(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）情報記憶装置を具え、その情報記憶装置が、
ａ１）記録媒体を走査する放射ビームを発生する放射源と、
ａ２）書き込みパルスおよび消去パルスを発生するパルスジェネレータと、
ａ３）そのパルスジェネレータの出力部に接続された入力部を有し、前記放射ビームの強さを変調する変調器とを有し、
ｂ）記録層を有する記録媒体を更に具え、
ｂ１）非晶質構造をもつ前記記録層の領域を、前記放射の書き込みパルスにより結晶質構造をもつ情報領域に変化させて情報を書き込み得ると共に、
ｂ２）前記放射の消去パルスによって、情報領域を前記記録層の溶融点を超えて加熱することにより情報を消去し得るようにし、前記記録媒体が、前記溶融点より下の温度で前記記録層が結晶化するのに要求される最小時間である結晶化時間と、前記溶融点より下の温度から前記結晶化温度まで前記記録層を冷却する冷却時間とを有する、情報記憶システムにおいて、
消去中に、結晶化温度よりも高く、かつ溶融点よりも低い温度に加熱される前記記録層の一つの領域を、前記記録領域の結晶化時間よりも短い期間だけ、前記記録層の結晶化温度を超えるように、消去パルスおよびその消去パルスに続く前記記録層の冷却時間の両方の持続時間を選択し、
前記消去パルスは、前記消去パルスのパルス期間の半分と前記冷却時間との和が前記記録層の結晶化時間よりも短くなるようなパルス期間を有することを特徴とする情報記憶システム。
【請求項２】
消去中において、前記パルスジェネレータは、前記記録層の領域を互いにオーバーラップする前記放射によって連続的に加熱するようなパルス間隔を有する一連の消去パルスを発生することを特徴とする請求項１記載の情報記憶システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の情報記憶システムに用いる情報記憶装置において、
前記記録媒体からの放射から読み取り信号を発生する検出システムを有し、前記読み取り信号を前記パルスジェネレータの入力端子に印加すると共に、前記パルスジェネレータを、前記読み取り信号が情報領域の存在を示す期間のみ、消去パルスを発生させるよう構成したことを特徴とする情報記憶装置。
【請求項４】
前記パルスジェネレータは、そのパルスジェネレータの入力端子に印加される書き込むべき情報信号を、その情報信号に従って情報領域を書き込むべき期間に、１つまたはそれ以上の書き込みパルスが介在する一連の消去パルスに変換するよう構成したことを特徴とする請求項３記載の情報記憶装置。
【請求項５】
前記放射ビームによって形成される走査スポットの中心を、情報領域を記録する隣接するトラック間のほぼ中間の前記記録層上の経路に沿って追跡させる手段を有することを特徴とする請求項３または４記載の情報記憶装置。
【請求項６】
請求項１または２記載の情報記憶システムに用いる記録媒体において、
前記記録層は、書き込み領域が整列され、結晶化核がトラック間におけるよりもトラックの中心線近傍に多く存在するトラックを有することを特徴とする記録媒体。
【請求項７】
前記トラックの中央部に、トラック外形の鋭い境界面が結晶化核を構成するグルーブを有することを特徴とする請求項６記載の記録媒体。
【請求項８】
請求項１または２記載の情報記憶システムに用いる記録媒体において、
前記非晶質構造の記録層を有する前記記録媒体の反射率が、前記結晶質構造の記録層を有する前記記録媒体の反射率よりも大きいことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ａ）情報記憶装置を具え、その情報記憶装置が、
ａ１）記録媒体を走査する放射ビームを発生する放射源と、
ａ２）書き込みパルスおよび消去パルスを発生するパルスジェネレータと、
ａ３）そのパルスジェネレータの出力部に接続された入力部を有し、前記放射ビームの強さを変調する変調器とを有し、
ｂ）記録層を有する記録媒体を更に具え、
ｂ１）非晶質構造をもつ前記記録層の領域を、前記放射の書き込みパルスにより結晶質構造をもつ情報領域に変化させて情報を書き込み得ると共に、
ｂ２）前記放射の消去パルスによって、情報領域を前記記録層の溶融点を超えて加熱することにより情報を消去し得るようにし、前記記録媒体が、前記溶融点より下の温度で前記記録層が結晶化するのに要求される最小時間である結晶化時間と、前記溶融点より下の温度から前記結晶化温度まで前記記録層を冷却する冷却時間とを有する、情報記憶システムに関するものである。さらに、この発明は、このような情報記憶システムに用いる情報記憶装置および記録媒体に関するものである。
