DE69030960T2

DE69030960T2 - Optisches Aufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE69030960T2
Application number: DE69030960T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Gotoh; Sadao Mizuno; Isao Satoh; Noboru Yamada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: EP0410704B1; DE69022792D1; EP0410704A3; EP0410704A2; KR950001234B1; DE69030960D1; CA2022005C; EP0639830B1; US5255260A; CA2022005A1; DE69022792T2; EP0639830A1; KR910003612A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Aufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen von Informationen auf ein Aufzeichnungsmedium unter Verwendung von Energiestrahlen hoher Dichte, etwa Laserstrahlen.
Ein wiederbeschreibbares optisches Aufzeichnungsmedium kann mit einer sehr viel höheren Dichte als ein wiederbeschreibbares magnetisches Aufzeichnungsmedium zur Aufzeichnung beschrieben werden; jedoch ist gegenwärtig die Online-Kapazität der gesamten Vorrichtung, d.h. die einem gleichzeitigen Zugriff zugängliche Aufzeichnungskapazität, ungefähr die gleiche wie bei einer magnetischen Festplattenvorrichtung. Daher besteht das Bedürfnis nach einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung mit einer höheren Online-Kapazität.
Bisher ist unabhängig von der Entwicklung von Aufzeichnungsmaterialien ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem Aufzeichnungsmarkierungen so dicht wie möglich aufgezeichnet werden, und zwar auf der Basis des gegenwärtigen Bit-um-Bit- Aufzeichnungsverfahrens, das Wärmemodusaufzeichnungsmaterialien verwendet, um die Aufzeichnungsdichte in einer Oberfläche zu erhöhen. Zum Beispiel ist ein Verfahren bekannt (US-A-4,569,038), bei dem die Form einer Rille zum Führen des Lichts so ausgelegt ist, daß der Einfluß des reflektierten Lichts von benachbarten Rillen vermindert wird, um dadurch den Abstand der Aufzeichnungsrillen zu verkleinern. Mit diesem Verfahren kann der Spurabstand jedoch bestenfalls auf die Hälfte des gegenwärtigen Abstands eingeschränkt werden, weil es wegen eines erhöhten Übersprechens unmöglich ist, ihn kleiner zu machen.
Als weiteres Verfahren zum Erhöhen der Aufzeichnungsdichte unter Verwendung eines konventionellen Aufzeichnungsmediums ist allgemein ein Verfahren bekannt, bei dem die Wellenlänge eines Laserstrahls, ungefähr 80 nm gegenwärtig, auf z.B. 70 nm, 60 nm, ... , verkürzt wird, oder die numerische Apertur (N.A.) einer Objektivlinse, gegenwärtig ungefähr 0,5, erhöht wird auf z.B. 0,6, 0,7,..., so daß die Größe der Aufzeichnungsmarkierungen vermindert wird, um dadurch die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen. Das erstgenannte Verfahren hängt jedoch von der Entwicklung eines Hochleistungs- Kurzwellenlängen-Halbleiterlasers ab, während das letztgenannte Verfahren das Problem hat, daß die existierende optische Aufzeichnungstechnik, etwa die Fokusservoeinstellung, einschließlich der Struktur des Aufzeichnungsmediums und der Struktur des Aufzeichnungskopfes nicht anwendbar ist, 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 für den gleichzeitigen Zugriff verfügbaren Aufzeichnungsoberflächen erhöht unter Verwendung eines Aufzeichnungskörpers mit einer Vielzahl von gestapelten Magnetaufzeichnungsmedien und für die entsprechenden Oberflächen angeordneten Magnetköpfen, wodurch die Online-Kapazität erhöht wird. Auch im Gebiet der optischen Aufzeichnungsvorrichtungen ist eine Vorrichtung des sogenannten "Jukebox"-Typs bereits kommerzialisiert worden, bei der nach Bedarf ein Aufzeichnungsmedium aus einem eine Vielzahl von Aufzeichnungsmedien lagernden Lager herausgenommen wird. Bei dieser Vorrichtung ist die Online-Kapazität jedoch durch die Kapazität eines einzelnen Aufzeichnungsmediums begrenzt, was zu dem Problem führt, daß der Zugriff Zeit erfordert. Ferner ist die Vorrichtung zu groß, um beispielsweise in einen Personal Computer eingebaut zu werden. Insbesondere ist es schwierig, die Größe der Vorrichtung zu vermindern, wenn man annimmt, daß die gestapelte Struktur unter Verwendung der bestehenden optischen Aufzeichnungsköpfe und optischen Aufzeichnungsmedien gebildet ist, was zur praktischen Undurchführbarkeit führt. In anderen Worten, weist die konventionelle optische Aufzeichnungsvorrichtung das Problem auf, daß, weil die Größe des optischen Aufzeichnungskopfes viel größer als die des magnetischen Aufzeichnungskopfes ist, die Dicke (Höhe) der Vorrichtung zwangsläufig in erheblichem Umfang erhöht wird, und zwar schlicht durch einfaches Stapeln der konventionellen optischen Aufzeichnungsmedien und optischen Aufzeichnungsköpfe Es ist insbesondere schwierig, die Kapazität durch Stapeln wie bei magnetischen Platten nur mit einfacher Verwendung der konventionellen Techniken zu vergrößern.
Die US-A4,633,450 offenbart eine optische Vorrichtung mit einem Aufzeichnungsmedium, einer Einrichtung zum Drehen des Aufzeichnungsmediums und einem in einem konstanten Abstand von dem Aufzeichnungsmedium gehaltenen optischen Kopf vom Schwebetyp.
Das IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 15, Nr.2, Juli 1972, Seiten 494, 495, offenbart eine optische Lesevorrichtung mit einem Stapel rotierender optischer Aufzeichnungsmedien, von denen jedes mit einem Laser bestrahlt wird, um Daten auf die Medien zu schreiben oder von ihnen zu lesen.
Die Patent Abstracts von Japan, Band 13, Nr.85 (P-834), 27.02.89 und die JP-A- 63268144 offenbaren eine doppelseitige optische Informationsträgerscheibe mit optischtransparenten Schutzschichten.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine optische Aufzeichnungsvorrichtung anzugeben, die eine im Vergleich zu der konventionellen Vorrichtung um mehr als eine Größenordnung vergrößerte Online-Kapazität erzielt, während sie, wie oben beschrieben, verschiedene sonst einem Kapazitätsanstieg bei konventionellen Vorrichtungen beeinträchtigende Einschränkungen überwindet.
Die Merkmale der Erfindung sind definiert in Anspruch 1.
Vorzugsweise sind die Aufzeichnungsmedien gestapelt, um einen Aufzeichnungskörper zu bilden.
Um einen gleichzeitigen Zugriff auf beide Oberflächen des Aufzeichnungsmediums durchzuführen, ist das Substrat vorzugsweise mit kontinuierlichen Spiralrillen oder Reihen aus Punkten, die jeweils entlang einer Spirallinie auf beiden Oberflächen angeordnet sind, gebildet, wobei die Windungsrichtungen der Spiralen auf der oberen und der unteren Oberfläche des Mediums einander entgegengesetzt sind. Es ist bevorzugt, daß bei Stapelung der Aufzeichnungsmedien die Richtungen der Spiralen auf den oberen Oberflächen und auf den unteren Oberflächen der Medien jeweils separat die gleichen sind, und die Richtungen der Spiralen auf der oberen und der unteren Oberfläche jedes Mediums einander entgegengesetzt sind.
