本发明涉及一种使具有记录层的记录载体具有改变了光学性质的区域的方法,按该方法由具有足以引起光学性质改变的写入功率的辐射脉冲对该记录层进行局部加热。
本发明进一步涉及一种使具有记录层的记录载体具有改变了光学性质的区域的设备,该设备包括:用写入束扫描该记录层的装置;调制辐射束功率以获得具有足以引起光学性质改变的写入功率的辐射脉冲的装置;用来调节写入功率的装置;以及准备检测在来自被扫描的那部分记录载体的辐射中某种性质出现的比例,这种性质指示出改变了的光学性质。
这样的方法和设备特别是从US4,225,873中变为公知。所述文件描述了一种光学信息记录设备,用于在光记录载体的辐射灵敏层内以具有改变了光学性质的区域图案的形式记录信息。为了验证这样形成的图案,在区域形成的同时,用一个附加的校验束来读出这种图案。为使所记录的区域在很大程度上和变化着的记录条件(例如,记录载体表面污染或者写入束在辐射灵敏层上形成的扫描点形状的改变)无关,要按照预定的标准根据读出的图案连续地调节写入功率。用附加的校验束扫描辐射灵敏层由于在技术上难以实现并且费用昂贵,因此存在着问题。对于要投入消费者市场的记录设备而言,这一情况尤为严重,因为在这种情况下更加强调费用方面的问题。
本发明的一个目的是提供一种在开头几段中定义的方法和设备,按照该方法和设备可以以一种简单的方式连续调节写入功率。就方法而论,按本发明实现本项目的途径是,确定区域形成速度的度量,依据这样确定的度量来调节写入功率。就设备而论,实现本项目的途径是,该设备包括测量装置,用于从测量信号中导出表示区域形成速度的形成速度信号;还包括用于依据该形成速度信号调节写入功率的装置。
本发明尤其是依据了下述认识:所形成的记录区域尺寸和形成这些区域的速度是相关的。通过依据形成这些区域的速度来调节写入功率,就可减少改变着的记录条件对区域尺寸的影响。
在本方法的一个实施例中,可以极为简单地获得区域形成速度的度量,其特征在于,在区域的形成期间内,检测来自辐射束的、以及从记录载体反射的或者被记录载体发射的辐射的辐射性质,该性质表示出改变了的光学性质,根据该辐射性质出现的比例,导出形成速度的度量。
本方法另一个实施例的特征在于,通过确定在辐射脉冲开始瞬间后的预定时间间隔的瞬间上,在辐射中出现所述辐射性质的比例;将这样确定的比例和瞬时辐射中出现该辐射性质的比例之间的差值,在辐射脉冲开始瞬间后的预定时间间隔上、具有恒定长度的测量时间间隔内积分起来,以获得速度的度量。
本方法的下一个实施例的特征在于,在照射一部分尚未发生光学性质改变的记录层的情况下,用辐射性质出现的比例去除,将速度的度量归一化。
本实施例的优点是,尚未“刻线”层的光学性质的变化对确定形成速度信号的过程不会产生不利的影响。在本方法的实施例中,获得了写入功率调节值的极为精确的调节方式,其特征在于,在校准过程期间内,借助于具有不同写入功率的辐射脉冲来形成区域,在其中选择按预定标准形成的形状最佳的区域,并且其中把在形状最佳区域的形成期间内所获得的形成速度的所述度量用作参考值,依据该参考值和在形成后继区域的期间内导出的形成速度度量之间的差值,来调节在形成后继区域期间内的写入功率。按这种方法,写入功率是根据对所使用的记录层而言是最佳的一个参考信号值来调节的。
但是,在记录条件变化很大因而不能再保证可靠地形成这种区域的情况下,按本发明的方法也能根据写入功率调节值检测出这一点。有效地利用了这种性质的本发明实施例的特征在于,如果在时间长于预定的时间间隔内,所调节的写入功率大于或等于特定限制值,则中断区域的形成。
下面参照图1到8,借助于实例,详细地描述本发明,其中:
图1示出,当用辐射束扫描记录层时所获得的扫描点内常见的功率分布;
图2给出在反射率减小的一个区域的形成期间内,从该记录层反射的功率的变化情况;