【０００２】
ここで、上記変調器は、放射ビームの光路に分離光学素子として配置することができるし、あるいは変調可能な放射源に上記放射源とともに集積して、強度変調した放射ビームを直接供給することもできる。
【０００３】
【従来の技術】
この種の情報記憶システムは、IBM Technical Disclosure Bulletin ,vol.16, no.2, July 1973, pp.568〜569 「Optical memory」P.Chaudhari,C.B.Zarowin 著、において知られている。この情報記憶システムにおいては、パルス化および収束された放射ビームによって、最初非晶質の物質の中に結晶質の情報領域を書き込んでいる。この情報領域は、消去パルスによって当該領域の物質を再び非晶質にすることにより消去される。この消去パルスは、書き込みパルスよりも短いパルス期間で、かつ大きい波高値を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の情報記憶システムにおいては、消去後に書き込まれた情報を読み取るにあたって、読み取り信号が、良好でなく、Ｓ／Ｎがあまりに低いという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、消去後に書き込まれた情報も十分に読み取ることができる前文に記載したタイプの情報記憶システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、この発明による情報記憶システムは、消去中に、結晶化温度よりも高く、かつ溶融点よりも低い温度に加熱される前記記録層の一つの領域を、前記記録領域の結晶化時間よりも短い期間だけ、前記記録層の結晶化温度を超えるように、消去パルスおよびその消去パルスに続く前記記録層の冷却時間の両方の持続時間を選択し、
前記消去パルスは、前記消去パルスのパルス期間の半分と前記冷却時間との和が前記記録層の結晶化時間よりも短くなるようなパルス期間を有することを特徴とするものである。
【０００７】
この発明は、消去において、記録層が非晶質状態に完全に戻らないという認識に基づいている。すなわち、非晶質でない小さな領域があとに残ってしまう。このため、次の書き込み動作の後に、そのとき書き込まれた情報領域間に残っているそれらの小さな領域が、記録媒体の読み取りを妨げることになる。これらの小さな領域は以下のようにして生じる。
【０００８】
消去中において、記録層は放射スポットに収束されるパルス化された放射ビームによって加熱され、このスポットによって記録層をベル形状の温度プロフィールで局部的に加熱する。このプロフィールの中心の回りの領域は、溶融点を超えて加熱される。この中央領域は、一般に結晶質情報領域と同じ大きさか、またはわずかに大きい。ビームがオフになると、その領域は迅速に冷却されるので、非晶質構造に凝固する。
【０００９】
しかしながら、放射ビームは、中央領域の回りの非晶質状態にある記録層の環状領域も、溶融点よりは低いが、結晶化温度よりは高い温度まで加熱する。この結晶化温度は、光学的情報記憶システムにおいて、書き込みに通常使用する期間、すなわち１μｓのオーダ内で領域を結晶化する温度を超える。このため、最初は非晶質の環状領域は、加熱によって全体的にまたは部分的に結晶化する。この環状領域の外側は、記録層の温度が結晶化温度を下回るので、この領域はその構造が変わらない。これらの環状領域が、上述した読み取りにおける問題を発生する。
【００１０】
非晶質領域を結晶化するため、この領域の温度を結晶化温度を超えて上昇させるばかりでなく、記録層の原子を非晶質構造から結晶質構造にそれ自身配向できるように、その領域を十分長い時間に亘って上記温度に留める必要がある。この時間は、以下に説明する溶融点直下の温度で結晶化するために、記録層にとって結晶化時間として最低限必要である。この結晶化時間は、特に記録層の物質に依存する。環状領域が結晶化温度を超えている時間は、主として、消去パルスのパルス期間および冷却時間、すなわちこの領域を溶融点直下の温度から結晶化温度に冷却する時間によって決定される。この発明では、消去に際して、上記の環状領域を、結晶化時間よりも短い時間だけ結晶化温度を超えて加熱して結晶化が生じないようにする短い時間と組み合わせて、このような短いパルス期間をもつ消去パルスを用いる。したがって、この環状領域は、非晶質のままに維持されるため、消去後には後の工程で新たに書き込まれた情報の読み取りを妨げるおそれのある完全にまたは部分的に結晶化した領域が残らなくなる。