Ferner wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein optischer Aufzeichnungskopf des Schwebetyps verwendet, der in einen stationären Teil mit einer Laserlichtquelle und einem Fotodetektor und einen beweglichen Teil mit einem schwebenden Schlitten, einer Objektivlinse und einem Spiegel geteilt ist, wobei nur der bewegliche Teil an jeder Aufzeichnungsoberfläche angeordnet ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß die numerische Apertur der Objektivlinse größer oder gleich 0,6 ist. Es ist ferner bevorzugt, daß der Schlitten, die Objektivlinse und der Spiegel (das Prisma) in einem Monoblockkörper gebildet sind. Dies erleichtert die Einstellung des optischen Aufzeichnungskopfes. Zusätzlich beinhaltet die Erfindung eine Einrichtung zum Drehen des Aufzeichnungsmediums und des Aufzeichnungskörpers. Es ist bevorzugt, daß eine beispielhafte Maßnahme zum Konstanthalten der Schwebehöhe des Kopfes eine sogenannte CLV-Ansteuereinrichtung ist, mit der die Linergeschwindigkeit des Kopfes bezüglich der Drehung des Aufzeichnungsmediums in jeder Position des Aufzeichnungsmediums konstantgehalten wird.
Es ist ferner bevorzugt, daß das Aufzeichnungsmedium, der Aufzeichnungskörper und der optische Aufzeichnungskopf insgesamt in einem luftdichten Kasten eingeschlossen sind, der von der äußeren Atmosphäre isoliert ist.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau wird es möglich, den Aufzeichnungskörper mit einer Vielzahl von gestapelten optischen Aufzeichnungsmedien in einer praktischen Grtße in einem Geh use einzuschließen, während es erleichtert wird, eine Objektivlinse mit hoher numerischer Apertur einzusetzen, wodurch eine Erhöhung der Online- Kapazität der optischen Aufzeichnungsvorrichtung um mehr als eine Größenordnung im Vergleich mit der konventionellen Vorrichtung möglich wird.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Ansicht, die den Grundaufbau einer Vorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2A ist eine Ausschnittsseitenansicht, die als Einzelheit eine erfindungsgemäße optische Aufzeichnungsvorrichtung zeigt;
Fig. 2B ist eine Ansicht, die ein Aufzeichnungsmedium zeigt, das ein Element der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsvorrichtung ist;
die Fig. 3A und 3C sind eine Seitenansicht, eine Frontansicht bzw. eine Draufsicht, die einen beweglichen Teil eines optischen Aufzeichnungskopfes der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsvorrichtung zeigen; und
die Fig. 4A bis 4R sind Ansichten, die verschiedene Beispiele eines bei der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsvorrichtung anwendbaren Aufzeichnungsmediums zeigen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 illustriert diagrammartig den Aufbau einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind ein optisches Aufzeichnungsmedium 1 und optische Aufzeichnungsköpfe 2 als in einer Reihenfolge gestapelt und insgesamt in einem luftdichten Kasten 3 eingeschlossen gezeigt. Jedes Aufzeichnungsmedium weist ein Substrat mit Aufzeichnungsfilmen auf, die für die Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationssignalen durch Einstrahlung von Laserstrahlen zur Verfügung stehen, und ist an einer direkt mit einem Motor 4 verbundenen Drehwelle 5 angebracht, wie im einzelnen im Zusammenhang mit einem späteren Ausführungsbeispiel beschrieben. Jedes Aufzeichnungsmedium ist an seinen beiden Seiten mit dünnen schwebenden optischen köpfen ausgestattet, die bei der Drehung des Aufzeichnungsmediums einem Luftwiderstand ausgesetzt sind, um mit einem bestimmten Abstand von den entsprechenden Oberflächen des optischen Aufzeichnungsmediums zu schweben, wie auch im Zusammenhang mit dem späteren Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben.
Jedes Aufzeichnungsmedium 1 weist ein Substrat auf, das aus einer einzelnen Platte und auf den entgegengesetzten Oberflächen des Substrats gebildeten Aufzeichnungsschichten gebildet ist, so daß die Aufzeichnung und Wiedergabe von der Seite der Aufzeichnungsfilme auf jedem Aufzeichnungsmedium aus durchgeführt werden. Die Verwendung des einfachen Plattensubstrats trägt bei zur Verminderung der Dicke und des Gewichts pro Platte des Aufzeichnungsmediums. In Fig. 1 ist ein Aufzeichnungskörper 6 mit einer gestapelten Struktur mit vier Aufzeichnungsmedien 1 und acht optischen Aufzeichnungsköpfen 2 illustriert; es versteht sich jedoch von selbst, daß der Aufzeichnungskörper zweckentsprechend auch 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 Metallplatte einer Dicke von nur ungefähr 0,3 mm verwendbar. Eine Glasplatte oder eine Kunststoffplatte einer Dicke von mindestens ungefähr 0,5 mm ist ebenfalls anwendbar, und die größte Dicke beträgt nur ungefähr 2 mm. Der optische Aufzeichnungskopf ist getrennt in einen beweglichen Teil und einen stationären Teil. Da der bewegliche Teil eine Dicke von ungefähr 1 bis 4 mm hat und in einer Höhe von nur ungefähr einigen hundert µm über das Aufzeichnungsmedium gleitet, benötigt er kaum Platz. Daher kann der Abstand zwischen benachbarten Medien auf höchstens 5 mm eingestellt werden. Es ist insbesondere möglich, eine Vorrichtung mit einer Standardhöhe (42 mm), die Halbhöhe genannt wird, mit einem Aufzeichnungskörper mit der Stapeistruktur und mit ungefähr vier bis zehn Aufzeichnungsmedien auszurüsten und eine Vorrichtung einer Standhöhe (84 mm), die Vollhöhe genannt wird, mit einem Aufzeichnungskörper mit der Stapelstruktur und mit ungefähr acht bis zwanzig Aufzeichnungsmedien auszurüsten. Dies erlaubt eine erhebliche Erhöhung der Kapazität der Vorrichtung um mehr als das Zehnfache. Ferner wird es durch das Vorsehen eines unabhängigen optischen Aufzeichnungskopfes für jede Oberfläche der Aufzeichnungsschichten möglich, einen gleichzeitigen Zugriff auf die entsprechenden Oberflächen vorzunehmen, um die sogenannte Online-Kapazität um mehr als das Zehnfache zu erhöhen.