图3和7表示按照本发明的设备实施例;
图4a和4b借助于实例,示出从出现在如图3和7所示设备中的反射辐射导出的辐射功率和测量信号;
图4c示出具有改变了光学性质的区域图案的一个实例;
图5和6示出在图3和7所示设备中用的电路;以及
图8是在图7所示设备中计算机所执行程序的流程图。
在一个记录层中形成具有改变了光学性质区域的常用方法中,利用具有一定脉冲功率的辐射束去扫描该记录层。每一个具有适当写入功率的辐射脉冲都将该层的某个区域加热到高温,从而产生可检测的光学性质变化,例如反射率变化、结构变化、或者如果磁化的话还有极性的变化。在此之后,简单称这种具有改变了光学性质的区域为“效应”。
适于形成这种效应的记录载体可以包括例如一个带有一个染色层的基片,该层在加热时会产生永久性的结构变化。换句话说,适于形成这种效应的薄层可以包括在加热时会产生从晶体到非晶或者相反的结构变化的材料、或者包括在层的加热部分中磁化方向会改变的磁性-光学材料。我们发现,该效应形成过程和辐射束在该层上所形成扫描点内辐射功率的分布尤其相关。图1借助于示例给出了每单位面积上的辐射功率I和距扫描点中心X0的距离X的函数关系。扫描点中的功率分布强烈地依赖于记录条件,例如辐射束入射至该层的角度。将辐射束投射到薄层的光学系统的变化,也可能影响扫描点内的功率分布。在形成这种效应中不可避免地要产生的这种功率分布的变化,对这样形成的效应的尺寸有相当大的影响。在经过一个透明的基片将辐射束入射到该层的情况下,基片表面的污染,例如由指印产生的,对于扫描点内的功率分布也有相当大的影响,并且因此对该效应的尺寸有相当大的影响。
我们发现,通过改变辐射脉冲的写入功率使形成这种效应的速度大体上维持常数,就能够大大地降低功率分布变化所产生的不利影响。在形成这种效应的期间内,能够从该效应对于从该层所反射的辐射的影响导出确定所述速度的度量。例如,如果该层是由在辐射束加热影响下结构要发生变化的材料构成的,则可根据从该层反射的辐射量的变化导出形成区域的速度。当使用磁性-光学材料时,这通过检测所反射的辐射束中极化方向的变化就能导出形成区域的速度。对于在照射下结构要发生变化的材料层,图2给出了从该层反射的辐射功率P1随时间变化的函数关系,其条件是用长度为T的恒定功率辐射脉冲照射该层。在辐射脉冲开始时(t=0),还没有形成具有降低的反射率的效应,所反射的辐射功率很高。由于照射引起的加热,将要产生一个膨胀效应,因此所反射的功率P将以和这种效应形成的速度有关的速率而减少。形成该效应的速度的一种度量例如可以是在辐射脉冲开始时的反射功率PiO和相对于辐射脉冲开始瞬间移动了预定时间间隔△T的瞬间t1所反射的辐射功率Pi1之间的差△P。记录区域形成速度的另一种非常适当的度量α′,由下列公式给出:
其中:t2是在辐射脉冲开始后一个固定时间间隔上的一个瞬间;△T2是恒定长度的时间间隔,该时间间隔全部位于产生该辐射脉冲的时间间隔之内。
图2中的阴影区代表在t2与辐射脉冲开始瞬间重合、并且长度△T2等于脉冲持续时间T的情况下,度量α′的大小。
值得注意的是,还没有形成这种效应的层的反射率(以后称这种层为未“刻线”层),在反射时可能仍然有变化。这些变化在确定效应形成速度的度量α′时,要导致误差。通过确定未刻线层反射率的度量并且用所述未刻线层反射率的度量去除这样确定的度量α′,将其归一化,就可以消除这些误差的影响。通过把辐射束的功率调节到特殊低的、在加上辐射脉冲前该层不出现任何反射变化的电平上,并且通过选择所反射的辐射功率为未刻线层反射率的度量,就可以确定该未刻线层反射率的度量。