【００１１】
記録層が、消去パルスの後端において溶融点直下の温度を局部的に有する際、ほぼ結晶化温度と等しくなるような結晶化温度および溶融点を有する記録物質としては、種々のものがある。記録層が結晶化温度を超えている時間は、消去パルスのパルス期間の半分と冷却時間との和に等しくする。
【００１２】
この発明の好適例においては、消去中において、前記パルスジェネレータは、前記記録層の領域を互いにオーバーラップする前記放射により連続的に加熱するようなパルス間隔を有する一連の消去パルスを発生することを特徴とするものである。このように、領域をオーバーラップさせるため、放射ビームは、記録層の経路を、その経路に書き込まれた各領域を消去するように非晶質にする。
【００１３】
この発明の情報記録システムに用いる情報記憶装置の特定例においては、前記記録媒体からの放射から読み取り信号を発生する検出システムを有し、前記読み取り信号を前記パルスジェネレータの入力端子に印加すると共に、前記パルスジェネレータを、前記読み取り信号が情報領域の存在を示す期間のみ、消去パルスを発生させるよう構成したことを特徴とするものである。情報領域を書き込んだ部分においてのみ、消去周期中に消去パルスを発生させることによって、消去中におけるレーザの負荷を、連続するパルスによる消去の場合よりも小さくできる。
【００１４】
この情報記憶装置においては、好適には、前記パルスジェネレータは、そのパルスジェネレータの入力端子に印加される書き込むべき情報信号を、その情報信号に従って情報領域を書き込むべき期間において、１つまたはそれ以上の書き込みパルスによって中断される一連の消去パルスに変換するよう構成したことを特徴とするものである。したがって、一回の動作で、記録層に既に書き込まれた情報を消去して、新たな情報を書き込むことが可能となる。
【００１５】
消去パルスのパルス期間が短くても、頻繁な消去の後には、情報を書き込むトラック間の領域に、一定の状況下でなお結晶化が生じる。消去中において、記録層の領域は、現在の結晶質領域をできる限り有効に消去するように、その中心線の回りが溶融する。しかしながら、トラック間の中間の領域は、せいぜい溶融点を下回って加熱され、結果として消去されない。このような潜行性の結晶化は、前記放射ビームによって形成される走査スポットの中心を、情報領域を記録する隣接するトラック間のほぼ中間の前記記録層上の経路に沿って追跡させる手段を有する情報記憶装置によって抑制することができる。これは、トラックへのある複数の消去動作の後において、上記領域に形成される結晶質領域を消去するように、トラックの間に広がる走査スポットを用いて特別に消去動作を実行する。
【００１６】
潜行性の結晶化を抑制する記録媒体として、前記記録層は、書き込み領域が整列され、結晶化核がトラック間よりもトラックの中心線近傍に多く存在するトラックを有することを特徴とするものである。トラック間で結晶化核数を低くすることにより、その領域において結晶化をかなり減速させる。しかしながら、書き込み中において、書き込むべき情報領域を十分迅速に結晶化する十分な数の結晶化核が、トラックの中心線の回りに存在する。
【００１７】
付加的な結晶化核を簡単な方法で提供する記録媒体は、前記トラックの中央部に、トラック外形の鋭い境界面が結晶化核を構成するグルーブを有することを特徴とするものである。このトラックは、記録層上の放射スポットの位置を制御するトラッキングエラー信号を発生させるのにも用いることができる。
【００１８】
この発明の情報記憶システムに用いる記録媒体の実施例においては、前記非晶質構造の記録層を有する前記記録媒体の反射率が、前記結晶質構造の記録層を有する前記記録媒体の反射率よりも大きいことを特徴とするものである。消去中においては、記録層を溶融点を超えて加熱しなければならないのに対して、書き込み中においては、記録層を溶融点を下回って加熱するので、記録層においては、結晶質情報領域の書き込みにおけるよりも、消去において高パワーを吸収しなければならない。記録媒体が低反射率、したがって高い吸収をもつようにすることによって、最大量の放射を吸収するとき、すなわち消去中において、放射源によって供給すべきパワーを制限することができる。
