DE69022792T2 - Optisches Aufzeichnungsgerät. - Google Patents

Optisches Aufzeichnungsgerät.

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Aufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen von Informationen auf einem Aufzeichnungsmedium unter Verwendung von Strahlen mit hoher Energiedichte, wie etwa einem Laserstrahl.
  • Ein wiederbeschreibbares optisches Aufzeichnungsmedium ist dazu in der Lage, mit einer viel höheren Dichte als der eines wiederbeschreibbaren magnetischen Aufzeichnungsmediums beschrieben zu werden, die On-line-Kapazität der ganzen Vorrichtung, d.h. die dem gleichzeitigen Zugriff zugängliche Aufzeichnungskapazität ist jedoch gegenwärtig ungefähr die gleiche wie die einer magnetischen Festplattenvorrichtung. Es besteht ein Bedürfnis nach einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung mit einer größeren On-line-Kapazität.
  • Bisher ist, getrennt von der Entwicklung von Aufzeichnungsmaterialien, ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem aufgezeichnete Markierungen so eng wie möglich auf der Basis des derzeitigen Bit-für-bit-Aufzeichnungsverfahrens unter Verwendung von Wärmemodusaufzeichnungsmaterialien aufgezeichnet werden, um die Aufzeichnungsdichte in einer Oberfläche zu erhöhen. Zum Beispiel ist ein Verfahren bekannt (USP. 4,569,038), bei dem die Form einer Vertiefung zum Führen des Lichtes so gestaltet wird, daß der Einfluß des von benachbarten Spuren reflektierten Lichts vermindert wird, wodurch der Abstand der Aufzeichnungsspuren verkleinert wird. Mit diesem Verfahren kann der Spurabstand jedoch im besten Fall auf ungefähr die Hälfte des gegenwärtigen Abstandes begrenzt werden, weil es wegen eines Anstiegs des Übersprechens unmöglich ist, ihn kleiner zu machen. Die Kapazität kann nämlich im besten Fall nur verdoppelt werden.
  • Als ein anderes Verfahren zum Erhöhen der Aufzeichnungsdichte unter Verwendung des konventionellen Aufzeichnungsmediums ist allgemein ein Verfahren bekannt, bei dem die Wellenlänge eines Laserstrahls, gegenwärtig etwa 80 nm, auf z.B. 70 nm, 60 nm,... verkürzt wird oder die numerische Apertur (N.A.) eine Objektivlinse, gegenwärtig etwa 0,5, z.B. auf 0,6, 0,7, ... erhöht wird, so daß die Größe der aufgezeichneten Markierungen vermindert wird, um dadurch die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen.
  • Das erstgenannte Verfahren sollte jedoch von der Entwicklung eines Hochleistungshalbleiterlasers mit kurzer Wellenlänge abhängen, während das letztgenannte Verfahren das Problem aufwirft, daß die existierende Technik der optischen Aufzeichnung, wie etwa eine Fokussierservoeinrichtung, einschließlich der Struktur des Aufzeichnungsmediums und der Struktur des Aufzeichnungskopfes nicht verwendet werden kann wie sie ist, und zwar sowohl bezüglich des Arbeitsabstandes der Objektivlinse als auch bezüglich einer erheblichen Abnahme der Schärfentiefe.
  • Bei der magnetischen Festplattenvorrichtung wird die Anzahl der dem gleichzeitigen Zugriff zugänglichen Aufzeichnungsoberflächen durch Verwendung eines Aufzeichnungskörpers mit einer Vielzahl gestapelter magnetischer Aufzeichnungsmedien und mit bezüglich der jeweiligen Oberflächen angeordneten Magnetköpfen erhöht, wodurch die On-line-Kapazität erhöht wird. Auch auf dem Gebiet der optischen Aufzeichnungsvorrichtungen ist bereits eine Vorrichtung eines sogenannten "Jukebox"-Typs (Jukebox = Musikbox, Plattenspielautomat) auf den Markt gebracht worden, bei der entsprechend dem Bedarf ein Aufzeichnungsmedium aus einem eine Vielzahl Aufzeichnungsmedien aufbewahrenden Lager herausgenommen wird. Bei dieser Vorrichtung ist jedoch die On-line-Kapazität durch die Kapazität eines einzelnen Aufzeichnungsmediums begrenzt, was zu dem Problem führt, daß ein Zugriff Zeit erfordert. Ferner ist die Vorrichtung zu groß, um z.B. in einen personal computer eingebaut zu werden. Unter der Annahme, daß die Stapelstruktur unter Verwendung der existierenden optischen Aufzeichnungsköpfe und optischen Aufzeichnungsmedien gebildet ist, ist es nämlich schwierig, die Größe der Vorrichtung zu vermindern, was zu der Unhandlichkeit führt. In anderen Worten ist die konventionelle Aufzeichnungsvorrichtung mit dem Problem verbunden, daß die Dicke (Höhe) der Vorrichtung, da die Größe des optischen Aufzeichnungskopfes viel größer als die des magnetischen Aufzeichnungskopfes ist, zwangsläufig in einem erheblichen Ausmaß vergrößert wird, und zwar bereits durch einfaches Stapeln der konventionellen optischen Aufzeichnungsmedien und optischen Aufzeichnungsköpfe. Es ist nämlich schwierig, die Kapazität durch Stapeln wie bei magnetischen Scheiben zu vergrößern, indem nur einfach die konventionellen Techniken verwendet werden.
  • Die US-A-4 633 450 offenbart eine optische Vorrichtung mit einem Aufzeichnungsmedium, einer Einrichtung zum Drehen des Aufzeichnungsmediums und einem optischen Kopf vom schwebenden Typ, der in konstantem Abstand von dem Aufzeichnungmedium gehalten wird.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Aufzeichnungsvorrichtung anzugeben, die in der Lage ist, eine um mehr als eine Größenordnung im Vergleich zu der konventionellen Vorrichtung größere On-line-Kapazität zu erreichen und dabei verschiedene Begrenzungen zu überwinden, die sonst einer Erhöhung der Kapazität bei einer solchen konventionellen Vorrichtung entgegenstünden, wie oben erwähnt.
  • Die Merkmale der Erfindung sind in Anspruch 1 definiert.
  • Vorzugsweise sind die Aufzeichnungsmedien gestapelt, um einen Aufzeichnungskörper zu bilden. Ferner wird vorzugsweise ein Phasenumwandlungsaufzeichnungsmaterial als das erste Material verwendet, d. h. bei der Mischung des ersten und des zweiten Materials, wie etwa einer Mischung eines Phasenumwandlungsmaterials und eines dielektrischen Materials. Es ist zusätzlich bevorzugt, das das Substrat zum gleichzeitigen Zugriff auf beide Oberflächen des Aufzeichnungsmediums mit kontinuierlichen Spiralrillen oder Reihen von Grübchen, die alle entlang einer Spirallinie auf den beiden Oberflächen angeordnet sind, ausgebildet ist, wobei die Windungsrichtungen der Spiralen auf der oberen und der unteren Oberfläche des Mediums einander entgegengesetzt sind. Es ist bevorzugt, daß die Richtungen der Spiralen auf den oberen Oberflächen und auf den unteren Oberflächen der Medien beim Stapeln der Aufzeichnungsmedien jeweils unter sich die gleichen sind und die Richtungen der Spiralen auf der oberen und der unteren Oberfläche jedes Mediums einander entgegengesetzt sind.
  • Ferner wird bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein optischer Aufzeichnungskopf vom schwebenden Typ verwendet, der in einen stationären Teil mit einer Laserlichtquelle und einem Photodetektor und einen beweglichen Teil mit einem schwebenden Schlitten, einer Objektivlinse und einem Spiegel geteilt ist, wobei nur der bewegliche Teil auf jeder Aufzeichnungsoberfläche angeordnet ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß die N.A. der Objektivlinse größer oder gleich 0,6 ist. Es ist ferner bevorzugt, daß der Schlitten, die Objektivlinse und der Spiegel (Prisma) in einem Körper aus einem Block ausgebildet sind. Dies erleichtert die Einstellung des optischen Aufzeichnungskopfes. Die Erfindung umfaßt zusätzlich eine Einrichtung zum Drehen des Aufzeichnungsmediums und des Aufzeichnungskörpers. Es ist bevorzugt, daß ein Beispiel für ein Mittel zum Konstanthalten der Schwebehöhe des Kopfes eine sogenannte CLV-Typ-Antriebseinrichtung ist, durch die die Bahngeschwindigkeit des Kopfes bezüglich der Drehung des Aufzeichnungsmediums an einer beliebigen Position des Aufzeichnungsmediums konstant gemacht wird.