图3示出按本发明设备的一个实施例,其中,写入功率是依照表示出效应形成速度的形成速度信号进行调节的。标号2指的是具有层3的圆盘形的记录载体,层3在加热到超过特定写入温度时会产生光学上可检测到的变化。这种记录载体例如可以包括透明的基片4,将层3沉积在基片4上。借助于常用的驱动系统5,使该记录载体围绕轴6旋转。将常用的光写入头8安装在旋转记录载体2的对面,从而向层3投射辐射束7。为此目的,这种写入头8可以包括辐射源,例如以激光器9的形式,用于产生辐射束7,还包括聚焦物镜10,用于将辐射束7聚焦到层3上。控制电路13按照正比于调节信号值Ih的写入功率Ps和正比于调节信号值IL的较低功率PL之间的一个双值信息信号Vin来控制由激光器9产生的辐射束7的功率(见图4a)。写入功率Ps要足够高,以便读出层3中被束7扫描局部加热到超过写入温度的某个温度。功率PL不足以将层3加热到超过写入温度的温度。
图4a借助于示例示出辐射束7的辐射功率P的变化情况。该图表明,强度变化是脉冲形的,产生恒定写入功率Ps的脉冲间隔与被调节到低功率PL的辐射束辐射功率的脉冲间隔相交替。
由于功率P有这样的变化,在层3中形成具有改变了光学性质的效应的图案41(见图4c)。由于层3中产生的变化涉及光学性质,因此,从层3所反射的辐射束呈现出表示出光学性质变化的性质。在层3是磁性-光学层的情况下,其中磁化方向被辐射脉冲局部改变,在反射束中的这种变化本身就表示出反射辐射极化方向的改变。为了检测表示出光学性质变化的反射束的这种性质,写入头8包括束分离元件,例如半透明镜10,用于将所反射的辐射束引导到适当的检测器系统11上。检测器系统11发出信号Vm,信号Vm表示在反射束中产生的要进行该性质探测的那个部分。借助于示例,图4b给出信号Vm随时间t变化的函数关系。在调节电路12中,从信号Vm导出效应形成速度的度量,并且调节写入功率P使得为了效应形成速度而导出的度量基本上保持不变。
图5示出适当的测量电路50,用于按照下列关系式确定效应形成速度的度量α:
其中:Vm(o)是测量信号Vm在辐射脉冲开始时的值;Vm(t)是在辐射脉冲期间测量信号的瞬时值;VmL代表在辐射脉冲之间测量信号的值;以及,T表示和辐射脉冲开始瞬间的相邻接积分间隔。
图4中阴影区域的尺寸表示出α的值。
为了确定Vm(O)和VmL的值,测量电路50包括第一采样和保持电路51和第二采样和保持电路52,测量信号Vm加到这两个采样和保持电路上。控制电路53按常用的方式,从信号Vin中引出用于采样和保持电路51和52上的控制信号,使采样和保持电路51每次在辐射脉冲开始时对该测量信号进行采样并保持该值直到下一个采样瞬间为止,并且使采样和保持电路52在每两个辐射脉冲之间(例如,在辐射脉冲结束后的一个固定瞬间)对Vm的值进行采样,并且保持这个值直到下一次采样操作时为止。
采样和保持电路51的输出耦合到电流源54的控制输入端上,电流源54对电容器55供给电流。电流源54的类型是,供给其数值和该控制输入端上的信号值成正比的电流。测量信号Vm还加到第二电流源56上,它从电容器55中抽取其数值正比于测量信号Vm的电流。第三采样和保持电路57的输入端连接到电容器55上。该采样和保持电路57由控制电路53控制,使得在相对于辐射脉冲开始瞬间移动了一个时间间隔T(包括T=o)的瞬间上,对电容器55两端的电压进行采样并保持到下一个采样间隔时为止。在采样和保持电路57进行采样操作和下一个辐射脉冲开始瞬间之间的时间间隔内,电容器55由被控制电路53控制的开关58短路。按这种方式,在采样和保持电路57的输出端上,一直可以得到在采样和保持电路51输出端上的测量信号Vm(o)和测量信号Vm的瞬时值之差的积分。这个积分是形成这种效应的速度的度量。在采样和保持电路57输出端上的信号可直接用作效应形成速度的度量。但是为了减少和效应形成速度无关的层3光学性质变化所引起的信号Vm的变化,最好是通过用采样和保持电路52的输出信号去除采样和保持电路57输出端上得到的积分值,从而把这个积分值归一化。为此目的,电路50包括除法电路59。下面,称在除法电路59输出端上已归一化的信号为归一化的形成速度信号α(t)。