Es ist zu bevorzugen, daß die erfindungsgemäße optische Aufzeichnungsvorrichtung nicht durch Umgebungseinflüsse wie z.B. Staub, Wind und Feuchtigkeit beeinträchtigt wird. Es ist daher bevorzugt, die Vorrichtung in dem luftdichten Kasten eingeschlossen zur Isolierung von dem oben beschriebenen äußeren Einfluß zu verwenden. Der luftdichte Kasten ist aus einem Metall- oder Kunststoffmaterial hergestellt, und der Innenraum des luftdichten Kastens ist von der äußeren Atmosphäre vollständig isoliert, so daß er mit einem Edelgas, etwa Stickstoff und Argon, gefüllt werden kann. Es ist ferner möglich, Reinluft durch einen Filter zu zirkulieren Ferner kann im Fall der genannten Struktur eine Verschlechterung des Aufzeichnungsmediums wegen Feuchtigkeit, Oxidation und dergl. verringert werden, was zu einem höheren Freiheitsgrad bei der Planung bzw. dem Entwurf des Mediums führt.
Anhand Fig. 2A werden die Funktionen der die erfindungsgemäße optische Aufzeichnungsvorrichtung bildenden Elemente in weiteren Einzelheiten beschrieben. Obwohl in dieser Figur ein einfaches Aufzeichnungsmedium verwendet wird, gilt die Erklärung genauso auf andere Fälle, bei denen eine Vielzahl von Aufzeichnungsmedien verwendet wird. Ein optisches Aufzeichnungsmedium 1, das ein Substrat 8, auf dem Substrat 8 gebildete Aufzeichnungsfilme 10 zur Erzeugung von optisch erfaßbaren Veränderungen bei Einstrahlung von Laserstrahlen 9 und Schutzschichten 11 dafür aufweist, ist an einer direkt mit einem Motor 4 verbundenen Drehwelle 5 angebracht, so daß es mit der Drehung des Motors 4 gedreht wird. Über den entgegengesetzten Oberflächen des optischen Aufzeichnungsmediums 1 sind bewegliche Teile der optischen Aufzeichnungsköpfe 2 angeordnet. Der bewegliche Teil jedes optischen Aufzeichnungskopfes 2 ist gebildet aus einem Schlitten 12, der zum Umwandeln des Luftwiderstandes in eine Schwebekraft dient, einer Objektivlinse 13 und einem Spiegel 14 und wird bei der Drehung des Aufzeichnungsmediums 1 durch eine Luftschicht einer Dicke von einigen µm bis einigen hundert µm zum Schweben über der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums gebracht. Der bewegliche Teil des optischen Aufzeichnungskopfes 2 ist an einem Arm 5 befestigt, um insgesamt von einem Linermotor (nicht gezeigt) in jede beliebige Position auf dem Aufzeichnungsmedium 1 bewegt zu werden.
Von einem in dem stationären Teil des optischen Aufzeichnungskopfes 2, der außerhalb des äußersten Randbereichs des Aufzeichnungsmediums 1 befestigt ist, angeordneten Halbleiterlaser 16 wird ein Laserstrahl 9 emittiert und durch ein Linsensystem 17 geschickt, um ein paralleler Laserstrahl 9 zu werden, der auf den Spiegel 14 trifft. Der Laserstrahl 9 wird mit Hilfe des Spiegels 14 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 gesendeten Informationssignalen moduliert. Auf dem Aufzeichnungsmedium 1 werden den Signalen entsprechende Aufzeichnungsmarkierungen gebildet. Bei der Wiedergabe der aufgezeichneten Signale strahlt der Halbleiterlaser 16 bei verminderter Ausgangsleistung. Ein von dem Aufzeichnungsmedium 1 reflektierter Lichtstrahl 14 wird durch eine λ/4-Platte 19, einen Polarisationsstrahlteiler 18 und eine Linse 20, die im Lichtweg angeordnet sind, auf einen außerhalb des äußersten Randbereichs des Aufzeichnungsmediums befestigten Fotodetektor 21 gebündelt. Der Fotodetektor 21 liest dann die Veränderung der Ausgangsleistung.
Fig. 2B zeigt die Struktur des Aufzeichnungsmediums, das ein Element der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsvorrichtung bildet. Das Substrat 1 ist auf seinen Oberflächen mit kontinuierlichen Spiraillen 22 zum Zweck der Spurführung der Aufzeichnungs- und Wiedergabestrahlen bei der Aufzeichnung und Wiedergabe versehen. Die Windungsrichtungen der Spirairillen in der oberen und in der unteren Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 1 sind einander entgegengesetzt, um einen gleichzeitig Zugriff auf beide Oberflächen zu ermöglichen. Dementsprechend werden bei der Drehung des Aufzeichnungsmediums 1 die optischen Aufzeichnungsköpfe 2 an den gegenüberliegenden Seiten in der gleichen Richtung bewegt, wodurch der gleichzeitige Zugriff auf die obere und die untere Oberfläche z.B. des einfachen Aufzeichnungsmediums 1 erleichtert wird. Insbesondere sind an einem-gemeinsamen Arm 15 zwei optische Aufzeichnungsköpfe 2 jeweils für die Verwendung mit der oberen Oberfläche bzw. die Verwendung mit der unteren Oberfläche angebracht, um einen Zugriff auf die entsprechenden Positionen auf der oberen und der unteren Oberfläche des Aufzeichnungsmediums durchführen zu können. Im Fall der Stapelung des Aufzeichnungsmediums 1 können alle optischen Aufzeichnungsköpfe 2 leicht einen gleichzeitigen Zugriff auf die entsprechenden Positionen auf allen Aufzeichnungsmediumoberflächen durchführen, indem eine Vielzahl von Armen z.B. auf einer gemeinsamen Verschiebeeinrichtung angebracht wird.
Wenn bei praktischen Anwendungen jede Aufzeichnungsoberfläche an ihrem äußeren Randbereich mit einem Verzeichnisbereich der aufgezeichneten Daten versehen ist, wird es möglich, sie gleichzeitig zu suchen, um die Aufzeichnung und Wiedergabe der Daten zu erleichtern. in diesem Fall können zwei Sätze von Verschiebeeinrichtungen vorgesehen sein, um einen unabhängigen Zugriff auf die oberen und die unteren Oberflächen der Aufzeichnungsmedien durchzuführen. In diesem Fall sind die oberen und die unteren Oberflächen des Aufzeichnungsmediums mit linkshändigen bzw. rechtshändigen Spiralrillen ausgebildet (die umgekehrte Kombination ist auch verwendbar). Als alternative Einrichtung zum Führen des Laserstrahls können zuvor konzentrische Kreisrillen oder eine Reihe von entlang einer Spirallinie angeordneten Signalpunkten gebildet werden. Die Spiralrille ist jedoch wegen ihrer hohen Abstandsgenauigkeit (pitch accuracy) bei der Rillenformatierung bevorzugt.