  • Es ist ferner bevorzugt, daß das Aufzeichnungsmedium, der Aufzeichnungskörper und der optische Aufzeichnungskopf im ganzen in einem luftdichten Kasten eingeschlossen sind, der von der äußeren Atmosphäre isoliert ist.
  • Mit der oben beschriebenen Konstruktion wird es möglich, den Aufzeichnungskörper mit einer Vielzahl gestapelter optischer Aufzeichnungsmedien einzuschließen, weil er von einer praktikablen Größe ist, und es wird auch einfach, eine Objektivlinse mit einer hohen N.A. zu verwenden, wodurch es ermöglicht wird, die On-line-Kapazität der optischen Aufzeichnungsvorrichtung um mehr als eine Größenordnung im Vergleich zu der konventionellen Vorrichtung zu erhöhen.
    • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist eine Ansicht einer Grundkonstruktion einer Vorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 2A ist eine Ausschnittsseitenansicht einer Einzelheit einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung;
  • Fig. 2B ist eine Ansicht eines für die optische Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung grundlegenden Aufzeichnungsmediums;
  • Fig. 3A - 3C sind eine Seitenansicht, eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht auf einen beweglichen Teil eines optischen Aufzeichnungskopfes der optischen Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung;
  • Fig. 4A - 4R sind Ansichten verschiedener Beispiele für ein bei der optischen Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung anwendbares Aufzeichnungsmedium; und
  • Fig. 5 ist eine Ansicht der Matrixstruktur einer Aufzeichnungsschicht.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Fig. 1 illustriert schematisch die Konstruktion einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die optischen Aufzeichnungsmedien 1 und die optischen Aufzeichnungsköpfe 2 der Reihe nach gestapelt und im ganzen in einem luftdichten Kasten 3 eingeschlossen gezeigt. Jedes Aufzeichnungsmedium weist ein Substrat auf mit Aufzeichnungsfilmen, die zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Informationssignalen durch Einstrahlen von Laserstrahlen verfügbar sind, und ist auf einer direkt mit einem Motor 4 verbundenen Drehwelle 5 angebracht, wie im Zusammenhang mit einem später erwähnten Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben. Jedes Aufzeichnungsmedium ist an seinen beiden Seiten mit dünnen schwebenden optischen Köpfen versehen, die durch den Luftwiderstand bei der Drehung des Aufzeichnungsmediums in einem bestimmten Abstand von den entsprechenden Oberflächen des optischen Aufzeichnungsmediums schweben, wie auch in Verbindung mit dem später erwähnten Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben.
  • Jedes Aufzeichnungsmedium 1 umfaßt ein durch eine einfache Platte gebildetes Substrat und auf den entgegengesetzten Oberflächen des Substrats gebildete Aufzeichnungsschichten, so daß Aufzeichnung und Wiedergabe von der Seite der Aufzeichnungsfilme jedes Aufzeichnungsmediums durchgeführt werden. Die Verwendung des Einfachplattensubstrats trägt zur Verringerung der Dicke und des Gewichts pro Platte des Aufzeichnungsmediums bei. In Fig. 1 ist ein Aufzeichnungskörper 6 mit einer gestapelten Struktur mit vier Aufzeichnungsmedien 1 und acht optischen Aufzeichnungsköpfen 2 gezeigt, es ist jedoch selbstverständlich, daß der Aufzeichnungskörper je nach Anforderung auch noch mehr Aufzeichnungsmedien und -köpfe verwenden kann.
  • Die Plattendicke eines für das Aufzeichnungsmedium 1 verwendeten Substrats hängt von den Materialien für das Substrat ab. Zum Beispiel ist eine metallische Platte einer Dicke von nur 0,3 mm verwendbar. Ferner ist eine Glasplatte einer Dicke von mindestens etwa 0,5 mm verwendbar, und die größte Dicke beträgt nur etwa 2 mm. Der optische Aufzeichnungskopf ist in einen beweglichen Teil und einen stationären Teil geteilt. Da der bewegliche Teil eine Dicke von nur etwa 1 bis 4 mm hat und in einer Höhe von nur etwa einigen hundert µm über das Aufzeichnungsmedium gleitet, benötigt er kaum Platz. Daher kann der Abstand zwischen benachbarten Medien zu höchstens 5 mm gewählt werden. Es ist insbesondere möglich, eine Vorrichtung einer Standardhöhe (42 mm), die Halbhöhe genannt wird, mit einem Aufzeichnungskörper der gestapelten Struktur mit etwa vier bis zehn Aufzeichnungsmedien auszustatten und eine Vorrichtung einer Standardhöhe (84 mm), die Vollhöhe genannt wird, mit einem Aufzeichnungskörper der gestapelten Struktur mit etwa acht bis zwanzig Aufzeichnungsmedien auszustatten. Dies erlaubt eine drastische Erhöhung der Kapazität der Vorrichtung um mehr als einen Faktor 10. Durch Vorsehen eines unabhängigen optischen Aufzeichnungskopfes für jede Oberfläche der Aufzeichnungsschicht wird es ferner möglich, einen gleichzeitigen Zugriff auf die entsprechenden Oberflächen zu nehmen, um die sogenannte On-line-Kapazität um mehr als einen Faktor 10 zu erhöhen.
  • Bevorzugt ist es, daß die optische Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung nicht durch die umgebende Umwelt beeinträchtigt wird, wie z. B. durch Staub, Wind und Feuchtigkeit. Daher ist es bevorzugt, die Vorrichtung in dem luftdichten Kasten zur Isolation von den oben beschriebenen äußeren Einflüssen eingeschlossen zu verwenden. Der luftdichte Kasten ist aus einem metallischen oder aus Plastikmaterial hergestellt, und der Innenraum des luftdichten Kastens ist von der äußeren Atmosphäre vollständig isoliert, so daß er mit einem Edelgas, wie etwa Stickstoff und Argon, gefüllt werden kann. Ferner ist es möglich, saubere Luft durch ein Filter kreisen zu lassen. Besonders im Falle der erstgenannten Struktur kann eine Verschlechterung des Aufzeichnungsmediums wegen Feuchtigkeit, Oxidation und dgl. vermindert werden, was zu einer Erhöhung des Freiheitsgrades bei der Auslegung des Mediums führt.
  • Anhand Fig. 2A werden nachstehend Funktionen der die optische Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung bildenden Elemente im einzelnen beschrieben. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel ein einzelnes Aufzeichnungsmedium verwendet wird, ist die gleiche Erklärung wie die dieses Ausführungsbeispiels genauso auf andere Fälle anwendbar, bei denen eine Vielzahl von Aufzeichnungsmedien verwendet wird. Ein optisches Aufzeichnungsmedium 1, das ein Substrat 8, auf dem Substrat 8 zum Erzeugen optisch erfaßbarer Veränderungen bei Einstrahlung von Laserstrahlen 9 gebildete Aufzeichnungsfilme 10 und Schutzschichten 11 dafür aufweist, ist auf einer Drehwelle 5 angebracht, die direkt mit einem Motor 4 verbunden ist, um mit der Drehung des Motors 4 gedreht zu werden. Über den entgegengesetzten Oberflächen des optischen Aufzeichnungsmediums 1 sind bewegliche Teile von optischen Aufzeichnungsköpfen 2 angeordnet. Der bewegliche Teil jedes optischen Aufzeichnungskopfes 2 ist aus einem zum Umwandeln des Luftwiderstandes in eine Schwebkraft dienenden Schlitten 12, einer Objektivlinse 13 und einem Spiegel 14 gebildet und wird durch eine Luftschicht einer Dicke von einigen µm bis zu einigen hundert µm bei der Drehung des Aufzeichnungsmediums 1 zum Schweben über der Oberfläche gebracht. Der bewegliche Teil des optischen Aufzeichnungskopfes 2 ist an einem Arm 5 befestigt, um als Ganzes von einem Liner-Motor (nicht gezeigt) zu jeder beliebigen Position auf dem Aufzeichnungsmedium 1 bewegt zu werden.