【００１９】
情報記憶装置の実施例においては、書き込みパルスおよび消去パルスの波高値をほぼ等しくすることを特徴とするものである。記録媒体が比較的低い反射率をもつ場合においては、消去中において記録層で比較的高いパワーを吸収しなければならず、記録媒体が高い反射率をもつ場合においては、書き込み中において記録層で比較的低いパワーを吸収しなければならないので、書き込みパルスと消去パルスのパワーをほぼ等しくすることが可能となる。これにより、パルスジェネレータの構成を簡単にできる。
【００２０】
【実施例】
図１は、情報記憶システムの要部を示すもので、記録媒体１と、この記録媒体１に情報を記録したり、その情報を読み取りおよび消去する情報記憶装置２とを有する。この情報記憶装置においては、放射ビーム３を、放射源４、好ましくはダイオードレーザによって発生させる。対物システム５は、放射ビームを記録媒体の記録層上に走査スポット６として収束する。記録媒体で反射される放射の少なくとも一部は、ビームスプリッタ７、例えば部分的に透過なミラーにより検出システム８に導く。この検出システムでは、反射された放射から読み取り信号Ｓｉ’を発生し、この信号に基づいて記録媒体に記憶されている情報を再生するようにする。
【００２１】
さらに、情報記憶装置はパルスジェネレータ９を有し、このパルスジェネレータから、その入力端子１０，１１および１２に入力される信号に依存するパルスを発生させる。記録すべき情報をコード化した情報信号Ｓｉは、入力端子１０に印加する。モード信号Ｓｍは、入力端子１１に印加し、この信号によってパルスジェネレータからその出力端子１３に、記録媒体を読み取る一定の信号、情報信号に従う書き込みパルス、情報を消去する消去パルス、あるいはそれらを組み合わせて供給するようにする。読み取り信号Ｓｉ’は、記録媒体に記憶された情報に依存してパルスジェネレータを動作させるために入力端子１２に印加する。
【００２２】
図１に破線で示すように、パルスジェネレータの出力端子１３は、放射ビーム３の経路に配置した変調器１４に接続し、この変調器によりパルスジェネレータから供給される信号を用いて放射ビームの強さを変調する。ダイオードレーザの放射ビームは、そのダイオードレーザを流れる電流によって十分変調することができるので、図１に図式的に示すように、パルスジェネレータによって、ダイオードレーザを直接制御することもできる。この場合、変調器は、レーザとともに変調できる放射源に集積する。
【００２３】
記録媒体１は、その一部を図２に断面図で示すように、透明基板１５と、その上に順次積層した半透明金属層１６、誘電体層１７、記録層１８、誘電体層１９、金属層２０および保護層２１の薄膜積層体とを有する。この記録媒体の実施例において、放射ビーム３は、基板１５を通して積層体のトラックに入射する。記録層１８は、放射ビームによる加熱によって非晶質構造をもつ状態と結晶質構造をもつ状態とを切り換えることができる相変化物質よりなる。情報は、このような記録層において、ある構造をもつ環境に他の構造をもって一連の情報領域に記録することができる。この情報領域は、好適には、並置のトラック中に順番に記録する。
【００２４】
走査スポット６は、記録媒体１に関してその走査スポット６を移動させることによってトラックを走査する。情報領域は、相変化物質の２つの状態間の反射率の差を利用することによって読み取ることができる。したがって、記録層で反射される走査ビームは、連続する情報領域によって変調される強さを有する。この強度変調は、検出システム８において、公知の方法で処理できる電気的読み取り信号Ｓｉ’に変換される。
【００２５】
図３ａは、記録層１８の一部を示すもので、非晶質環境２８の中に、２つの結晶質情報領域２３および２４を有する。３つの並列トラックの中心線２５，２６および２７は、破線で示している。各トラックの幅は、情報のない中間領域で分離されているトラック、例えば情報領域の幅に等しい。このような情報領域に情報を書き込むと、記録層は放射ビームによって室内温度Ｔｒから結晶化温度Ｔｃを越えて、記録層の溶融点Ｔｍを下回る温度に局部的に加熱される。したがって、記録層の温度は、位置の関数として、図３ｂに示すようにベル型プロフィール３０をもつ。この場合、直径３１をもつ記録層の領域は結晶化され、すなわち非晶質構造の原子がそれら自身、結晶質構造に配向する。この結晶化時間は、その配向処理に要する最小時間となる。
【００２６】