Das Aufzeichnungsmedium 1 ist an der Drehwelle 5 z.B. mit einer an ihrer Mitte angebrachten Metalnabe 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 bringt den beweglichen Teil des optischen Aufzeichnungskopfes 2 zum Aufschweben über und Entlangschweben längs der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 1. Der optische Aufzeichnungskopf schwebt hoch, wenn die Relativgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums 1 bezüglich des optischen Aufzeichnungskopfes 2 hoch ist, und schwebt nicht so hoch, wenn die Relativgeschwindigkeit niedrig ist. Es stellt sich heraus, daß eine Schwebehöhe von ungefähr 2 bis 3 µm erhalten werden kann bei einer Lineargeschwindigkeit von ungefähr 5 m/s. Wenn die Objektivlinse 13 zuvor in der Höhe in solcher Weise eingestellt ist, daß eine Fokalebene der Objektivlinse 13 mit der Aufzeichnungsfilmoberfläche zusammentrifft, kann der Laserstrahl, ohne daß eine genaue Fokusservosteuerung notwendig wäre, auf die Aufzeichnungsschicht 10 fokussiert werden. Wenn die Schwebehöhe abhängig von dem Aufbau des Schlittens 12 gewählt wird, kann der Abstand zwischen Objektivlinse 13 und der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 1 auf kleinstenfalls ungefähr einige µm eingestellt werden, so daß es möglich wird, eine Linse mit kurzer Brennweite zu verwenden. Zum Beispiel wird es möglich, eine Objektivlinse einer numerischen Apertur von 0,6 bis 0,9 anstelle einer konventionellen Linse mit einer numerischen Apertur von ungefähr 0,5 zu verwenden, wodurch auch die Aufzeichnungsdichte verbessert wird.
In dem Fall, daß das sogenannte CAV-Verfahren gewählt wird, bei dem die Rotationszahl des Aufzeichnungsmediums 1 konstant gemacht wird, variiert die Relativgeschwindigkeit des optischen Aufzeichnungskopfes 2 bezüglich der Aufzeichnungsmediumoberfläche abhängig von der Position und damit auch in entsprechender Weise die Schwebehöhe. In dem Fall, daß eine Veränderung der Höhe die Schärfentiefe der Objektivlinse 13 überschreitet, wird es erforderlich, eine Fokusservosteuerung durchzuführen, etwa den Divergenzwinkel des Laserstrahls 9 entsprechend dem Resultat der erfaßten Menge des reflektierten Lichts 14 zu verändern. Dies kann z.B. erzielt werden durch Verändern des Abstandes zwischen dem Halbleiterlasser 16 und einer Kollimatorlinse 17, die in dem stationären Teil des optischen Aufzeichnungskopfes angeordnet sind. Insbesondere wird die Kollimatorlinse 17, wenn die Aufzeichnung auf dem äußeren Randbereich des Aufzeichnungsmediums 1 durchgeführt wird, von dem Halbleiterlaser 16 weg gehalten, so daß der Halbleiteraser 16 etwa außerhalb der Fokalebene der Linse 17 angeordnet ist. Der Laserstrahl 9 trifft mit einer leichten Divergenzneigung auf die Objektivlinse 8 auf, so daß der Brennpunkt entfernt wird. Wenn andererseits die Aufzeichnung auf dem Innenrandbereich durchgeführt wird, wird die Kollimatorlinse 17 auf den Halbleiterlaser 16 zu bewegt, so daß der Halbleiterlaser 16 etwas innerhalb der Fokalebene der Linse 17 liegt. Der Laserstrahl 9 trifft mit einer leichten Konvergenzneigung auf die Objektivlinse 13 auf, so daß der Brennpunkt angenähert wird. Die Linse kann mit einem gewöhnlichen Linsenantriebsverfahren bewegt werden, wie z.B. das, bei dem die Linse an einem Betätigungselement 23 unter Verwendung einer Schwingspule od.dgl. befestigt ist.
In dem Fall, daß ein CLV-Verfahren gewählt wird, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 4 abhängig von der Position auf dem Aufzeichnungsmedium variiert, wird die Schwebehöhe konstant gemacht, jedoch wird es erforderlich, eine Positionserfassungseinrichtung vorzusehen. Zum Beispiel läßt man den Kopf bezüglich der Rille nach links und rechts wobbeln, um den Laserstrahl bei von den Positionen abhängigen Frequenzen zu führen, so daß die erfaßte Frequenz zu der Motoransteuerung rückgekoppelt wird.
Der Schlitten 12 kann aus einem Material hergestellt sein, das für einen bei der magnetischen Aufzeichnung verwendeten "Frying"-Kopf zur Verfügung steht, etwa Mn- Zn-Ferrit, und zwar unter der Bedingung, daß es eine gewisse Härte hat 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 dem Schlitten geneigt ist, ist der Brennpunkt verändert. Die Fig. 3A bis 3C illustrieren ein Beispiel der Struktur des optischen Aufzeichnungskopfes 2, der eines der wichtigen technischen Elemente dieser Erfindung ist. Der Schlitten 12, die Objektivlinse 13 und der Spiegel 14 sind aus dem gleichen Material hergestellt. insbesondere kann durch Ausbilden der Objektivlinse 13, des Spiegels 14 und des Schlittens 12 als Monoblockkörper nach vorbestimmten Dimensionen das Problem gelöst werden, wie eine hohe Genauigkeit der Befestigung der Objektivlinse 13 an dem Schlitten 12 sichergestellt wird. Als Material stehen Glas und Kunststoff zur Verfügung. Im Fall der Verwendung eines relativ abnutzungsempfindlichen Materials, etwa Kunststoff, kann eine abnutzungsbeständige Schicht 24, etwa ein DLC-Film, auf der Oberfläche des Schlittenbereichs gebildet werden. Der Spiegel 14 kann durch ein Prisma ersetzt sein, das dazu dient, eine möglichst effektive Übertragung des auftreffenden Lichtes zu der Objektivlinse 13 zu erlauben.
In den Fig. 1 und 2A sind ein Spurführungsmechanismus, ein Transportmechanis für das Aufzeichnungsmedium, eine elektrische Schaltung und dergl. weggelassen, die als Bauteile der optischen Aufzeichnungsvorrichtung zwangsläufig notwendig sind; es versteht sich jedoch von selbst, daß diese Mechanismen und Schaltungen zwangsläufig sind.
Als nächstes wird das Aufzeichnungsmedium 1 als Element dieser Erfindung in weiteren Einzelheiten beschrieben. Da erfindungsgemäß der Schwebekopf als optischer Aufzeichnungskopf 2 verwendet wird, ist es wichtig, als Eigenschaft des Substrats 8, daß die Oberfläche optisch glatt ist und möglichst wenig zu Wellungen, Störungen und dgl. neigt. Zum Beispiel ist der Betrag der Wellung vorzugsweise kleiner oder gleich höchstens 50 µm. Es ist daher bevorzugt, unter den gewöhnlich als optische Aufzeichnungsmedien verwendeten Materialien, nämlich Schichten aus PMMA, Polycarbonat, Vinylchlorid, amorphem Polyolefin und dgl., eine Schicht aus amorphern Polyolefin zu verwenden. Weiter bevorzugt ist die Verwendung einer Glasschicht oder einer Metallschicht, etwa von Schichten aus Kupfer, Aluminium, Nickel od.dgl. . Vom Gesichtspunkt der Möglichkeiten zur Herstellung der Rille 22 direkt auf der Oberfläche des Substrats aus ist die Glasschicht besser als die Metallschicht. Im Fall der Metallschicht wird die Rille 22 z.B. durch das 2P-Verfahren gebildet.