  • Der Laserstrahl 9 wird von einem in dem stationären Teil des optischen Aufzeichnungskopfes 2, der außerhalb des äußersten Randbereichs des Aufzeichnungsmediums 1 befestigt ist, angeordneten Halbleiterlaser 16 emittiert und wird durch ein Linsensystem 17 geschickt, um ein auf den Spiegel 14 auftreffender paralleler Laserstrahl zu werden. Durch den Spiegel 14 wird der Laserstrahl 9 um einen Winkel von 90º abgelenkt und trifft dann im wesentlichen senkrecht auf die Objektivlinse 13, um auf das Aufzeichnungsmedium 1 fokussiert zu werden. Bei der Aufzeichnung wird die Ausgangsleistung des Halbleiterlasers 16 entsprechend von außen gesendeter Informationssignale moduliert. Auf dem Aufzeichnungsmedium 1 werden den Signalen entsprechende aufgezeichnete Markierungen gebildet. Beim Wiedergeben der aufgezeichneten Signale strahlt der Halbleiterlaser 16 mit verminderter Ausgangsleistung ein. Ein Strahl aus von dem Aufzeichnungsmedium 1 reflektiertem Licht 14 wird durch eine λ/4 Platte 19, einen polarisierenden Strahlteiler 18 und eine Linse 20, die im Lichtweg angeordnet sind, auf einen außerhalb des äußersten Randabschnittes des Aufzeichnungsmediums befestigten Photodetektor 21 gebündelt. Der Photodetektor 21 liest dann die Veränderung der Ausgangsleistung aus.
  • Fig. 2B zeigt die Struktur des Aufzeichnungsmediums, das die Grundlage für die optische Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung bildet. Das Substrat 1 ist auf seinen Oberflächen mit kontinuierlichen Spiralrillen 22 zum Zweck der Spurführung von Aufzeichnungs- und Wiedergabestrahlen bei der Aufzeichnung und Wiedergabe ausgebildet. Die Windungsrichtungen der Spiralrillen in der oberen und der unteren Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 1 sind einander entgegengesetzt, um gleichzeitigen Zugriff zu den beiden Oberflächen zu erlauben. Dementsprechend werden die optischen Aufzeichnungsköpfe 2 auf den entgegengesetzten Seiten in der gleichen Richtung bewegt, wenn das Aufzeichnungsmedium 1 gedreht wird, wodurch der gleichzeitige Zugriff auf die obere und die untere Oberfläche z. B. des einzelnen Aufzeichnungsmediums 1 erleichtert wird. Es sind nämlich zwei optische Aufzeichnungsköpfe 2 jeweils für die Verwendung auf der oberen Oberfläche bzw. für die Verwendung auf der unteren Oberfläche auf einem gemeinsamen Arm 15 angebracht, um Zugriff auf die entsprechenden Positionen auf der oberen und der unteren Oberfläche des Aufzeichnungsmediums zu nehmen. In dem Fall, daß die Aufzeichnungsmedien 1 gestapelt sind, können alle optischen Aufzeichnungsköpfe 2 leicht gleichzeitig Zugriff auf die entsprechenden Positionen auf allen Aufzeichnungsmediumoberflächen nehmen, in dem z. B. eine Vielzahl von Armen auf einer gemeinsamen Verschiebeeinrichtung angebracht wird.
  • Wenn bei praktischer Anwendung jede Aufzeichnungsoberfläche an ihrem äußeren Randabschnitt mit einer Verzeichnisfläche für die aufgezeichneten Daten versehen ist, wird es möglich, diese gleichzeitig zu suchen, um die Aufzeichnung und Wiedergabe der Daten zu erleichtern. In diesem Fall können zwei Verschiebeeinrichtungen vorgesehen sein, um unabhängig auf die oberen und die unteren Oberflächen der Aufzeichnungsmedien Zugriff zu nehmen. In diesem Fall sind die obere und die untere Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit linkshändigen bzw. rechtshändigen Spiralrillen ausgebildet (die umgekehrte Kombination ist auch verwendbar). Als alternative Einrichtung zum Führen des Laserstrahls können konzentrische Kreisrillen oder eine Reihe von entlang einer Spirallinie angeordnete Signalgrübchen zuvor ausgebildet werden. Die Spiralrille ist jedoch wegen ihrer hohen Abstandsgenauigkeit beim Rillenformatieren bevorzugt.
  • Das Aufzeichnungsmedium 1 ist an der Drehwelle 5 z. B. mit einer an deren Mitte befestigten metallischen Nabe fest angebracht. Die Drehwelle 5 ist mit dem Motor 4 verbunden. Das Aufzeichnungsmedium 1 wird mit der Drehung des Motors 4 gedreht. Die Drehung des Aufzeichnungsmediums 1 bewirkt das Aufschweben des beweglichen Teils des optischen Aufzeichnungskopfes 2 auf und entlang der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 1. Der optische Aufzeichnungskopf schwebt hoch, wenn die Relativgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums 1 bezüglich des optischen Aufzeichnungskopfes 2 hoch ist, und er schwebt nicht so sehr, wenn die Relativgeschwindigkeit niedrig ist. Es ergibt sich, daß bei einer Lineargeschwindigkeit von ungefähr 5 m/s eine Schwebehöhe von ungefähr 2 bis 3 µm erhalten werden kann. Wenn die Objektivlinse 13 zuvor in der Höhe derart eingestellt wird, daß die Fokusebene der Objektivlinse 13 mit der Aufzeichnungsfilmoberfläche zusammenfällt, kann der Laserstrahl auf die Aufzeichnungsschicht 10 fokussiert werden, ohne irgendeine genaue Fokusservosteuerung erforderlich zu machen. Wenn die Schwebehöhe abhängig von der Auslegung des Schlittens 12 gewählt wird, kann der Abstand zwischen der Objektivlinse 13 und der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 1 im kleinsten Fall auf ungefähr einige µm eingestellt werden, so daß es möglich wird, eine Linse mit kurzer Brennweite zu verwenden. Es wird z. B. möglich, eine Objektivlinse mit einer numerischen Apertur von 0,6 bis 0,9 anstatt der konventionellen Linse mit der numerischen Apertur von ungefähr 0,5 zu verwenden, wodurch auch die Aufzeichnungsdichte verbessert wird.
  • In dem Fall, daß ein sogenanntes CAV-Verfahren gebildet wird, bei dem die Drehgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums 1 konstant gemacht wird, verändert sich die Relativgeschwindigkeit des optischen Aufzeichnungskopfes 2 bezüglich der Aufzeichnungsmediumoberfläche abhängig von der Position, und damit verändert sich auch die Schwebehöhe entsprechend. In dem Fall, daß eine Veränderung der Höhe die Schärfentiefe der Objektivlinse 13 überschreitet, wird es erforderlich, eine Fokusservosteuerung so auszuführen, daß der Divergenzwinkel des Laserstrahls 9 entsprechend dem Ergebnis der Erfassung der Menge des reflektierten Lichts 14 verändert wird. Dies kann z.B. durch Verändern des Abstands zwischen dem Halbleiterlaser 16 und einer Kollimatorlinse 17 erreicht werden, welche in dem stationären Teil des optischen Aufzeichnungskopfes angeordnet sind. Wenn nämlich eine Aufzeichnung auf den äußeren Randabschnitt des Aufzeichnungsmediums 1 durchgeführt wird, wird die Kollimatorlinse 17 von dem Halbleiterlaser 16 weggenommen, so daß der Halbleiterlaser 16 etwas auswärts von der Fokusebene der Linse 17 angeordnet wird. Der Laserstrahl 9 trifft auf die Objektivlinse 8 mit einer leichten Tendenz zum Divergieren auf, so daß der Brennpunkt weggerückt wird. Wenn andererseits eine Aufzeichnung auf den inneren Randabschnitt durchgeführt wird, wird die Kollimatorlinse 17 nah an den Halbleiterlaser 16 bewegt, so daß der Halbleiterlaser 16 etwas innerhalb der Fokusebene der Linse 17 angeordnet wird. Der Laserstrahl 9 triff auf die Objektivlinse 13 mit einer leichten Tendenz zum Konvergieren auf, so daß der Brennpunkt herangerückt wird. Die Linse kann mit einem gewöhnlichen Linsenantriebsverfahren bewegt werden, z.B. mit einem solchen, bei dem die Linse an einem eine Schwingspule od. dgl. verwendenden Stellantrieb 23 befestigt ist.
  • In dem Fall, daß ein CLV-Verfahren gewählt wird, bei dem die Drehgeschwindigkeit des Motors 4 abhängig von der Position des Aufzeichnungsmediums verändert wird, wird die Schwebehöhe konstant gemacht; es wird aber erforderlich, eine Positionserfassungseinrichtung vorzusehen. Man läßt den Kopf z.B. bezüglich der Rille nach links und rechts wobbeln, um den Laserstrahl zu führen, und zwar bei von den Positionen abhängigen Frequenzen, so daß die erfaßte Frequenz an die Motoransteuerung rückgekoppelt wird.