值得注意的是,为了确定形成速度信号α(t),积分间隔不一定要和辐射脉冲的开始瞬间相邻接。另外,积分间隔可以相对于该开始瞬间移动一个固定的时间间隔。但是,由于信号Vm在紧接着辐射脉冲开始瞬间后的变化是最大的,因此,积分间隔最好是和辐射脉冲开始瞬间相邻接。
此外,值得注意的是,为了确定表示出效应形成速度的信号,不一定要将测量信号Vm积分。原则上,还可以用不同的方法来确定测量信号变化的速率,因此也就是效应形成速度。例如,可以通过确定在辐射脉冲开始瞬间后两个预定瞬间之间测量信号之差来实现。此外,值得注意的是,辐射脉冲长度在辐射脉冲开始时并不影响效应形成速度,因此,正如在信息信号记录中一般要出现的那样,获得了对于不同长度辐射脉冲来说,效应形成速度的可以比较的度量。
上述实施例应用到由于这种效应使所反射的辐射量减少的所谓“黑色记录”层上。但本发明还可应用到由于该效应使所反射的辐射增加的“白色记录”层上。
图6示出电路60,用于依据形成速度信号α(t)调节辐射束7的写入功率。该图中和上述那些图中对应的元件采用相同的标号。电路60中的差分级61确定形成速度信号α(t)和参考信号αo之间的差。将这样确定的差加到常用的控制电路上,例如包括积分级62的电路上。积分级62的类型是,供给一个其信号值是加到积分级62的信号的时间积分的输出信号。将积分级的输出信号△i加到加法器级64上,如果有必要中间再经过一个信号限制器级63。加法器级64还接受一个信号值为Iho的信号,它表示出辐射束7的写入功率Ps的标称调节值。加法器级64输出带有积分值Ih的输出信号,以便调节期望的写入功率Ps。电路60按下述方式操作。选择由调节信号值Iho代表的写入功率P的标称值,使得在最佳写入条件下,最终的效应尺寸为最佳。参考信号αo代表对应的效应形成速度。如果记录条件改变,则在标称的写入功率下,该效应没有最佳尺寸。由此,在参考信号αo和形成速度信号α(t)之间将存在一个偏差。这会使积分级62的输出信号△I发生变化,并且因此产生写入功率Ps的调节过程。因此总是按这种方式来调节写入功率,使形成速度信号α(t)和参考信号αo之间的差保持最小。由于区域的尺寸和效应形成速度密切相关,这种调节过程将保证,区域的尺寸在记录条件发生变化的情况下也大体上保持为最佳。
如前所述,可将积分级62的输出信号经过一个限制器级63加到加法器电路上。信号限制器级63是常用的类型,如果所加信号超过了特定的限制值,它把通过这一级的信号限制为该特定的限制值。在记录条件可能变化得非常剧烈以致通过调节写入功率Ps不能再补偿掉的情况下,使用信号限制器电路63尤为有利。在这种情况下,使用信号限制器级63能够防止写入功率调节值变得非常大从而可能损坏激光器9或记录载体2。当输入信号超过限制值一个较长的时期,这也表明,记录条件改变得非常剧烈以致不能再认为区域的形成是可靠的。因此在这种情况下,最好是中断区域的形成。这是可以做到的,例如借助于来自信号限制器级63的监测信号,该监测信号表示输入信号已经超过限制值一个比预定时间间隔还要长的时期,将该监测信号和信息信号Vin一起加到门电路(例如,与门电路65)上,就可以根据该监测信号来中断信息信号Vin的传送。