放射ビームのパワー、書き込みパルスの期間および記録層の冷却レートは、記録層をある温度を越えてどれだけ長く維持するかによって決定する。冷却レートは、記録層の両側の層の温度特性によって決定される。書き込みパルスのパルス期間および冷却レートを適切に選択することにより、全体の領域を非晶質から結晶質状態に遷移させるために、書き込むべき領域の温度を、結晶化温度を越えて十分長く維持することができる。この方法によれば、図３ａに示す情報領域２３を書き込むことができる。情報領域２４のように長い領域の場合には、長いパルス期間をもつ書き込みパルスを用い、これにより長い領域に亘って、これを完全に結晶化する結晶化温度を十分越える温度に維持する。
【００２７】
情報領域を消去するには、これらの領域の結晶質構造を再び非晶質構造に遷移させなければならない。このため、記録層を消去パルスによって溶融点Ｔｍを越えて加熱し、これにより記録層を溶融した後、消去パルスの後端において迅速に冷却して、記録層を非晶質状態に凝固させる。この場合、消去パルスの後端における記録層の温度プロフィールは、図３ｂに符号３２で示すようになり、直径３３をもつ領域がこの消去パルスによって溶融される。この直径は、全情報領域を溶融するために、好適には、情報領域の直径３１よりもわずかに大きくする。
【００２８】
消去パルスの後に、記録層が結晶化温度以下に冷却するレートは、熱伝導の良好な物質の薄い誘電体層１７，１９を形成することにより、および金属層２０を非常に薄くして、その金属層の平面における伝導によって熱を迅速に放熱できるようにすることによって、高い値にすることができる。トラックを消去するのに連続的な放射ビームを用いると、ビームがトラックの各ポイント上に留まる期間が比較的長くなって、消去すべきトラックを完全に結晶化する結晶化温度を越えて、記録層を長時間加熱することになる。これを避けるため、特に上記の「IBM Technical Disclsure Bulletin」の文献において公知のように、書き込みパルスよりも短いパルス期間を有する消去パルスを用いて記録層を加熱する。
【００２９】
しかしながら、上記のＩＢＭ文献の発表後に、非晶質環境における結晶質領域のパルス消去においては、完全に非晶質の所望の状態の記録層にならないことが知られている。その理由としては、非晶質層に結晶質を書き込む記録媒体は、従来、消去問題が生じない追記型記録媒体として主として用いられていた。本願人は、上述したパルス消去方法では、図３ｃに示すような結果になることを実験によって確認した。図３ｃは、一連の消去パルスでトラックを消去した場合の記録層を示し、一連の加熱領域は互いに重なっている。この場合、一様な非晶質トラックに代えて、狭い結晶質領域３５によって囲まれた一連の非晶質領域が得られる。この結晶質領域の大きさは、消去条件および記録媒体の特性に依存する。その後の書き込み動作において、一連の情報領域は、一連の狭い結晶質領域３５の上に書き込まれ、この動作において結晶質領域３５が、新たに書き込まれた情報領域のエッジ間またはエッジ上に、完全にまたは部分的に存在することになる。したがって、新たに書き込まれた情報を読み取ると、その読み取り信号には、狭い領域によって生じるノイズが非常に多く現れ、この信号を処理するのが困難になる。
【００３０】
このような狭い領域３５が現れる原因は、図３ｂを参照して説明することができる。すなわち、消去パルスの後端の走査スポット位置における記録層の温度分布は、曲線３２で表される。加熱用の走査スポット６下の中央領域は、直径３３全体が溶融点を越えて加熱される。内径３３および外径３６をもつ周囲の環状領域３５は、結晶化温度と溶融点との間の温度に加熱される。この環状領域は、消去パルスのパルス期間および記録層の冷却期間の一部において、この温度軌跡に留まる。公知の消去方法においては、この時間が結晶化時間よりも長い。したがって、環状領域は、非晶質構造から結晶質構造に全体または部分的に遷移する。放射ビームがオフになると、環状領域は、この結晶質構造の中で冷却される。しかし、消去パルスの期間中、溶融状態にある中央領域は、高い冷却レートのために、消去パルスの後端において非晶質構造に凝固する。このため、消去後において、記録層上でほぼ直径３６と直径３３との差の幅を有する領域内に狭い結晶質領域が残ることになる。
【００３１】