  • Der Schlitten 12 kann aus einem Material hergestellt sein, welches für einen bei der magnetischen Aufzeichnung verwendeten fliegenden Kopf zur Verfügung steht, wie etwa Mn-Zn- Ferrit, unter der Bedingung, daß es eine bestimmte Härte aufweist und nicht schwer ist. In diesem Fall ist die Genauigkeit wichtig, mit der der Schlitten, der Spiegel und die Objektivlinse 13 befestigt sind. Wenn z.B. die Objektivlinse bezüglich des Schlittens geneigt ist, wird der Brennpunkt verändert. Die Figuren 3A bis 3C zeigen ein Beispiel der Struktur des optischen Aufzeichnungskopfes 2, der eines der wichtigen technischen Elemente der Erfindung ist. Der Schlitten 12, die Objektivlinse 13 und der Spiegel 14 sind aus dem gleichen Material hergestellt. Durch Herstellen der Objektivlinse 13, des Spiegels 14 und des Schlittens 12 als Körper aus einem Block entsprechen den vorbestimmten Abmessungen kann nämlich das Problem gelöst werden, wie eine hohe Genauigkeit bei der Befestigung der Objektivlinse 13 an dem Schlitten 12 sichergestellt wird. Als Material stehen Glas und Plastik zur Verfügung. In dem Fall der Verwendung eines Materials, das relativ stark verschleißt, wie etwa Plastik, kann eine verschleißfeste Schicht 24, wie etwa ein DLC-Film, auf der Oberfläche des Schlittenabschnitts gebildet werden. Der Spiegel 14 kann durch ein Prisma ersetzt werden, das dazu dient, die möglichst effiziente Übertragung des eintreffenden Lichtes 9 zu der Objektivlinse 13 zu erlauben.
  • In den Figuren 1 und 2A sind ein Spurführungsmechanismus, ein Transportmechanismus für das Aufzeichnungsmedium, eine elektrische Schaltung u. dgl., die als Bestandteile der optischen Aufzeichnungsvorrichtung zwangsläufig benötigt werden, weggelassen; es versteht sich jedoch von selbst, daß diese Mechanismen und Schaltungen unverzichtbar sind.
  • Als nächstes wird das für die Erfindung grundlegende Aufzeichnungsmedium 1 in weiteren Einzelheiten beschrieben. Da bei der Erfindung der Schwebekopf als optischer Aufzeichnungskopf 2 verwendet wird, ist es eine wichtige Eigenschaft des Substrats 8, daß die Oberfläche optisch glatt ist und so unempfindlich wie möglich bezüglich Verkrümmungen, Verwerfungen u. dgl. ist. Zum Beispiel ist der Betrag der Verkrümmung vorzugsweise höchstens 50 µm oder kleiner. Daher ist es bevorzugt, von den gewöhnlich als optisches Aufzeichnungsmedium verwendeten Platten wie PMMA, Polycarbonat, Vinylchlorid, amorphes Polyolefin u. dgl. eine Platte aus amorphem Polyolefin zu verwenden. Besonders bevorzugt ist es, eine Platte aus Glas oder eine metallische Platte, wie etwa Platten aus Kupfer, Aluminium, Nickel od. dgl., zu verwenden. Nach dem Gesichtspunkt der Möglichkeit, die Rille 22 direkt auf der Oberfläche des Substrats auszubilden, ist die Glasplatte gegenüber der metallischen Platte vorteilhaft. Im Falle der metallischen Platte wird die Rille 22 z.B. mit dem 2P-Verfahren gebildet.
  • Es ist bevorzugt, daß der in der optischen Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung verwendete Aufzeichnungsfilm 10 im besonderen aus einem Phasenumwandlungsmaterial hergestellt ist. Andererseits sind solche Materialtypen für einen Aufzeichnungsfilm nicht geeignet, von denen durch die Einstrahlung des Lasers ein Bereich verdampft oder entfernt wird, so daß dort ein Loch gebildet wird. Dies liegt daran, daß der Aufzeichnungsfilm des Typs, bei dem die Löcher gebildet werden, nicht mit einer festen Schutzschicht 11 bedeckt werden kann, und zwar aus dem Gesichtspunkt des Aufzeichnungsmechanismus. Bei der optischen Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung besteht nämlich, da der Laserstrahl 9 von der Seite des Aufzeichnungsfilms 10 auf das optische Aufzeichnungsmedium 1 trifft, eine erhebliche Wahrscheinlichkeit, daß der optische Aufzeichnungskopf 2 mit dem Aufzeichnungsfilm 10 in Kontakt kommt, und unter der Annahme, daß der optische Aufzeichnungskopf 2 mit dem Aufzeichnungsfilm 10 in Kontakt kommt, werden die aufgezeichneten Daten ohne die Schutzschicht 11 leicht verloren gehen. Da ferner der Abstand zwischen der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums und dem optischen Aufzeichnungskopf sehr klein gemacht ist, ist es schwierig, einen dahingehenden Einfluß auszuschließen, daß das verdampfte Material dazu neigt, das optische System zu kontaminieren. Es ist vorzuziehen, daß der bei der Erfindung angewendete Aufzeichnungsfilm keine Deformation des Materials und keinen erheblichen Materialtransfer mit sich bringt und dazu in der Lage ist, mit einer Schutzschicht in direktem Kontakt ausgestattet zu werden, und im besonderen ist ein Film aus einem Phasenumwandlungsmaterial exzellent.
  • Das Aufzeichnungsmedium, bei dem ein eine Schutzschicht in direktem Kontakt damit verwendender Aufbau angewendet werden kann, kann zusätzlich zu dem Phasenumwandlungsmaterial auch aus einem photomagnetischen Aufzeichnungsmaterial hergestellt sein. Im Falle der photomagnetischen Aufzeichnung wird jedoch eine "Hilfsmagnetfelderzeugungsspule" zum Erzeugen eines großen Magnetfelds zusätzlich zu dem optischen Aufzeichnungskopf benötigt, um die Aufzeichnung und Wiedergabe durchzuführen, was dazu führt, daß der optische Aufzeichnungskopf groß wird. Obwohl verschiedene Vorschläge für ein Überschreibverfahren bekannt sind, erfordert ein die Modulation des magnetischen Kopfes verwendendes Verfahren ferner einen optischen Kopf und einen magnetischen Kopf, welche der oberen und der unteren Seite des Aufzeichnungsmediums gegenüberliegend angeordnet sind, was dazu führt, daß beide Oberflächen des Mediums aus den strukturellen Gründen nicht gleichzeitig verwendet werden können. Ferner erfordert ein Verfahren, das ein solches Aufzeichnungsmedium verwendet, das zwei gestapelte Aufzeichnungsschichten mit unterschiedlichen Charakteristiken beinhaltet, zusätzlich zu dem Aufzeichungskopf einen großen Magneten, wodurch es schwierig wird, die Gesamthöhe zu vermindern. Dies entspricht nämlich nicht der Aufgabe der Erfindung, die sich auf das Stapeln der Aufzeichnungsmedien richtet. In Anbetracht des Obigen ist insgesamt das Phasenumwandlungsmedium das geeignetste für das in der optischen Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung verwendete Aufzeichnungsmedium. Da es im Falle des Phasenumwandlungsaufzeichnungsmediums möglich ist, mittels des optischen Aufzeichnungskopfes allein zu überschreiben, kann die Vorrichtung selbst im Falle der Verwendung der gestapelten Aufzeichnungsmedien dünn ausgeführt werden.
  • Die auf der Aufzeichnungsschicht 20 gebildete Schutzschicht 11 kann aus einem Film aus Oxid, Nitrid, Sulfid, Selenat, Carbid oder einer Mischung daraus gebildet sein, welcher bei den konventionellen Aufzeichnungsmedien angewendet worden ist. Vorzuziehen ist es, einen Film mit großer Härte zu verwenden, wie etwa einen DLC(diamantartiger Kohlenstoff)-Film, einen CBN(kubisches Bornitrid)- und einen TiN(Titannitrid)- Film. Die Schutzschicht muß Experimenten zufolge eine Dicke von ungefähr 50 nm aufweisen. Eine kleinere Dicke als 50 nm führte zum Bruch der Aufzeichnungsschicht wegen Kontakt mit dem Kopf, und zwar unabhängig vom Material der Schutzschicht. Um die optische Glätte der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums, das mit der Schutzschicht gebildet wird, sicherzustellen, ist es einfach und praktisch, die Schicht mit Hilfe von Vakuumverdampfung, CVD, Sputtern od. dgl. zu bilden. Je dicker jedoch die Schutzschicht ist, um so größer ist die Beanspruchung wegen innerer Spannungen, die Risse erzeugen kann, und daher ist es vorzuziehen, die Dicke in einem Bereich von 0,1 µm bis etwa 100 µm höchstens festzusetzen. Es ist auch wirkungsvoll, die Oberfläche durch Bilden einer Harzschicht auf der Schutzschicht, etwa eines durch Ultraviolettstrahlung aushärtenden Harzes, mittels Aufschleudern od. dgl. weiter zu schützen. Andererseits hängt die obere Grenze der Filmdicke der Schutzschicht von der Größe (effektiver Durchmesser) und der N.A. der Objektivlinse ab. Wenn z.B. der effektive Durchmesser und die N.A. einer Linse, die in den bei der Erfindung verwendeten schwebenden optischen Kopf eingesetzt werden kann, in der Praxis ungefähr 1 mm bzw. 0,5 bis 0,9 sind, beträgt der Arbeitsabstand der Objektivlinse höchstens ungefähr einige hundert µm. Um den Laserstrahl auf die Aufzeichnungsfilmschicht zu fokussieren, wird die Dicke der Schutzschicht einschließlich der Dicke der aufgeschleuderten harzartigen Schicht auf höchstens einige hundert µm festgesetzt. Wenn die N.A. weiter erhöht wird, wird der Arbeitsabstand weiter vermindert, so daß die Dicke der Schutzschicht auch entsprechend weiter vermindert wird. Die Dicke der Schutzschicht ist bevorzugt kleiner oder gleich 100 µm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10 µm, um das Einplanen der Linse zu erleichtern.