值得注意的是,信号限制器级63在图6中的位置并不限于图中所示的位置,还可以将它安装在加法器64和级13之间。监测信号表示期望的写入功率调节值是否大于或等于特定的限制值一个比预定的时间间隔还要长的时间。就这种监测信号的产生而论,对于那些熟悉本领域的技术人员显而易见的是,可以有许多方式来实现。参考信号αo和调节信号值Iho(它们表示标称的写入功率)可以是固定值。但如果对写入功率调节值的精度要求非常严格,则最好是在实际记录效应图案之前在单独的校准过程中,至少确定参考值αo。在这样的校准过程中,对于不同的写入功率调节值形成一个试验的效应图案,并且根据这样形成的试验图案,把属于具有最佳尺寸的图案的形成速度信号α选择为参考信号αo。尤其是在NL-A8901591和NL-A8901345(用于形成分别利用光学装置和磁学装置改变了光学性质的效应图案)中,描述了用于确定具有最佳尺寸效应图案的设备。这里把这两份专利申请书NL-A8901591和NL-A8901345引为参考。在上述专利说明书中所描述的校准过程中,以不同的写入功率Ps,把试验信息图案记录在记录载体的一条磁迹中可寻址的位置上。随后,读出这些试验信息图案,并且根据这样读出的信息,选择出具有最佳写入强度的试验信息图案,并且把参考信号αo调节到对应于这样选择出来的试验信息图案的形成速度信号α。在图7中示出记录设备的一个实施例,其中,调节信号值Iho和参考信号αo是在校准过程中确定的。所示记录设备包括以电动机100形式出现的驱动装置和围绕轴102旋转的辐射灵敏的记录载体4′的转台101,该记录载体的类型是,在该载体上以伺服轨迹的磁迹调制形式来记录地址信息。在荷兰专利申请书NL-A8800151、NL-A8900766、以及NL-A89001145(PHN12.398,PHN12.887,PHN12.925)中详细地描述了这样的记录载体4′,在这里引为参考。在所述专利申请书中所描述的记录载体具有抖动伺服磁迹,其抖动频率按照包括地址码ATIP在内的位置信息信号来调制。把常用类型的光学读/写头105安装在旋转记录载体4′的对面,该光学读/写头105能够借助于例如由电动机103和主轴104组成的定位装置,相对于记录载体4′沿径向移动。如果期望,可以把该读/写头105用来形成信息图案并且用来读出信息图案。为此目的,读/写头105包括半导体激光器,用于产生可由驱动电路107调节的、具有一定辐射功率的辐射束107a。辐射束107a按已知方式射向记录载体4′的伺服磁迹。该辐射束107a部分地从记录载体4′反射回来,该反射束按照磁迹的抖动、并且如果存在着信息图案也按照该信息图案来调制。把该反射束引向对辐射灵敏的检测器108a,该检测器108a产生和束调制相对应的读出信号VL″。信号VL″包括由磁迹抖动产生的、在标称扫描速度时频率约为22kHz的分量。借助于控制电动机100的电动机控制电路108来控制电动机的速度,使得在读出信号VL″中磁迹抖动所产生分量的频率大致保持等于22kHz。还将读出信号VL″加到检测电路109上,检测电路109从读出信号VL″的磁迹抖动分量中导出地址码ATIP,并且把这种地址码ATIP加到例如包括微机110的控制单元上。此外,把读出信号VL″加到具有高通特性的放大电路111上,以便消除读出信号VL″中磁迹抖动所产生的信号分量。将已经这样除去了低频分量的读出信号VL″加到分析电路65上,电路65的类型例如是在前述专利申请书NL-A8901591中全面描述的。在分析电路65输出端上的分析信号Va表示该图案偏离最佳图案的程度,还把分析信号Va加到微机110上。该记录设备还包括常用的循环编码(CIRC)的编码电路112,要记录的信号Vi可以通过由微机110控制的开关115加到该编码电路112上。将CIRC编码电路112安排成和射极跟随调制器(EFM)113串连。把EFM调制器113的输出连接到驱动电路107上。驱动电路107是可控类型的,为了接受控制信号,驱动电路107被耦合到微机110上。依据从微机110接受的控制信号,驱动电路107将所产生的辐射束107a的强度调节到恒定的低功率PL,或者该驱动电路107依据从EFM调制器113接受的已EFM调制的信号,将辐射束功率调节在低功率PL和写入功率Ps之间。