Es ist bevorzugt, daß der bei der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsvorrichtung verwendete Aufzeichnungsfilm 10 speziell aus einem Phasenveränderungsmaterial hergestellt ist. Andererseits sind solche Materialtypen für den Aufzeichnungsfilm nicht geeignet, bei denen ein Teil durch die Einstrahlung des Laserstrahls verdampft oder entfernt wird, um an diesen Stellen Löcher zu bilden. Dies liegt daran, daß der Aufzeichnungsfilm des mit den Löchern gebildeten Typs nicht mit einer festen Schutzschicht 11 abgedeckt werden kann, und zwar aus dem Gesichtspunkt des Aufzeichnungsmechanismus heraus. Und zwar besteht bei der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsvorrichtung, weil der Laserstrahl 9 von der Seite des Aufzeichnungsfilms 10 des optischen Aufzeichnungsmediums 1 her auftrifft, eine gute Möglichkeit, daß der optische Aufzeichnungskopf 2 in Kontakt mit dem Aufzeichnungsfilm 10 kommt, und unter der Annahme, daß der Aufzeichnungskopf 2 in Kontakt mit dem Aufzeichnungsfilm 10 kommt, werden die aufgezeichneten Daten ohne Schutzschicht 11 leicht verlorengehen. Da ferner der Abstand zwischen der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums und dem optischen Aufzeichnungskopf sehr klein gemacht ist, ist es schwierig, Beeinträchtigungen dahingehend zu vermeiden, daß das verdampfte Material zur Kontamination des optischen Systems neigt. Es ist bevorzugt, daß der bei dieser Erfindung verwendete Aufzeichnungsfilm keine Deformation des Materials oder irgendeinen erheblichen Materialtransport zeigt und in direktem Kontakt mit einer Schutzschicht versehen werden kann, und insbesondere ist ein Film aus einem Phasenveränderungsmaterial hervorragend.
Das Aufzeichnungsmedium, bei dem ein Aufbau mit einer Schutzschicht in direktem Kontakt damit verwendet werden kann, kann zusätzlich zu dem Phasenveränderungsmaterial auch aus einem fotomagnetischen Aufzeichnungsmaterial hergestellt sein. Jedoch ist im Fall der fotomagnetischen Aufzeichnung eine "Hilfsmagnetfelderzeugungsspule" zum Erzeugen eines großen Magnetfelds zusätzlich zu dem optischen Aufzeichnungskopf erforderlich, um die Aufzeichnung und Wiedergabe auszuführen, was zu einer Vergrößerung des optischen Aufzeichnungskopfs führt. Obwohl verschiedene Vorschläge für ein Überschreibverfahren bekannt sind, erfordert ferner ein Verfahren unter Verwendung der Modulation des magnetischen Kopfes einen optischen Kopf und einen magnischen Kopf, die der oberen und der unteren Seite des Aufzeichnungsmediums gegenüberliegen, was dazu führt, daß beide Oberflächen des Mediums aus strukturellen Gründen nicht gleichzeitig verwendet werden können. Ferner erfordert ein ein Aufzeichnungsmedium mit zwei gestapelten Aufzeichnungsschichten verschiedener Charakteristiken verwendendes Verfahren einen großen Magnet zusätzlich zu dem Aufzeichnungskopf, was es erschwert, die Gesamthöhe zu vermindern. Insbesondere ist es nicht geeignet im Hinblick auf die Aufgabe dieser Erfindung, die sich auf das Stapeln der Aufzeichnungsmedien richtet. insgesamt ist in Anbetracht des Obigen das Phasenveränderungsmedium das geeignetste Aufzeichnungsmedium für die Verwendung mit der erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsvorrichtung. Im Fall des Phasenveränderungsaufzeichnungsmediums kann die Vorrichtung, da ein "berschreiben mit Hilfe des optischen Autzeichnungskopfes allein möglich ist, auch unter Verwendung eines gestapelten Aufzeichnungsmediums dünn gemacht werden.
Die auf der Aufzeichnungschicht 20 gebildete Schutzschicht 11 kann aus einem Film aus Oxid, Nitrid, Sulfid, Selenat, Carbid oder einer Mischung daraus gebildet sein, die bei konventionellen Aufzeichnungsmedien verwendet worden sind. Es ist bevorzugt, einen Film mit hoher Härte zu verwenden, etwa einen DLC-Film (diamantartiger Kohlenstoff), einen c-BN-Film (kubisches Bornitrid) und ein TiN-Film (Titannitrid). Nach experimentellen Ergebnissen muß die Schutzschicht eine Dicke von ungefähr 50 nm haben. Eine geringere 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, die mit der Schutzschicht versehen ist, sicherzustellen, ist es einfach und bequem, die Schicht mit Hilfe von Vakuumverdampfung, CVD, Sputtern od. dgl. zu bilden. Mit zunehmender Dicke der Schutzschicht erzeugt jedoch die größere Dehnung bzw. Stauchung wegen innerer Spannungen Risse, und daher ist es bevorzugt, die Dicke in einem Bereich von 0,1 µm bis höchtens ungefähr 100 µm zu wählen. Es ist auch sinnvoll, die Oberfläche zusätzlich durch Ausbildung einer Kunststoffschicht auf der Schutzschicht zu schützen, etwa aus ultraviolett-aushärtendem Harz, und zwar mit Hilfe einer Schleuderbeschichtung od. dgl. Andererseits hängt der obere Grenzwert der Filmdicke der Schutzschicht von der Größe (wirksamer Durchmesser) und der numerischen Apertur der Objektivlinse ab. Wenn z.B. der wirksame Durchmesser und die numerische Apertur einer Linse, die in den bei dieser Erfindung verwendeten schwebenden optischen Kopf gesetzt werden kann, in der Praxis ungefähr 1 mm bzw. 0,5 bis 0,9 ist, beträgt der Arbeitsabstand der Objektivlinse höchstens einige 100 µm. Dementsprechend wird, um den Laserstrahl auf die Aufzeichnungsfilmschicht zu fokussieren, die Dicke der Schutzschicht einschließlich der Dicke der Schleuderbeschichtungsharzschicht auf höchstens einige 100 µm eingestellt. Wenn die numerische Apertur weiter erhöht wird, nimmt der Arbeitsabstand weiter ab, so daß auch die Dicke der Schutzschicht entsprechend weiter reduziert wird. Die Dicke der Schutzschicht ist vorzugsweise kleiner oder gleich 100 µm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 10 µm, um die Linsenplanung zu erleichtern.
Die Fig. 4A bis 4R illustrieren praktischere Beispiele für das bei der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsvorrichtung verwendete Aufzeichnungsmedium 4. In allen Beispielen sind die gleichen Muster verwendet, um äquivalente Bestandteile zu symbolisieren. Fig. 4A illustriert die einfachste Struktur, bei der auf den entgegengesetzten Oberflächen des Substrats 8 nur auf die Aufzeichnungsschichten 10 gebildet sind. Die Aufzeichnungsschicht ist ein Dünnfilm aus einem Aufzeichnungsmaterial, das entsprechend den Lasereinstrahlungsbedingungen Phasenveränderungen z.B. zwischen einer amorphen Phase und einer kristallinen Phase oder zwischen einer kristallinen Phase und einer anderen kristallinen Phase zeigt, etwa ein Dünnfilm aus Te-basierenden Materialien, Se-basierenden Materialien, 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 Sb-basierenden Materialien einschließlich Ga-Sb, In-Sb, Au-Sb, Ge-Sb, Cu-Sb, Bi-Sb, Zn-Sb und Ag-Sb, und eine Dünnfilm, der die Veränderung der Reflektivität zwischen einer Hochtemperaturphase und einer Niedertemperaturphase eines Metalls wegen der Veränderung in der Bandstruktur nutzt, etwa eine Ag-Zn- Legierung. Insbesondere stehen als Filmmaterial für das Überschreiben mit einem einzigen Laserstrahl Materialien aus dem GeTe-System, dem GeSbTe-System, dem InSbTe- System, dem InSeTlCo-System, dem Ge-Sb-Te-Co-System, dem Pd-Ge-Sb-Te-System, dem SbSe-System und dem GaSb-System und insbesondere dem GeSbTe-System zur Verfügung und zeigen die erwünschte Verwendbarkeit.