  • Die Fig. 4A bis 4R zeigen praktischere Beispiele des bei der Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung verwendeten Aufzeichnungsmediums 4. Bei allen Beispielen sind die gleichen Muster zur Bezeichnung äquivalenter Bestandteile verwendet. Fig. 4A zeigt die einfachste Struktur, bei der nur die Aufzeichnungsschichten 10 auf entgegengesetzten Oberflächen des Substrats 8 gebildet sind. Die Aufzeichnungsschicht ist ein dünner Film aus einem Aufzeichnungsmaterial, das Phasenumwandlungen z.B. zwischen einer amorphen Phase und einer kristallinen Phase oder zwischen einer kristallinen Phase und einer anderen kristallinen Phase entsprechend den Bedingungen der Lasereinstrahlung zeigt, wie etwa ein Dünnfilm aus Materialien auf Te-Basis oder Se-Basis einschließlich Ge-Te, Ge- Te-Sn, Ge-Te-Sb, Ge-Te-Bi, Ge-Te-Sn-Au, Ge-Se-Te, Sb-Se, Sb- Se-Te, In-Te, Sb-Te, In-Se, In-Sb-Te, In-Sb-Se, In-Se-Tl, In- Se-Tl-Co, Ga-Te-Se, Pd-Te-Ge-Sb, Te-Ge-Sb-Co, Te-O-Ge-Sn, Te- O-Ge-Sn-Au und In-Te-Au, ein Dünnfilm aus Materialien auf Sb- Basis einschließlich Ga-Sb, In-Sb, Au-Sb, Ge-Sb, Cu-Sb, Bi-Sb, Zn-Sb und Ag-Sb und ein Dünnfilm der die Veränderung der Reflektivität zwischen einer Hochtemperaturphase und einer Niedertemperaturphase eines Metalls, etwa einer Ag-Zn-Legierung, nutzt, die auf eine Veränderung in der Bandstruktur zurückzuführen ist. Als ein Filmmaterial, das zum Überschreiben mit einem einzelnen Laserstrahl zur Verfügung steht, gibt es im besonderen die Materialien aus dem GeTe-System, GeSbTe-System, InSbTe-System, InSeTlCo-System, Ge-Sb-Te-Co-System, Pd- Ge-Sb-Te-System, SbSe-System und GaSb-System und im besonderen dem GeSbTe-System, die die gewünschte Anwendbarkeit zeigen.
  • Fig. 4C zeigt eine Struktur, bei der zwischen dem Substrat 8 und den entsprechenden Aufzeichnungsschichten Schichten aus einem Material mit höherem Schmelzpunkt als die Aufzeichnungsschichten 10, wie etwa dielektrische Schichten 25, gebildet sind. Fig. 4E zeigt eine Struktur, bei der die gleichen dielektrischen Schichten 25 auf den entgegengesetzten Seiten jeder Aufzeichnungsschicht 10 gebildet sind. Fig. 4G zeigt eine Struktur, bei der die dielektrischen Schichten 25 nur auf den Oberflächen der Aufzeichnungsschichten 10 gebildet sind. Im Fall, daß irgendeine Schicht zusätzlich auf die Aufzeichnungsschichten 10 aufgeschichtet wird, muß diese transparent bezüglich des verwendeten Lichtes sein. Die dielektrische Schicht 25 dient bei richtiger Wahl ihrer Filmdicke dazu, den Betrag der optischen Veränderung zwischen vor und nach der Aufzeichnung, etwa der Reflektivität, des Absorptionsfaktors u. dgl., zu optimieren, und sie kann aus einem Film aus einem Oxid gebildet werden, wie etwa SiO&sub2;, TiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2; und GeO&sub2;, einem Nitrid, wie etwa AlN, TiN, SiN, ZrN und BN, oder einem Chalkogenid, wie etwa ZnS und ZnSe, oder durch einen DLC-Film, wie zuvor erwähnt. In dem Fall, daß eine ausreichende Aufzeichnungsempfindlichkeit nicht erhalten werden kann, wird eine Schicht aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit zwischen der Aufzeichnungsschicht und dem Substrat 8 gebildet, um die Diffusion der Wärme zu dem Substrat zu unterdrücken. Zum Beispiel wird eine Schicht aus einem Harz, wie etwa Polystyren, mittels Aufschleudern oder einem ähnlichen Verfahren gebildet.
  • Fig. 4J zeigt eine Struktur, bei der eine reflektierende Schicht 26 zwischen dem Substrat 8 und jeder Aufzeichnungsschicht 10 gebildet ist, und Fig. 4Q zeigt eine Struktur, bei der die dielektrischen Schichten 25 auf den Oberflächen des in Fig. 4J gezeigten Aufzeichnungsmediums gebildet sind. Die reflektierende Schicht 26 dient zum Verbessern des Lichtabsorptionsfaktors der Aufzeichnungsschicht 10 und kann aus einem Film aus einem einfachen Metall, wie etwa Al, Au, Pd, Cu, Ti, Ni, Cr, Ge, Si, Fe, Sb, Sn, Ta und W, oder einem Film aus einer Legierung dieser Metalle gebildet sein.
  • Fig. 4L zeigt eine Struktur, bei der die dielektrischen Schichten 25 zwischen den reflektierenden Schichten 26 und den Aufzeichnungsschichten 10 angeordnet sind. Fig 4N zeigt eine Struktur, bei der die dielektrischen Schichten 25 ferner auf beiden Seiten der Oberflächen der Aufzeichnungsschichten 10 des in Fig. 4L gezeigten Aufzeichnungsmediums gebildet sind. Das Vorsehen der dielektrischen Schicht 25 zwischen der Aufzeichnungsschicht 10 und der reflektierenden Schicht 26 macht es möglich, den Abstand zwischen der Aufzeichnungsschicht 10 und der reflektierenden Schicht 26 zu verändern, so daß es möglich ist, die Diffusionsrate der Wärme von der Aufzeichnungssicht 10 zu der reflektierenden Schicht 26 zu steuern. Daher wird es möglich, die thermischen Eigenschaften genauso wie die optischen Eigenschaften zu optimieren.
  • Die Fig. 4B, 4D, 4F, 4H, 4K, 4M, 4P und 4R zeigen Strukturen, bei denen die Schutzschichten 11 in den in den Fig. 4A, 4C, 4E, 4G, 4J, 4L, 4N bzw. 4Q gezeigten Strukturen gebildet sind.
  • Die Aufzeichnungsschicht kann auch in einer sogenannten Matrixstruktur gebildet sein. Fig. 5 zeigt eine Skizze der Matrixstruktur.