但是,写入功率Ps可由微机110调节。为了产生试验信息图案,图7所示记录包括信号发生器114,它例如产生一种随机的数字信号,或者产生一个和模拟信号值零相对应的信号(数字抑制-digital silence)。试验信息图案最好是在记录载体4′的伺服轨迹中可寻址的位置上形成。如果记录载体4′的格式是前述荷兰专利申请书NL-A8900766中所述的格式,即伺服磁迹按下述顺序分成:用于记录临时目录(临时TOC)的区域(PMA)、用于存储固定目录(TOC)的区域(导入区-Lead In Area)、以及程序区(Program Area),则最好是将试验信息图案记录在用于记录临时目录的区域(PMA)前边的一个区域(PCA)中。
微机110装有适当的控制程序,以便引起确定准备使用的标称值Iho和参考信号αo的过程。图8给出这种程序实例的流程图。在步骤S1中,确定要用于记录试验信息图案磁迹部分的地址。在步骤S2中,在微机110控制下,把具有所述地址的磁迹部分定位。一旦抵达该区域,则在步骤S3中将写入电平Ps调节到起始值Po。相关记录载体的Po值已按前述专利申请书NL-A8901145(PHN12.925)中所述方式适当地预记录在该记录载体上。于是,在调整循环之前,可将该值读出。但是,在微机110的控制下,借助于可控开关115把信号发生器114连接到CIRC编码电路112上,使得EFM调制器电路116产生由该信号发生器的输出信号确定的已EFM调制的试验信号。最后,在步骤S4中,借助于控制信号L/S,以使得辐射束107a的功率根据EFM调制器113输出端上已EFM调制的信号Vefm、在写入功率选择值Ps和功率PL进行切换的方式,把107置位,其结果是,记录了和EFM信号对应的试验信息图案。但在步骤S4中,对应的形成速度信号α(t)是由测量电路50确定的,并且该信号α(t)和与功率调节值PL相对应的读出信号Ih一起被存储在微机110中。在步骤S5中,计算机110读出经检测电路109检测到的地址码ATIP。在步骤S6中,断定该地址码和以前读出的码相比是否有所变化。如果没有变化,则重复步骤S6。如果有变化,则在步骤S7中,检查所读出的绝对时间码是否指示出准备记录试验图案的磁迹部分的终点。如果没有到达终点,则执行步骤S8,在步骤S8中,通过调节调节信号值Ih使写入功率Ps增加一个小的步长△S,在此之后程序前进至步骤S5。如果在步骤S7中,发现达到了准备记录磁迹部分的终点,则执行步骤S9,在步骤S9中,借助于控制信号L/S,以使得辐射束107a的功率在低功率电平PL处保持不变的方式,把驱动电路107置位。在步骤S10中,定位并读出带有试验图案的磁迹部分的起点。在步骤S11中,微机110读出分析信号Va。在步骤S12中,检查该分析信号Va值是否对应于最佳写入功率Ps。如果不是这种对应情况,则程序前进至步骤S11。如果是这种对应情况,则在步骤S13中,读出检测电路109检测到的地址码。随后,在步骤S14中,再次读出和所述地址一起存储在微机110中的形成速度信号α(t)以及调节信号值Ih,并且按这样读出的信息来调节参考信号α(t)和调节信号值Iho。接着,在和信号Vi对应的区域图案的形成期间内,再次根据在这样确定的参考信号αo和测量电路50输出端上的瞬时形成速度信号α(t)之间的差值调节写入功率。为此目的,微机中装有适当的程序,该程序通过调节调节信号值Ih不断地调节写入功率Ps,从而将形成速度信号α(t)和参考信号αo之间的差值减至最小。
值得注意的是,在上述校准过程的实例中,确定具有最佳偏差图案的方法仅是可能实现的许多方法中间的一个。对于确定这种图案的其它方法,参考前述专利申请书NL-A8905191和NL-A8901345。唯一重要的是,把相关的形成速度信号α用为参考信号αo。