Fig. 4C illustriert eine Struktur, bei der zwischen dem Substrat 8 und den entsprechenden Aufzeichnungsschichten 10 Matenalschichten mit höherem Schmelzpunkt als die Aufzeichnungsschichten 10, etwa dielektrische Schichten 25, gebildet sind. Fig. 4E illustriert eine Struktur, bei der die gleichen dielektrischen Schichten 25 auf den entgegengesetzten Seiten jeder der Aufzeichnungsschichten 10 gebildet sind. Fig. 4G illustriert eine Struktur, bei der die dielektrischen Schichten 25 auf den Oberflächen nur der Aufzeichnungsschichten 10 gebildet sind. In dem Fall, daß auf die Aufzeichnungsschichten 10 eine weitere Schicht laminiert wird, ist es erforderlich, daß sie für das verwendete Licht transparent ist. Die dielektrische Schicht 25 dient bei richtiger Auswahl ihrer Filmdicke zur Optimierung des Betrags der optischen Veränderung zwischen vor und nach der Aufzeichnung, etwa der Reflektivität, des Absorptionsfaktors und dergl., und kann aus einem Film aus einem Oxid, etwa SiO&sub2;, TiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2; und GeO&sub2;, einem Nitrid, etwa AlN, TiN, SiN, ZrN und BN, oder einem Chalcogenid, etwa ZnS und ZnSe, oder dem zuvor erwähnten DLC-Film gebildet sein. Wenn eine ausreichende Aufzeichnungsempfindlichkeit nicht erhalten werden kann, wird zwischen der Aufzeichnungsschicht 10 und dem Substrat 8 eine Schicht aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit gebildet, um die Diffusion der Wärme in das Substrat zu unterdrücken. Zum Beispiel wird eine Kunststoffschicht, etwa Polystyren, mit Hilfe der Schleuderbeschichtung oder einem ähnlichen Verfahren, gebildet.
Fig. 4J illustriert eine Struktur, bei der zwischen dem Substrat 8 und jeder der Aufzeichnungsschichten 10 eine Reflexionsschicht 26 gebildet ist, und Fig. 4Q illustriert eine Struktur, bei der auf den Oberflächen des in Fig. 4J gezeigten Aufzeichnungsmediums dielektrische Schichten 25 gebildet sind. Die Reflexionsschicht 26 dient zur Verbesserung des Lichtabsorptionsfaktors der Aufzeichnungsschicht 10 und kann gebildet sein aus einem Film aus einem einfachen Metall, etwa Al, Au, Pd, Cu, Ti, Ni, Cr, Ge, Si, Fe, Sb, Sn, Ta oder W oder einem Film aus einer Legierung dieser Metalle.
Fig. 4L illustriert eine Struktur, bei der die dielektrischen Schichten 25 zwischen die Reflexionsschichten 26 und die Aufzeichnungsschichten 10 zwischengelegt sind. Fig. 4N illustriert eine Struktur, bei der die dielektrischen Schichten 25 ferner auf den Oberflächen der Aufzeichnungsschichten 10 des in Fig. 4L gezeigten Aufzeichnungsmediums gebildet sind. Die dielektrische Schicht 25 zwischen der Aufzeichnungsschicht 10 und der Reflexionsschicht 26 vorzusehen, ermöglicht es, den Abstand zwischen der Aufzeichnungsschicht 10 und der Reflexionsschicht 26 zu verändern, so daß es möglich wird, die Diffusionsrate der Wärme aus der Aufzeichnungsschicht 10 in die Reflexionsschicht 26 zu steuern. Daher wird es möglich, die thermischen Eigenschaften sowie die optischen Eigenschaften zu optimieren.
Die Fig. 4B, 4D, 4F, 4H, 4K, 4M, 4P und 4R illustrieren Strukturen, in denen die Schutzschichten 11 in den in den Fig. 4A, 4C, 4E., 4G, 4J, 4L, 4N bzw. 4Q gezeigten Strukturen gebildet sind.
Es werden nun praktischere Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Der Aufzeichnungsmediumabschnitt hatte eine Stapelstruktur von fünf Schichten. Jedes Substrat war durch eine Glasschicht von 130 mm Durchmesser und 1 mm Dicke gebildet, und auf seinen 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 den oberen und den unteren Oberflächen des Substrats wurden einander gegengesetzt gewählt. Jedes Aufzeichnungsmedium wurde gebildet durch der Reihenfolge nach auf dem Substrat Aufschichten einer Au-Reflexionsschicht von 50 nm Dicke, einer ZnS-SiO&sub2;-Dielektrikumsschicht von 100 nm Dicke, einer Ge&sub2;&sub1;Sb&sub2;&sub5;Te&sub5;&sub4;-Aufzeichnungsschicht von 20 nm Dicke und einer ZnS-SiO&sub2;-Dielektrikumsschicht von 200 nm Dicke, und ferner wurde darauf eine DLC- Schutzschicht von 5 µm gebildet. Die Reflexionsschicht, die dielektrische Schicht und die Aufzeichnungsschicht wurden mit Hilfe von Sputtern in einer Argongasatmosphäre gebildet. Die Schutzschicht wurde mittels einem Plasma-ECR-Verfahren gebildet. Der Aufzeichnungsfilm wurde im amorphen Zustand gebildet. Die Aufzeichnungsmedien wurden an der Drehachse mit Schrauben fest angebracht, wobei zwischen benachbarten Oberflächen ein Abstand von 3 mm gelassen wurde, um einen Fünfschicht- und Zehnoberflächenstapel-Aufzeichnungsmediumabschnitt zu bilden. Ein durch den Schlitten, eine Objektivlinse mit einer numerischen Apertur von 0,75 und ein Ablenkungsprisma gebildete Aufzeichnungskopf wurde über jeder Aufzeichnungsoberfläche angeordnet. Eine Laserdiode mit der Wellenlänge 780 nm wurde als Lichtquelle verwendet. 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, wurde realisiert. Die Aufzeichnungskapazität pro Oberfläche betrug 1,5 GByte, so daß die Aufzeichnungskapazität der Vorrichtung 15 GByte betrug, wodurch eine Erhöhung der Online-Kapazität um viel mehr als das Zehnfache der konventionellen Vorrichtung ermöglicht wurde. Wenn der mit dem Aufzeichnungsmediumabschnitt verbundene Motor mit einer Geschwindigkeit von 3.600 UpM gedreht wurde, schwebte jeder Kopf auf einer Höhe von ungefähr 30 µm (in einer dem Aufzeichnungsdurchmesser 100 mm entsprechenden Position), um die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Überschreiboperationen auf den zehn Oberflächen gleichzeitig durch die im folgenden beschriebene Prozedur auszuführen.