  • Genauer gesagt ist ein erstes Material 27, wie etwa das oben erwähnte Phasenumwandlungsmaterial, das für eine reversible Umwandlung oder eine irreversible Umwandlung zwischen einer Mehrzahl erfaßbarer Zustände bei der Veränderung der Lasereinstrahlungsbedingungen ausgelegt ist, in Form von kleinen Partikeln in einem zweiten Material 28 verstreut, welches optisch transparent ist und einen höheren Schmelzpunkt als das erste Material hat, um einen Informationsaufzeichnungsdünnfilm als dünnen Aufzeichnungsfilm in der in Fig. 5 gezeigten Struktur zu ergeben. Das erste Material, das im wesentlichen zur Aufzeichnung von Information beiträgt, ist in dem zweiten Material mit dem höheren Schmelzpunkt eingeschlossen, so daß es möglich ist, das erste Material von der äußeren Atmosphäre zu isolieren, ohne irgendeine spezielle Schutzschicht zu verwenden. Die Dicke beträgt höchstens ungefähr 500 nm. Es ist natürlich auch möglich, die Schutzschichten, die verschleißfesten Schichten, die reflektierenden Schichten und die dielektrischen Schichten hinzuzufügen, die in Zusammenhang mit den obigen Ausführungsbeispielen gezeigt und beschrieben worden sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das zuvor erwähnte Phasenumwandlungsmaterial als das die Aufzeichnungsschicht bildende erste Material 27 aus verschiedenen Gesichtspunkten besonders nützlich, nämlich indem es beim Aufzeichnen keinerlei begleitende Formveränderung zeigt, indem die entgegengesetzten Oberflächen gleichzeitig verwendet werden können und indem die gleichen Wirkungen wie die eines homogenen Körpers erwartet werden können, selbst wenn es in dem anderen Material verstreut ist. Das zweite Material 28, in dem das Phasenumwandlungsmaterial verstreut ist, ist aus der Gruppe von Materialien, die einen höheren Schmelzpunkt als der des ersten Materials 27 und einen hohen Siedepunkt haben und bei der Wellenlänge der verwendeten Lichtquelle optisch transparent sind und eine große Härte zeigen, ausgewählt. Zieht man in Betracht, daß der Schmelzpunkt des ersten Materials 27 höchstens 800 ºC beträgt, sollte der Schmelzpunkt des zweiten Materials 27 (richtig: 28) auf eine höhere Temperatur als 800 ºC festgesetzt werden, womit die folgenden Materialien verwendbar sind. Es können nämlich verwendet werden ein Oxid, wie etwa SiO&sub2;, TiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2;, GeO&sub2; und Ta&sub2;O&sub5;, ein Nitrid, wie etwa AlN, SiN, TiN, ZrN und BN, ein Chalkogenid, wie etwa ZnS und ZnSe, ein Carbid, wie etwa SiC, ein DLC(diamantartiger Kohlenstoff)- Film, ein CBN(kubisches Bornitrid)-Film und eine Mischung der obigen Materialien, wie etwa ein ZnS-SiO&sub2;-System.
  • Praktischere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden beschrieben.
    • Ausführungsbeispiel 1
  • Der Aufzeichnungsmediumabschnitt hatte eine gestapelte Struktur aus fünf Schichten. Jedes Substrat war aus einer Glasplatte von 130 mm Durchmesser und 1 mm Dicke gebildet, und auf deren entgegengesetzten Oberflächen wurden Spurführungsrillen mit einer Tiefe von 72 nm und einer Breite von 0,6 µm spiralförmig mit einem Abstand von 1,5 µm gebildet. Die Windungsrichtungen der Spiralen auf der oberen und der unteren Oberfläche des Substrats wurden einander entgegengesetzt gewählt. Dies erleichtert den parallelen Zugriff auf die obere und die untere Oberfläche jedes Mediums. Jede der Aufzeichnungssichten wurde aus einem aus in einer Mischung aus ZnS und SiO&sub2; als zweites Material verstreuten feinen Partikeln aus Sb&sub2;Te&sub3; als erstes Material zusammengesetzten Material gebildet, wobei die Volumina des ersten und des zweiten Materials im Verhältnis 50 % : 50 % standen. Das Sputtern wurde in einer Atmosphäre aus Argongas mit auf einem Target aus ZnS-SiO&sub2; angeordneten Platten aus Sb&sub2;Te&sub3; durchgeführt, wodurch ein Film von ungefähr 2100 nm Dicke gebildet wurde. Der Aufzeichnungsfilm wurde im amorphen Zustand gebildet. Die Aufzeichnungsmedien wurden auf der Drehwelle des Motors mit Schrauben fest angebracht, wobei ein Abstand von 4 mm zwischen benachbarten Oberflächen freigelassen wurde, um einen aus fünf Schichten und zehn Oberflächen gestapelten Aufzeichnungsmediumabschnitt zu bilden. Über jeder Aufzeichnungsoberfläche wurde ein aus dem Schlitten, einer Objektivlinse von 0,6 N.A. und einem Ablenkprisma gebildeter optischer Aufzeichnungskopf angeordnet. Als Lichtquelle wurde eine Laserdiode mit der Wellenlänge 780 nm verwendet. Es wurde eine kompakte Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Gesamtdicke von nur 25 mm realisiert. Die Kapazität wurde um zumindest das Zehnfache der der konventionellen Vorrichtung erhöht, und zwar verglichen bezüglich der Anzahl der Aufzeichnungsoberflächen. Wenn der mit dem Aufzeichnungsmediumabschnitt verbundene Motor mit einer Geschwindigkeit von 1.800 rpm (Umdrehungen pro Minute) gedreht wurde, schwebte jeder Kopf auf eine Höhe von ungefähr 20 µm (bei einer dem Aufzeichnungsdurchmesser von 100 mm entsprechenden Position), um die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Überschreiboperationen nach der im folgenden beschriebenen Prozedur auszuführen.
  • 1) Auf die Aufzeichnungsoberfläche wurde ein Laserstrahl mit einer Ausgangsleistung von 20 mW kontinuierlich eingestrahlt. Im Ergebnis wurde eine Kristallisation des bestrahlten Abschnitts zu einer Spur mit hohem Reflexionsfaktor bewirkt.
  • 2) Auf die Spur mit der erhöhten Reflektivität wurde ein Laserstrahl eingestrahlt und dabei mit einer Frequenz von 5 MHz zwischen 20 mW und 10 mW moduliert. Im Ergebnis wurde der mit der höheren Ausgangsleistung bestrahlte Abschnitt in den amorphen Zustand umgewandelt und somit seine Reflektivität vermindert, wodurch die Aufzeichnung durchgeführt wurde. Der beschriebene Abschnitt wurde mit einer Einstrahlung eines Laserstrahls mit einer Ausgangsleistung von 1 mW zur Wiedergabe gebracht. Als Resultat wurde ein wiedergegebenes Signal mit einem C/N-Verhältnis (Zählrate/Rauschrate) von 50 dB erhalten.
  • 3) Auf die oben erwähnte beschriebene Spur wurde ein Laserstrahl eingestrahlt und dabei bei einer Frequenz von 2 MHz zwischen 20 mW und 10 mW moduliert. Im Ergebnis wurde der mit der höheren Ausgangsleistung bestrahlte Abschnitt gleichermaßen in den amorphen Zustand umgewandelt und damit seine Reflektivität vermindert, der mit der niedrigeren Ausgangsleistung bestrahlte Abschnitt wurde jedoch durch Kristallisation zur Erhöhung seiner Reflektivität gebracht, wodurch das Wiederbeschreiben mit Informationen durchgeführt wurde. Der wiederbeschriebene Abschnitt wurde durch eine Bestrahlung mit deinem Laserstrahl mit einer Ausgangsleistung von 1 mW zur Wiedergabe gebracht. Als Resultat wurde bestätigt, daß eine Signalkomponente von 5 MHz um 30 dB vermindert wurde und eine Signalkomponente von 2 MHz mit einem C/N-Verhältnis von 50 dB aufgezeichnet wurde.
    • Ausführungsbeispiel 2
  • Es wurde eine Vorrichtung hergestellt, bei der die im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel 1 beschriebene Aufzeichnungsvorrichtung in einem luftdichten Kasten eingeschlossen wurde. Der luftdichte Kasten wurde mit Stickstoffgas gefüllt. Diese Vorrichtung wurde in einer Umgebung mit einer Temperatur von 80 ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 80 % zusammen mit der Vorrichtung aus dem Ausführungsbeispiel 1 aufbewahrt, und alle hundert Stunden wurden Wiederbeschreibtests ausgeführt. Als Resultat wurde bestätigt, daß die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels 2 im wesentlichen dieselben Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Wiederbeschreiboperationen selbst fünftausend Stunden später durchführen konnte, im Gegensatz zu der Vorrichtung aus Ausführungsbeispiel 1, bei der das C/N-Verhältnis bei der zweitausend Stunden später ausgeführten Wiederbeschreiboperation etwas vermindert war. Zum Vergleich mit der Erfindung wurde als Experiment eine Vorrichtung hergestellt, bei der die Aufzeichnungsschichten des Aufzeichnungsmediums jeweils aus einer homogenen Schicht aus Sb&sub2;Te&sub3; gebildet waren, und es wurden die gleichen Tests durchgeführt. Als Resultat waren die Charakteristiken schon ungefähr fünfhundert Stunden später verschlechtert.