この発明は、上述した記録層における不十分な消去性を認識し、このような記録層を十分消去可能にする。この発明においては、比較的長い結晶化時間を、比較的短い消去パルスと急冷とを組み合わせて、環状領域が結晶化時間よりも短い時間の間、結晶化温度を超えるようにする必要がある。短い消去パルスの期間内で、環状領域３５は、公知の長い消去パルスにおけると同様に、結晶化温度より高く加熱される。しかしながら、この領域で原子は結晶質構造に配向可能になる前、すなわち結晶化時間内で、既に消去パルスがオフとなり、記録層は結晶化温度を下回る温度に冷却される。したがって、環状領域３５は、その非晶質構造を維持することになる。
【００３２】
このように、加熱領域が連続するトラックを形成するように消去パルスを迅速に連続して印加することにより、トラックに書き込まれた全ての情報を完全に消去することができる。
【００３３】
環状領域３５の不所望な結晶化に対しては、消去パルスの期間はもちろん冷却時間も消去中においては重要であるが、この冷却時間は直径３３をもつ中央領域を非晶質にするのに重要なだけで、溶融状態に費やされる時間は重要ではない。したがって、記録媒体を設計するにあたっては、冷却レートを記録層の周りの層の選択によって、中央領域を非晶質にする条件に容易に適合させることができると共に、記録層のパラメータを選択することによって、結晶化時間を情報記憶装置によって実行すべき消去パルスの最小パルス期間に合わせることができる。
【００３４】
上記の結晶化時間に加えて、記録層の加熱時間は消去パルスのパルス期間にとって重要である。図３ｄは、消去中における記録層の温度変化Ｔを時間ｔの関数として示すものである。この変化は、最高温度に加熱された環状領域３５の一部、すなわち内径３３に隣接している部分に当てはまる。消去パルスのパルス期間は、ｔｐで示される。消去パルス前は、記録層は室温Ｔｒにある。消去パルスの後端において、環状領域３５の内径３３に隣接する記録層の一部は、溶融点直下に加熱される。消去パルス中における温度変化を直線で示すが、この直線は短パルスでの加熱に対しては正当な近似である。消去パルスの後端では、記録層は曲線に沿って再び周囲温度に冷却される。記録層の温度は、消去パルス期間中の時間ｔ１および冷却期間の開始からの時間ｔ２の間で、結晶化温度Ｔｃよりも高くなる。
【００３５】
この発明によれば、これらの時間ｔ１およびｔ２の合計を、記録層の結晶化を防止するように、記録層の結晶化時間よりも短くする。時間ｔ２は、先に決定した冷却時間である。種々の記録物質においては、（Ｔｍ−Ｔｒ）≒２（Ｔｃ−Ｔｒ）をもつ。例えば、多くのＧｅＴｅＳｂ合金では、Ｔｍ≒６３０℃およびＴｃ≒３００℃をもつ。このような物質においては、ｔ１≒１／２ｔｐ、すなわち環状領域の内部が、パルス期間の半分の間中、結晶化温度を越えることが明らかである。
【００３６】
この発明の実施例として、コンパクトディスクタイプの記録媒体において一般的である走査レートが１．３ｍ／ｓの記録媒体について以下に説明する。図２に示すような構造を有し、放射波長７８０ｎｍで設計されるこのような記録媒体においては、屈折率ｎ＝１．５２の透明基板１５と、ｎ＝０．３３−ｉ６．２で厚さ１１ｎｍの厚い金よりなる金属層１６と、ｎ＝２．１で厚さ１４２ｎｍのＴａ2 Ｏ5 よりなる誘電体層１７と、ｎ＝４．５３−ｉ１．１７で厚さ１０ｎｍのＧｅ42Ｔｅ42Ｓｂ16よりなる記録層１８と、厚さ１０ｎｍのＴａ2 Ｏ5 よりなる誘電体層１９と、厚さ３０ｎｍ以上の厚い金からなる金属層２０と、保護層２１とで構成される。
【００３７】
金属層２０が厚さ３０ｎｍ以上であれば、この層における放射の伝導は、無視できるほど小さい。この記録媒体の反射率は、記録層が非晶質状態で７１％、結晶質状態で２７％である。情報領域は、７７０ｎｓの最小パルス期間および記録層を溶融点直下に加熱するのに十分なパワーを有する書き込みパルスによって書き込まれる。例えば、４００ｎｓの結晶化時間をとれば、記録層は、結晶質情報領域を書き込むように結晶化するのに十分な時間を書き込みパルス内にもつ。この結晶化時間は、特に記録層の化学組成に依存する。例えば、ＧｅＳｂ2 Ｔｅ4 の層の場合には、Ｓｂを追加することによって、結晶化時間を変化させることができる。Ｓｂを追加しない場合は、結晶化時間は５０ｎｓであり、Ｓｂを追加したＧｅＳｂ4 Ｔｅ4 の場合には、結晶化時間は１μｓとなる。
【００３８】