1. Auf jede Aufzeichnungsoberfläche wurde ein Laserstrahl mit einer Ausgangsleistung von 10 mW kontinuierlich eingestrahlt. Im Ergebnis kristallisierte der bestrahlte Bereich, um eine Spur hoher Reflektivität zu bilden.
2. Auf die Spur mit der erhöhten Refektivität wurde ein Laserstrahl eingestrahlt, während er mit einer Frequenz von 10 MHz zwischen 20 mW und 10 mW moduliert wurde. Im Ergebnis wurde der mit der höheren Ausgangsleistung bestrahlte Bereich in den amorphen Zustand gebracht, um seine Reflektivität zu verändern, wodurch die Aufzeichnung bewirkt wurde. Der Aufzeichnungsbereich wurde mit einer Bestrahlung mit einem Laserstrahl bei einer Ausgangseistung von 2 mW wiedergegeben. Im Ergebnis wurde ein Wiedergabesignal mit einem CN-Verhältnis von 55 dB erhalten.
3. Auf die Aufzeichnungsspur wurde ein Laserstrahl gestrahlt, während er mit einer Frequenz von 7 MHz zwischen 20 mW und 10 mW moduliert wurde. Im Ergebnis wurde der mit der höheren Ausgangseistung bestrahlte Bereich gleichermaßen in den amorphen Zustand gebracht, um seine Reflektivität zu vermindern; jedoch wurde der mit der niedrigeren Ausgangsleistung bestrahlte Bereich kristallisiert, um seine Reflektivität zu erhöhen, wodurch das Wiederbeschreiben von Informationen ausgeführt wurde. Der wiederbeschriebene Bereich wurde mit einer Bestrahlung mit einem Laserstrahl bei einer Ausgangsleistung von 2 mW wiedergegeben. im Ergebnis wurde festgestellt, daß eine Signalkomponente von 10 MHz zur Löschung um 35 dB vermindert wurde, und eine Signalkomponente von 7 MHz mit einem CN-Verhältnis von 55 dB aufgezeichnet wurde.

Ausführungsbeispiel 2

Ein NTSC-Digitalvideosignal wurde unter Verwendung der optischen Aufzeichnungsvorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1 aufgezeichnet. Ein NTSC-Digitalsignal mit 120 Mbps wurde in zehn Kanäle unterteilt und parallel auf jede Aufzeichnungsoberfläche aufgezeichnet. Im Ergebnis wurde festgestellt, daß das Videosignal aufgezeichnet werden konnte.

Ausführungsbeispiel 3

Der Aufzeichnungsmediumabschnitt hatte eine Stapeistruktur mit zehn Schichten. Jedes Substrat wurde durch eine Aluminiumschicht von 86 mm Durchmesser und 0,5 mm Dicke gebildet, und in seinen 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 den oberen und den unteren Oberflächen des Substrats wurden einander entgegengesetzt gewählt. Jede der Aufzeichnungsschichten wurde gebildet durch der Reihenfolge nach Aufstapeln eines ZnS-SiO&sub2;-Mischungsfilms von 100 nm Dicke, eines Ge&sub2;&sub1;Sb&sub2;&sub5;Te&sub5;&sub4;-Films von 20 nm Dicke und eines ZnS-SiO&sub2;-Mischungsfilms von 200 nm Dicke, und ferner wurde darauf eine DLC-Schutzschicht von 0,5 µm Dicke gebildet. Die entsprechenden Schichten der Aufzeichnungsschicht wurden gebildet mit Hilfe von Sputtern in einer Argongasatmosphäre. Die Schutzschicht wurde gebildet mit Hilfe eines Plasma-ECR-Verfahrens. Der Aufzeichnungsfilm wurde im amorphen Zustand hergestellt. Die Aufzeichnungsmedien wurden mit Schrauben an der Drehwelle des Motors angebracht, wobei ein Abstand von 3 mm zwischen benachbarten Oberflächen gelassen wurde, um einen Zehnschichtenund Zwanzigoberflächenstapel-Aufzeichnungsmediumabschnitt zu bilden. Ein von dem Schlitten, einer Objektivlinse mit einer numerischen Apertur von 0,75 und einem Ablenkungsprisma gebildeter optische Aufzeichnungskopf wurde über der Aufzeichnungsoberfläche angeordnet. Eine Laserdiode mit der Wellenlänge von 780 nm wurde als Lichtquelle verwendet. Es wurde eine kompakte Aufzeichnungsvorrichtung realisiert mit einer Gesamtdicke von nur 40 mm in dem Zustand, daß das Ganze in einem luftdichten Kasten aus Edelstahl eingeschlossen war. Die Aufzeichnungskapazität pro Oberfläche betrug 200 MByte, so daß die Aufzeichnungskapazität der Vorrichtung 4 GByte betrug, wodurch es ermöglicht wurde, die Online-Kapazität um viel mehr als das Zehnfache der konventionellen Vorrichtung zu erhöhen. Wenn der mit dem Aufzeichnungsmediumabschnitt verbundene Motor mit einer Geschwindigkeit von 2400 UpM gedreht wurde, schwebte jeder Kopf in einer Höhe von ungefähr 15 µm (in einer dem Aufzeichnungsdurchmesser von 60 mm entsprechenden Position), um die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Wiederbeschreiboperation während der im folgenden beschriebenen Prozedur durchzuführen.
1) Auf die Aufzeichnungsoberfläche wurde ein Laserstrahl mit einer Ausgangsleistung von 8 mW kontinuierlich eingestrahlt. Im Ergebnis wurde der bestrahlte Bereich kristallisiert, um eine Spur mit hoher Reflektivität zu bilden.
2) Auf die Spur mit der erhöhten Reflektivität wurde ein Laserstrahl eingestrahlt, während er mit einer Frequenz von 5 MHz zwischen 15 mW und 8 mW moduliert wurde. Im Ergebnis wurde der mit der höheren Ausgangsleistung bestrahlte Bereich in den amorphen Zustand gebracht, um seine Reflektivität zu vermindern, wodurch die Aufzeichnung bewirkt wurde. Der Aufzeichnungsbereich wurde mit einer Bestrahlung mit einem Laserstrahl bei einer Ausgangsleistung von 1 mW wiedergegeben. Im Ergebnis wurde ein Wiedergabesignal mit einem CN-Verhältnis von 50 dB erhalten.
3) Auf die Aufzeichnungsspur wurde ein Laserstrahl eingestrahlt, während er mit einer Frequenz von 2 MHz zwischen 15 mW und 8 mW moduliert wurde. Im Ergebnis wurde der mit der höheren Ausgangsleistung bestrahlte Bereich gleichermaßen in den amorphen Zustand gebracht, um seinen Reflexionsfaktor zu vermindern; der mit der geringeren Ausgangsleistung bestrahlte Bereich wurde jedoch kristallisiert, um seine Reflektivität zu erhöhen, wodurch das Wiederbeschreiben mit Informationen bewirkt wurde. Der wiederbeschriebene Bereich wurde mit einer Einstrahlung eines Laserstrahls mit einer Ausgangsleistung von 1 mW wiedergegeben. Im Ergebnis wurde festgestellt, daß eine Signalkomponente mit 5 MHz um 35 dB vermindert wurde und eine Signalkomponente mit 2 MHz mit einem CN-Verhältnis von 50 dB aufgezeichnet wurde.