    • Ausführungsbeispiel 3
  • Der Aufzeichnungsmediumabschnitt hatte eine gestapelte Struktur aus fünf Schichten. Jedes Substrat war aus einer Glasplatte von 130 mm Durchmesser und 1 mm Dicke gebildet und auf deren entgegengesetzten Oberflächen wurden Spurführungsrillen mit einer Tiefe von 72 nm und einer Breite von 0,5 µm spiralförmig mit einem Abstand von 1,2 µm gebildet. Die Windungsrichtungen der Spiralen auf der oberen und der unteren Oberfläche des Substrats wurden einander entgegengesetzt gewählt. Jedes Aufzeichnungsmedium wurde durch der Reihe nach auf dem Substrat Aufschichten einer reflektierenden Au-Schicht von 50 nm Dicke, einer dielektrischen ZnS-SiO&sub2;-Schicht von 100 nm Dicke,einer Ge&sub2;&sub1;Sb&sub2;&sub5;Te&sub5;&sub4;-Aufzeichnungschicht von 20 nm Dicke und einer dielektrischen ZnS-SiO&sub2;-Schicht von 200 nm Dicke gebildet, und ferner wurde eine DLC-Schutzschicht von 5 µm darauf gebildet. Die reflektierende Schicht, die dielektrische Schicht und die Aufzeichnungschicht wurden mittels Sputtern in einer Atmosphäre aus Argongas gebildet. Die Schutzschicht wurde mittels eines Plasma-ECR-Verfahrens gebildet. Der Aufzeichnungsfilm wurde im amorphen Zustand gebildet. Die Aufzeichnungsmedien wurden auf der Drehwelle des Motors mit Schrauben fest angebracht, wobei ein Abstand von 3 mm zwischen benachbarten Oberflächen freigelassen wurde, um einen aus fünf Schichten und zehn Oberflächen gestapelten Aufzeichnungsmediumabschnitt zu bilden. Über jeder Aufzeichnungsoberfläche wurde ein aus dem Schlitten, einer Objektivlinse mit einer N.A. von 0,75 und einem Ablenkprisma aufgebauter optischer Aufzeichnungskopf angeordnet. Eine Laserdiode mit der Wellenlänge 780 nm wurde als Lichtquelle verwendet. Es wurde eine kompakte Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Gesamtdicke von nur 40 mm in dem Zustand, in dem das Ganze in einem luftdichten Kasten aus Edelstahl eingeschlossen war, realisiert. Die Aufzeichnungskapazität pro Oberfläche betrug 1,5 GByte, so daß die Aufzeichnungskapazität der Vorrichtung 15 GByte betrug, wodurch es möglich wurde, die On-line-Kapazität mehr als zehnfach im Vergleich zur konventionellen Vorrichtung zu erhöhen. Wenn der mit dem Aufzeichnungsmediumabschnitt verbundene Motor mit einer Geschwindigkeit von 3600 rpm gedreht wurde, schwebte jeder Kopf in einer Höhe von ungefähr 30 µm (bei einer dem Aufzeichnungsdurchmesser von 100 mm entsprechenden Position), um die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Wiederbeschreiboperationen gleichzeitig auf den zehn Oberflächen nach der im folgenden beschriebenen Prozedur auszuführen.
  • 1) Auf jede Aufzeichnungsoberfläche wurde ein Laserstrahl mit einer Ausgangsleistung von 10 mW kontinuierlich eingestrahlt. Im Ergebnis wurde der bestrahlte Abschnitt zu einer Spur mit hoher Reflektivität kristallisiert.
  • 2) Auf die Spur mit der erhöhten Reflektivität wurde ein Laserstrahl eingestrahlt und dabei mit einer Frequenz von 10 MHz zwischen 20 mW und 10 mW moduliert. Im Ergebnis wurde der mit der höheren Ausgangsleistung bestrahlte Abschnitt in den amorphen Zustand umgewandelt und somit seine Reflektivität vermindert, wodurch die Aufzeichnung durchgeführt wurde. Der beschriebene Abschnitt wurde mit einer Einstrahlung eines Laserstrahls mit einer Ausgangsleistung von 2 mW zur Wiedergabe gebracht. Als Resultat wurde ein wiedergegebenes Signal mit einem C/N-Verhältnis von 55 dB erhalten.
  • 3) Auf die oben erwähnte beschriebene Spur wurde ein Laserstrahl eingestrahlt und dabei bei einer Frequenz von 7 MHz zwischen 20 mW und 10 mW moduliert. Im Ergebnis wurde der mit der höheren Ausgangsleistung bestrahlte Abschnitt gleichermaßen in den amorphen Zustand umgewandelt und damit seine Reflektivität vermindert, der mit der niedrigeren Ausgangsleistung bestrahlte Abschnitt wurde jedoch zur Erhöhung seiner Reflektivität kristallisiert, wodurch das Wiederbeschreiben mit Informationen durchgeführt wurde. Der wiederbeschriebene Abschnitt wurde durch eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl mit einer Ausgangsleistung von 2 mW zur Wiedergabe gebracht. Als Resultat wurde bestätigt, daß eine Signalkomponente von 10 MHz zum Löschen um 35 dB vermindert wurde und eine Signalkomponente von 7 MHz mit einem C/N-Verhältnis von 55 dB aufgezeichnet wurde.
    • Ausführungsbeispiel 4
  • Die Aufzeichnung eines NTSC-Digitalvideosignals wurde unter Verwendung der optischen Aufzeichnungsvorrichtung aus dem Ausführungsbeispiel 3 durchgeführt. Ein NTSC-Digitalsignal mit 120 Mbps wurde in zehn Kanäle aufgeteilt und auf jeder Aufzeichnungsoberfläche parallel aufgezeichnet. Als Resultat wurde bestätigt, daß das Videosignal aufgezeichnet werden konnte.
    • Ausführungsbeispiel 5
  • Der Aufzeichnungsmediumabschnitt hatte eine gestapelte Struktur aus zehn Schichten. Jedes Substrat war aus einer Aluminiumplatte von 86 mm Durchmesser und 0,5 mm Dicke gebildet, und auf deren entgegengesetzten Oberflächen wurden Spurführungsrillen mit einer Riefe von 72 nm und einer Breite von 0,5 µm spiralförmig mit einem Abstand von 1,2 µm gebildet. Die Windungsrichtungen der Spiralen auf der oberen und der unteren Oberfläche des Substrats wurden einander entgegengesetzt gewählt. Jedes Aufzeichnungsmedium wurde durch der Reihe nach Aufschichten eines ZnS-SiO&sub2;-Mischfilms von 100 nm Dicke, eines Ge&sub2;&sub1;Sb&sub2;&sub5;Te&sub5;&sub4;-Films von 20 nm Dicke und eines ZnS-SiO&sub2;-Mischfilms von 200 nm Dicke gebildet, und ferner wurde eine DLC- Schutzschicht von 5 µm darauf gebildet. Die jeweiligen Schichten der Aufzeichnungsschicht wurden mittels Sputtern in einer Atmosphäre aus Argongas gebildet. Die Schutzschicht wurde mittels eines Plasma-ECR-Verfahrens gebildet. Der Aufzeichnungsfilm wurde im amorphen Zustand gebildet. Die Aufzeichnungsmedien wurden auf der Drehwelle des Motors mit Schrauben fest angebracht, wobei ein Abstand von 3 mm zwischen benachbarten Oberflächen freigelassen wurde, um einen aus zehn Schichten und zwanzig Oberflächen gestapelten Aufzeichnungsmediumabschnitt zu bilden. Über jeder Aufzeichnungsoberfläche wurde ein aus dem Schlitten, einer Objektivlinse mit einer N.A. von 0,75 und einem Ablenkprisma aufgebauter optischer Aufzeichnungskopf angeordnet. Eine Laserdiode mit der Wellenlänge 780 nm wurde als Lichtquelle verwendet. Es wurde eine kompakte Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Gesamtdicke von nur 40 mm in dem Zustand, in dem das Ganze in einem luftdichten Kasten aus Edelstahl eingeschlossen war, realisiert. Die Aufzeichnungskapazität pro Oberfläche betrug 200 MByte, so daß die Aufzeichnungskapazität der Vorrichtung 4 GByte betrug, wodurch es möglich wurde, die On-line-Kapazität um mehr als das Zehnfache im Vergleich zur konventionellen Vorrichtung zu erhöhen. Wenn der mit dem Aufzeichnungsmediumabschnitt verbundene Motor mit einer Geschwindigkeit von 2400 rpm gedreht wurde, schwebte jeder Kopf auf eine Höhe von ungefähr 15 µm (bei einer dem Aufzeichnungsdurchmesser von 60 mm entsprechenden Position), um die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Wiederbeschreiboperationen nach der im folgenden beschriebenen Prozedur auszuführen.