記録層１８の冷却レートは、金属層２０の種類および厚さと、誘電体層１９の厚さおよび熱伝導によって変えることができる。上記構造の記録媒体で、金よりなる金属層２０の厚さが３０ｎｍでは、冷却レートが２０Ｋ／ｎｓであり、厚さが１００ｎｍでは３０Ｋ／ｎｓとなる。図３ｄに示すように、時間ｔ２の間で温度が直線的に変化し、ＴｃおよびＴｍが前述した３００℃および６３０℃の値をもつ場合、厚さ３０ｎｍの金層に対する冷却レートは、ほぼ１６ｎｓに等しくなる。３０ｎｓのパルスで消去すれば、環状の非晶質領域３５の内部が結晶化温度を越える期間は、ほぼ１／２×３０＋３０＝４５ｎｓに等しくなり、この期間は、結晶化時間よりも短い。したがって、環状領域３５の内部は結晶化さず、非晶質のままとなる。その周りの部分は、図３ｂに明瞭に示されているように、消去パルスの後端において内部よりも低い温度となり、その結果より迅速に結晶化温度を下回る温度に冷却される。したがって、この部分は内部よりも短時間の間、結晶化温度を越える温度にある。さらに、この結晶化時間は、環状領域３５の周りの部分を、消去中に確実に非晶質にするように温度を低下させるにつれて長くなる。３００〜７００ｎｓ間の繰り返し時間の消去パルスで動作させることによって、連続的な非晶質トラックが得られる。
【００３９】
既に書き込まれている情報は、情報領域を書き込まなければならない期間中に書き込みパルスを供給することにより、および連続する書き込みパルス間で一連の消去パルスを供給することにより、新たな情報で直接オーバーライトすることができる。図４は、放射ビームのパワーＰを時間ｔの関数として示すもので、一連の消去パルス４１が前後に存在する書き込みパルス４０を示す。直接オーバーライトを行う場合には、予熱パルス４２、すなわち書き込みパルスの後ろ部分よりも高パワーを有するショートパルスを用いて、書き込みパルスを開始することが有利である。予熱パルスは、これを用いない書き込みパルスの場合よりも速く書き込みを開始させるように、記録層を迅速に加熱する。これにより、消去および書き込み領域間の遷移をより短くし、情報密度を増加させることが可能になる。書き込みパルスの予熱パルスおよびそれに続く書き込みパルスの部分のパワーの割合を適切に設定した場合、書き込まれる情報領域は、その情報領域の長さ全体に亘って一定の幅となる。このことは、一連のパルスを有する書き込みパルスによっても実現することができる。
【００４０】
記録層上のトラックの外側、すなわち図３ｃにおいて直径３３の外側に位置する中間領域は、消去中に結晶化温度を超えて加熱されるが、その時間は、それらの中間領域が消去動作中に結晶質状態に変化しないような短い時間である。しかしながら、相変化物質は、消去が繰り返された後、なお結晶化が生じるような記憶作用を有する。この記憶作用は、記録層を溶融するために、各書き込み動作中において消去されるので、中心線付近では問題とならない。中間領域の不所望な結晶化は、一定回数の消去動作の後、走査スポット６を、トラックの中心線ではなく、トラック間に沿って走査させて、記録層を一度消去することによってなくすことができる。このような、走査スポットの経路の変換は、例えば対物システム５の位置を動かすトラッキングを行う制御ループ３７、およびこの制御ループを制御すると共に、検出システム８において発生されるトラッキングエラー信号Ｓｔの極性を反転する電気回路３８を有する手段によって、公知の方法で実行することができる。このように極性反転することにより、走査スポット６は、もはやトラックの中心線ではなく、２つの隣接する中心線間の中間の経路を追跡することになる。
【００４１】
不所望な結晶化は減速することもできる。これは、トラック間に最小数の結晶化核をもたせることよって実現することができ、これにより最大の結晶化時間をもつことができる。これは、ごくわずかの結晶化核をもつ記録層物質を用いることにより、実現することができる。このような記録層を十分迅速に書き込み可能とするためには、トラック中心線の周りの結晶化核の総数を減少させるべきである。このために、中心線上に狭いグルーブ、例えばトラック周期の１／３の幅で、Ｖ字状の断面を有するグルーブを設けることができる。この場合、グルーブの鋭い底部およびエッジが、結晶化核として機能する。
【００４２】