Ausführungsbeispiel 4

Der Aufzeichnungsmediumabschnitt hatte nur ein einzelnes Aufzeichnungsmedium. Das Substrat wurde durch ein amorphes Polyolefinblatt von 130 mm Durchmesser und 1,5 mm Dicke gebildet, und in seine entgegengesetzten Oberflächen wurden Spurführungsrillen mit einer Tiefe von 72 nm und einer Breite von 0,5 µm in einem Abstand von 1,2 µm gebildet. Die Windungsrichtungen der Spiralen auf der oberen und der unteren Seite des Substrats wurden einander entgegengesetzt gewählt. Jede der Aufzeichnungsschichten wurde gebildet durch der Reihe nach Aufstapeln 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. Ferner wurde darauf eine DLC- Schutzschicht von 5 µm Dicke gebildet. Die entsprechenden Schichten der Aufzeichnungsschicht wurden mit Hilfe von Sputtern in einer Argongasatmosphäre hergestellt.
Die Schutzschicht wurde mit Hilfe eines Plasma-ECR-Verfahrens hergestellt. Der Aufzeichnungsfilm wurde im amorphen Zustand hergestellt. Ein durch den Schlitten, eine Objektivlinse mit einer numerischen Apertur von 0,75 und ein Ablenkplasma gebildete optische Aufzeichnungskopf wurde über jeder Aufzeichnungsoberfläche angeordnet. Eine Laserdiode der Wellenlänge 780 nm wurde als Lichtquelle verwendet. Es wurde eine sehr kompakte Aufzeichnungsvorrichtung realisiert mit einer Gesamtdicke von nur 10 mm in dem Zustand, daß das Ganze in einem luftdichten Kasten aus Edelstahl eingeschlossen war. 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 UpM gedreht wurde, schwebte jeder Kopf in einer Höhe von ungefähr 25 µm (in einer dem Aufzeichnungsdurchmesser 60 mm entsprechenden Position), um die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Wiederbeschreiboperation durch die gleichen Prozeduren wie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen 1 und 3 beschrieben auszuführen.
Wie oben beschrieben, ist es erfindungsgemäß möglich, eine optische Aufzeichnungsvorrichtung zu realisieren, deren Aufzeichnungs- und Onlinekapazitäten um mehr als das Zehnfache im Vergleich zu einer konventionellen optischen Aufzeichnungsvorrichtung derselben Größe erhöht sind.

Claims

1. Optische Aufzeichnungsvorrichtung mit:

(a) einer Anzahl in einem Stapel angeordneter Aufzeichnungsmedien (1), wobei jedes der Medien (1) ein einzelnes Plattensubstrat (8) aufweist, wobei auf beiden Seiten des einzelnen Plattensubstrats (8) Aufzeichnungsfilme (10) vorgesehen sind, wobei die Filme dazu ausgelegt sind, aufgrund von Lasereinstrahlung optisch erfaßbare Veränderungen zwischen einer Mehrzahl von Zuständen zu zeigen;

(b) einer Einrichtung (4) zum Drehen der Anzahl von Aufzeichnungsmedien (1); und

(c) zumindest einem optischen Kopf (2) vom Schwebetyp, der für die entsprechenden Oberflächen der Aufzeichnungsmedien (1) vorgesehen und dazu ausgelegt ist, über den entsprechenden Oberflächen der Aufzeichnungsmedien (1) mit einem vorbestimmten Abstand davon zu schweben, um Laserstrahlen auf die Aufzeichnungsmedien (1) einzustrahlen, wenn sich die Aufzeichnungsmedien (1) in einer festen Richtung drehen;

dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche jedes der Aufzeichnungsfilme (10) eine Schutzschicht (11) mit einer Dicke von höchstens einigen hundert µm gebildet ist und daß im Betrieb beide Seiten jedes der Aufzeichnungsmedien (1) gleichzeitig durch Lasereinstrahlung verwendet werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem luftdichten Kasten (3) als Gehäuse der Vielzahl von Aufzeichnungsmedien, der Dreheinrichtung (4) und der optischen Köpfe (2).

3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Oberfläche jedes der Substrate eine kontinuierliche Rille oder eine Reihe aus Signalpunkten, die entlang einer Spirallinie angeordnet sind, zum Führen des Laserstrahls zu einer gewünschten Position aufweist, wobei die Richtungen der Spirallinien auf den oberen und auf den unteren Oberflächen der Vielzahl von Aufzeichnungsmedien jeweils die gleichen sind und die Richtungen der Spirallinien auf den oberen und unteren Oberflächen einander entgegengesetzt sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Dreheinrichtung (4) der Vielzahl von Aufzeichnungsmedien eine konstante relative Lineargeschwindigkeit bezüglich der optischen Köpfe (2) unabhängig von den Positionen der optischen Köpfe verleiht.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der jeder der optischen Köpfe (2) einen Schlitten (12), eine Objektivlinse (13) und ein Ablenkprisma oder einen Ablenkspiegel (14) aufweist, die alle aus dem gleichen Material in einem Monoblockkörper hergestellt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die numerische Blende der Objektivlinse größer oder gleich 0,6 ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die den Aufzeichnungsmedien zugewandten Oberflächen der Schlitten (12) mit DLC-Dünnfilmen (24) beschichtet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem auf dem Aufzeichnungsfilm eine dielektrische Schicht gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das optische Aufzeichnungsmedium (1) direkt auf dem Substrat (8) gebildete Reflexionsschichten aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der jeder der optischen Köpfe einen einzelnen Laserstrahl als Mittel zum lnformationswiederbeschreiben erzeugt und eine Einrichtung zum Überschreiben durch Modulieren der Einstrahlungsleistung des Laserstrahls aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Schutzschicht aus einem DLC-Dünnfilm aufgebaut ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die optisch transparente Schutzschicht eine Dicke von nicht weniger als 50 µm aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die optisch transparente Schutzschicht gebildet ist mit Hilfe von Vakuumverdampfung, CVD oder Sputtern und eine Dicke im Bereich von 0,1 µm bis ungefähr 100 µm aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der eine Kunststoffschicht auf der optisch transparenten Schutzschicht durch Schleuderbeschichtung gebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Dicke der optischen transparenten Schutzschicht und der Kunststoffschicht auf höchstens einige hundert µm eingestellt ist, wenn eine Objektivlinse an dem schwebenden Kopf (2) einen wirksamen Durchmesser von ungefähr 1 mm und eine numerische Apertur von ungefähr 0,5 bis 0,9 hat; und die Dicke der optisch transparenten Schutzschicht kleiner oder gleich 100 µm, oder bevorzugterweise kleiner oder gleich 10 µm bei einem Anstieg der numerischen Apertur der Objektivlinse, ist.