  • 1) Auf die Aufzeichnungsoberfläche wurde ein Laserstrahl mit einer Ausgangsleistung von 8 mW kontinuierlich eingestrahlt. Im Ergebnis wurde der bestrahlte Abschnitt zu einer Spur mit hoher Reflektivität kristallisiert.
  • 2) Auf die Spur mit der erhöhten Reflektivität wurde ein Laserstrahl eingestrahlt und dabei mit einer Frequenz von 5 MHz zwischen 15 mW und 8 mW moduliert. Im Ergebnis wurde der mit der höheren Ausgangsleistung bestrahlte Abschnitt in den amorphen Zustand umgewandelt und somit seine Reflektivität vermindert, wodurch die Aufzeichnung durchgeführt wurde. Der beschriebene Abschnitt wurde mit einer Einstrahlung eines Laserstrahls mit einer Ausgangsleistung von 1 mW zur Wiedergabe gebracht. Als Resultat wurde ein wiedergegebenes Signal mit einem C/N-Verhältnis von 50 dB erhalten.
  • 3) Auf die beschriebene Spur wurde ein Laserstrahl eingestrahlt und dabei bei einer Frequenz von 2 MHz zwischen 15 mW und 8 mW moduliert. Im Ergebnis wurde der mit der höheren Ausgangsleistung bestrahlte Abschnitt gleichermaßen in den amorphen Zustand umgewandelt und damit sein Reflexionsfaktor vermindert, der mit der niedrigeren Ausgangsleistung bestrahlte Abschnitt wurde jedoch zur Erhöhung seiner Reflektivität kristallisiert, wodurch das Wiederbeschreiben mit Informationen durchgeführt wurde. Der wiederbeschriebene Abschnitt wurde durch eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl mit einer Ausgangsleistung von 1 mW zur Wiedergabe gebracht. Als Resultat wurde bestätigt, daß eine Signalkomponente von 5 MHz um 35 dB vermindert wurde und eine Signalkomponente von 2 MHz mit einem C/N-Verhältnis von 50 dB aufgezeichnet wurde.
    • Ausführungsbeispiel 6
  • Der Aufzeichnungsmediumabschnitt hatte nur ein einzelnes Aufzeichnungsmedium. Das Substrat wurde aus einer amorphen Polyolefinplatte von 130 mm Durchmesser und 1,5 mm Dicke gebildet, in deren entgegengesetzten Oberflächen Spurführungsrillen mit einer Tiefe von 72 nm und einer Breite von 0,5 µm spiralförmig mit einem Abstand von 1,2 µm gebildet wurden. Die Windungsrichtungen der Spiralen auf der oberen und der unteren Oberfläche des Substrats wurden einander entgegengesetzt gewählt. Jede Aufzeichnungsschicht wurde durch der Reihe nach Stapeln eines ZnS-Films von 100 nm Dicke, eines Ge&sub2;Sb&sub2;Te&sub5;- Films von 20 nm Dicke, eines ZnS-Films von 200 nm Dicke und eines Au-Films von 50 nm Dicke gebildet. Ferner wurde eine DLC-Schutzschicht von 5 µm darauf gebildet. Die entsprechenden Schichten der Aufzeichnungsschicht wurden mittels Sputtern in einer Atmosphäre aus Argongas gebildet. Die Schutzschicht wurde mittels eines Plasma-ECR-Verfahrens gebildet. Der Aufzeichnungsfilm wurde im amorphen Zustand gebildet. Über jeder Aufzeichnungsoberfläche wurde ein aus dem Schlitten, einer Ojektivlinse mit 0,75 N.A. und einem Ablenkprisma aufgebauter optischer Aufzeichnungskopf angeordnet. Eine Laserdiode mit der Wellenlänge 780 nm wurde als Lichtquelle verwendet. Es wurde eine sehr kompakte Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Gesamtdicke von nur 10 mm in dem Zustand, in dem das Ganze in einen luftdichten Kasten aus Edelstahl eingeschlossen war, realisiert. Die Aufzeichnungskapazität pro Oberfläche betrug 1 GByte, so daß die Aufzeichnungskapazität der Vorrichtung 2 GByte betrug. Wenn der mit dem Aufzeichnungsmediumabschnitt verbundene Motor mit einer Geschwindigkeit von 2400 rpm gedreht wurde, schwebte jeder Kopf auf eine Höhe von ungefähr 25 µm (bei einer dem Aufzeichnungsdurchmesser von 60 mm entsprechenden Position), um die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Wiederbeschreiboperationen nach der gleichen Prozedur auszuführen, wie in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen 1 und 3 beschrieben.
  • Wie oben beschrieben ist es mit der Erfindung möglich, eine optische Aufzeichnungsvorrichtung zu realisieren, deren Aufzeichnungs- und On-line-Kapazitäten im Vergleich zu der konventionellen optischen Aufzeichnungsvorrichtung der gleichen Größe um mehr als das Zehnfache erhöht sind.

Claims (10)

1. Optische Aufzeichnungsvorrichtung mit zumindest einem Aufzeichnungsmedium (1), das ein Einzelplattensubstrat (8) und einen Aufzeichnungsfilm (10) darauf aufweist, der dazu in der Lage ist, aufgrund von Lasereinstrahlung optische erfaßbare Umwandlungen zwischen einer Mehrzahl Zustände zu erzeugen;
einer Einrichtung (4) zum Drehen des Aufzeichnungsmediums (1); und
zumindest einem optischen Kopf (2) vom schwebenden Typ, der über einer jeweiligen Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (1) so schwebt, daß er einen bestimmten Abstand davon einhält, und durch den ein Laserstrahl das Aufzeichnungsmedium (1) bei dessen Drehung in einer festgelegten Richtung durch die Dreheinrichtung (4) bestrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl (6) von Aufzeichnungsmedien vorgesehen ist, wobei der Aufzeichnungsfilm (1) auf beiden Seiten jedes Aufzeichnungsmediums vorgesehen ist; wobei jeder Aufzeichnungsfilm (1) eine Mischung ist aus einem ersten Material (27), das optisch erfaßbare Umwandlungen zwischen der Mehrzahl Zustände erzeugt, und einem zweiten Material (28), das für den Laserstrahl optisch transparent ist und einen höheren Schmelzpunkt als der des ersten Materials aufweist; wobei das zweite Material (28) in sich das erste Material (27) als kleine Partikel enthält; wobei der optische Kopf (2) vom schwebenden Typ einer aus einer Mehrzahl Köpfe ist, so daß auf jeder Seite des Aufzeichnungsmediums entsprechende Köpfe vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mehrzahl Aufzeichnungsmedien (1) in einem Stapel angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem luftdichten Kasten (3) zum Unterbringen der Mehrzahl Aufzeichnungsmedien, der Dreheinrichtung (4) und der optischen Köpfe (2).
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Oberfläche jedes Substrats eine kontinuierliche Rille oder eine Reihe aus Signalgrübchen, die entlang einer Spirallinie angeordnet sind, zum Führen des Laserstrahls zu einer gewünschten Position aufweist, wobei die Richtungen der Spirallinien auf den oberen und den unteren Oberflächen der Mehrzahl Aufzeichnungsmedien jeweils die gleichen sind und die Richtungen der Spirallinien auf den oberen und den unteren Oberflächen einander entgegengesetzt sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Dreheinrichtung (4) für eine konstante Relativlineargeschwindigkeit der Mehrzahl Aufzeichnungsmedien bezüglich der optischen Köpfe (2) sorgt, und zwar unabhängig von den Positionen der optischen Köpfe.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das erste Material (27) eines ist, welches reversible Phasenumwandlungen zwischen einer Phase im thermischen Gleichgewicht und einer Phase im thermischen Ungleichgewicht oder zwischen einer Phase im thermischen Ungleichgewicht und einer anderen Phase im thermischen Ungleichgewicht erzeugt, und zwar entsprechend den Bedingungen der Lasereinstrahlung.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die reversible Phasenumwandlung zwischen einer amorphen Phase und einer kristallinen Phase des Aufzeichnungsfilms (10) erzeugt wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der jeder optische Kopf (2) einen Schlitten (12), eine Objektivlinse (13) und ein Ablenkungsprisma oder einen Spiegel (14) aufweist, die alle aus dem gleichen Material in einem Körper aus einem Block hergestellt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die numerische Apertur der Objektivlinse größer oder gleich 0,6 ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die den Aufzeichnungsmedien zugewandten Oberflächen der Schlitten (12) mit aus diamantartigem Kohlenstoff hergestellten Dünnfilmen (24) beschichtet sind.
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