記録層の記憶作用に起因する消去中における中間部分の不所望な結晶化は、消去パルスのパルス期間が結晶化時間と同じであるときにより早めに発生する。この場合、非晶質状態のままの領域が結晶質になるのを防止するため、走査スポットが消去すべき結晶化領域に位置する場合にのみ消去パルスを発生させ、走査スポットが既に非晶質にある領域に位置する場合には消去パルスを発生させないようにする。一連の消去パルス間の期間で、記録媒体を読み取ることが可能である。走査スポットが位置する領域の状態、すなわち結晶質か非晶質かに基づいて、消去パルスを発生させるか、発生させないようにする。この消去方法によれば、レーザに課せられる負荷をより小さくできる利点がある。読み取りにおいては、低出力の放射ビームを、消去パルスの間で記録層に投射する。この消去前読み出し方法を使用しない場合には、消去パルスの間で放射ビームを完全にオフにするのがよい。その理由は、このようにすることにより、消去パルスの後端で、記録層の冷却レートを高めるからである。
【００４３】
前述したところから明らかなように、記録層は、書き込み中におけるよりも、消去中において高い温度に加熱しなければならないので、消去中に記録層において吸収されるパワーは、書き込み中における場合よりも高くなる。さらに、この発明によれば、非晶質状態の記録層を有する記録媒体の反射率が、結晶質状態の記録層を有する記録媒体の反射率よりも大きくなるように、層１６，１７，１８，１９および２０を適切に選択して記録媒体１を構成することにより、情報記憶装置によって供給すべき最大パワーを制限することができる。記録媒体の透過率が小さいと、結晶質状態における吸収が高くなって、非晶質状態における場合よりも入射パワーのほとんどが吸収される。
【００４４】
記録層において最大のパワーを要する状態、すなわち消去中において、記録層における放射の吸収を最大にすることにより、消去パルスのパワーを有効に利用する。書き込みパルスのパワーは、有効には利用されないが、書き込みにおいては、より少ないパワーで済むので、欠点とはならない。２つの状態において、記録媒体の反射率を適切に選択すれば、同じパワーの書き込みおよび消去パルスで、書き込みおよび消去を行うことが可能となる。この場合、パルスジェネレータ９は、異なるパルス期間で等しいパルスのみを発生することができる。この方法は、記録層中の情報領域として可能な位置が固定する情報記録システムにおいて、情報を直接オーバーライトするのに適している。その場合、オーバーライト中においては、走査スポットがパルス期間中に非晶質領域と結晶質領域との間の境界に位置し、したがって走査スポットにまたがる平均反射率が不定の値となり、パルスが所望の書き込みまたは消去結果をもたらさなくなるようなことが避けられる。
【００４５】
初期状態、すなわち非晶質状態で高反射率をもつ記録媒体は、非晶質および結晶質の反射率を適切に選択した場合において、コンパクトディスクタイプの記録媒体と互換性がある。その反射率の値は、放射の入射側からみて、ＭＩＰ，ＰＩＭ，ＤＩＰＩＭまたはＭＩＰＩＭを有する積層体をもつ記録媒体において、十分実現することができる。ここで、Ｍは金属層、Ｉは誘電体複合層、Ｐは相変化物質の記録層、Ｄは反射器を構成する１つまたはそれ以上の誘電体層をそれぞれ示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  情報記憶システムを示す図である
【図２】  図１に示す記録媒体の部分断面図である。
【図３】  図３ａは非晶質記録層に結晶質領域を書き込んだ状態を示す図、図３ｂは記録層における温度プロフィールを、非晶質記録層における書き込みおよび消去中の位置関数として示す図、図３ｃは公知の方法で消去された記録層を示す図、図３ｄは消去中における記録層の温度変化を時間の関数として示す図である。
【図４】  直接オーバーライトを行う場合の書き込みパルスおよび消去パルスを示す図である。
【符号の説明】
１  記録媒体
２  情報記憶装置
３  放射ビーム
４  放射源
５  対物システム
６  走査スポット
７  ビームスプリッタ
８  検出システム
９  パルスジェネレータ
１０，１１，１２  入力端子
１３  出力端子
１４  変調器
１５  透明基板
１６  半透明金属層
１７，１９  誘電体層
１８  記録層
２０  金属層
２１  保護層
２３，２４  結晶質情報領域
２５，２６，２７  トラック中心線
２８  非晶質環境
３５  結晶質領域（環状領域）
３７  制御ループ
３８  電気回路
４０  書き込みパルス
４１  消去パルス
４２  予熱パルス
【図１】
0003942645.tif 000002
【図２】
0003942645.tif 000003
【図３】
0003942645.tif 000004
【図４】
0003942645.tif 000005