%的穿過它和被反射回來再穿過那里的，上述第二波長的光。
70.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述膨脹層吸收約50%至85%的入射于其上的第一種波長的光，透射至少約80%的入射于其上的第二種波長的光。
71.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述記錄光束和上述讀出光束分別是第一波長和第二波長的、基本上單色的光束，上述反射層至少反射約85%的入射于其上的上述第二波長的光，上述保持裝置是一個吸收第三波長的光的保持層，上述膨脹層對于上述第三波長的光基本上是透明的，上述保持層由一種具有遠高于室溫的玻璃轉變溫度的材料構成，因而在溫度由室溫變化到高于上述玻璃轉變溫度時，它從玻璃態(tài)變換為橡膠狀態(tài)，并且上述膨脹層對于上述第三波長的光基本上是透明的。
72.按照權利要求71所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述保持層至少吸收約40%的入射至其上的、上述第三波長的光。
73.按照權利要求71所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述保持層至少吸收約50%的入射于其上的、上述第三波長的光。
74.按照權利要求71所述的一種存儲媒質，其特征在于，上述保持層和上述保護層的熱導率各自至少約為2.5×10-4Cal/((cm2/℃(Sec/cm))。
75.按照權利要求58所述的一種存儲媒質，其特征在于，稱之為徑跡的一個延伸的區(qū)域被指定用來存儲光學數(shù)據(jù)，沿著上述徑跡一段的交界面部分被移位而伸突到上述基片中，以在沿著上述徑跡的上述交界面里形成高度變化的二進制序列。
76.按照權利要求75所述的一種光學數(shù)據(jù)存儲媒質，其特征在于，上述伸突部分的高度約等于膨脹層厚度的0.1倍至3.0倍。
77.按照權利要求75所述的一種光學數(shù)據(jù)存儲媒質，其特征在于，上述伸突部分的高度約等于上述膨脹層厚度的0.5至2.0倍。
78.按照權利要求75所述的一種光學數(shù)據(jù)存儲媒質，其特征在于，它包括多個沿著上述徑跡以一定間隔設置的上述二進制序列。
79.按照權利要求75所述的一種光學數(shù)據(jù)存儲媒質，其特征在于，上述徑跡的長度是由一連串的子長度組成的，每一個子長度對應于標準小型光盤上的一幀，并具有一個頭端和一個尾端，在上述每個子長度的頭端設置一個預定的上述二進制序列。
80.按照權利要求75所述的一種光學數(shù)據(jù)存儲媒質，其特征在于，它包括沿著上述徑跡設置的多個上述二進制序列，上述二進制序列代表使上述徑跡的運動與探測系統(tǒng)同步的代碼指令。
81.按照權利要求75所述的一種光學數(shù)據(jù)存儲媒質，其特征在于，它包括沿著上述徑跡設置的多個上述二進制序列，上述二進制序列代表與沿著上述徑跡長度的上述二進制序列的間距有關的代碼信息。
82.按照權利要求75所述的一種光學數(shù)據(jù)存儲媒質，其特征在于，它包括多個沿著上述徑跡設置的上述二進制序列，上述二進制序列代表行將記錄在上述徑跡上的數(shù)據(jù)的代碼索引。
83.一種在置于一剛性基片上的光學數(shù)據(jù)存儲媒質上記錄數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，它包括(a)使一束預定波長的光穿過上述基片;(b)使從上述基片出射的光穿過與基片光學耦合的膨脹層，上述膨脹層吸收部分上述預定波長的光，并隨著溫度上升而膨脹;(c)使透過上述膨脹層的光從一可變形的反射層反射回來再穿過膨脹層，使得膨脹層通過由此吸收的光加上在步驟(b)里吸收的光所產生的熱而膨脹，從而在其遠離上述基片的表面上形成一突起，并在上述反射表面形成與上述突起輪廓相一致的形變;(d)通過來自上述膨脹層的熱傳導加熱一與上述反射層耦合的保持層，上述保持層有一玻璃轉變溫度，以許可上述突起使該處的保持層變形。(e)使上述保持層在如此變形時冷卻到上述玻璃轉變溫度以下，以保持上述膨脹層里的上述突起。
84.按照權利要求83所述的方法，其特征在于，上述保持層與膨脹層光學耦合，并位于上述膨脹層和上述反射層之間。
85.按照權利要求83所述的方法，其特征在于，上述保持層吸收部分入射于其上的上述預定波長的光。
86.按照權利要求83所述的方法，其特征在于，步驟(e)部分地是通過將來自上述保持層的能量擴散到一吸熱層里而實現(xiàn)的，該吸熱層消散熱量的速率比上述膨脹層快。
87.按照權利要求83所述的方法，其特征在于，上述膨脹層至少吸收40%的入射于其上的上述波長預定的光。
88.按照權利要求83所述的方法，其特征在于，上述膨脹層吸收低于90%的入射于其上的上述波長預定的光。
89.按照權利要求83所述的方法，其特征在于，上述膨脹層吸收約50%至85%的入射于其上的上述波長預定的光。
90.按照權利要求83所述的方法，其特征在于，上述預定波長被稱為第一預定波長，上述保持層吸收第二預定波長的光，上述膨脹層對于第二預定波長的光基本上是透明的。
91.一種在設置于一剛性基片上的光學數(shù)據(jù)存儲媒質上記錄數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，它包括(a)使一束第一預定波長的光穿過上述基片;(b)使從上述基片出射的光穿過與基片光學耦合的膨脹層，上述膨脹層吸收約50%至85%的入射到其上的上述第一預定波長的光，而對于第二預定波長的光基本上是透明的，并且它隨著溫度升高而膨脹;(c)使透過上述膨脹層的光穿過一與膨脹層耦合的保持層，它吸收入射于其上的上述第二預定波長的光，上述保持層的玻璃轉變溫度遠高于環(huán)境溫度;(d)使透過上述保持層的光從一可變形的反射層反射而再穿過上述保持層和膨脹層，使得膨脹層通過由此吸收的光加上在步驟(b)里吸收的光所產生的熱而膨脹，因而在上述膨脹層的遠離上述基片的表面形成一突起，并通過來自上述膨脹層的熱傳導和直接加熱使上述保持層的溫度上升到高于上述玻璃轉變溫度，以許可上述突起使上述保持層產生與它一致的形變;(e)通過使消散熱量的速率比上述膨脹層快的吸熱層從上述保持層中吸收熱，使上述保持層在如此變形時冷卻到上述玻璃轉變溫度以下，以保持在上述膨脹層里的上述突起。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種光學存儲媒質，該存儲媒質包括一個基片，基片上具有第一層膨脹層，第二層反射層，反射層緊接第一層，以及第三層保持層，保持層緊接第二層并隔著反射層與第一層相對。本發(fā)明還揭示了一種用于記錄數(shù)據(jù)的光電系統(tǒng)以及制造存儲媒質的方法。
文檔編號G11B7/258GK1036283SQ89100670
公開日1989年10月11日 申請日期1989年1月31日 優(yōu)先權日1988年2月5日
發(fā)明者保羅·R戈爾德貝格, 布賴恩·K·克拉克, 喬爾·D·法恩根, 羅伯特·格拉 申請人:坦迪公司