DE69419632T2 - Doppelseitige optische Speicherplatte für Plattenlaufwerk - Google Patents

Doppelseitige optische Speicherplatte für Plattenlaufwerk

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Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein Speichermedien für Plattenlaufwerke und insbesondere optische Nur-Lese- und Wiedereinschreib-Speichermedien.
  • Ähnlich wie Dachkammern und Garagen scheinen Plattenspeichersysteme stets voll zu sein. Da die technische Entwicklung hin zu immer größeren Speichervermögen geht, um mit erhöhten Anforderungen Schritt zu halten, müssen auch der Aufbau und die Anordnung der Aufzeichnungsmedien verbessert werden.
  • Ein konventionelles magnetisches Plattenspeichersystem mit großem Speichervermögen enthält typisch eine Vielzahl von axial beabstandeten Platten auf einer drehbar gelagerten Spindel. Plattenspeichersysteme erreichen hohe Speicherdichten, indem die maximale Anzahl von Datenoberflächen zur Aufzeichnung von Informationen innerhalb eines gegebenen Volumens genutzt wird. Zum Beispiel kann ein Plattenspeichersystem nach dem Industriestandard "5 1/4 Inch" (ungefähr 130 mm) 600 MB auf fünf Platten speichern, wobei jede Platte auf jeder ihrer beiden Oberflächen 60 MB speichert. Die Anzahl der Platten, die innerhalb eines gegebenen Formfaktors oder Industriestandard-Abmessungen untergebracht werden können, wird durch die Höhe des Plattenstapels, den Abstand zwischen den Platten und die Dicke der Platten begrenzt.
  • Höhere Aufzeichnungsdichten für optische Medien wie z. B. CDs kann man außerdem erzielen, indem man den Abstand zwischen dem Lesekopf und dem Speichermedium des Plattenlaufwerks vermindert. Die Flughöhe des Lesekopfes zu vermindern, ermöglicht das Lesen von mit höheren Dichten aufgezeichneten Daten.
  • Wird jedoch die Flughöhe vermindert, ist die Unebenheit oder Rauhigkeit der Plattenoberflächen eine Hauptsache. Um zuverlässigen Betrieb sicherzustellen, werden Rauhigkeiten im allgemeinen auf weniger als 60% der Kopfflughöhe gehalten. Auch wird statischer Aufbau auf der magnetischen Oberfläche der Platte auf einem Minimum gehalten, um Haftreibung zu vermindern, die den Flug der Köpfe tendenziell stören würde.
  • Aufgrund des Umstandes, daß optische Aufzeichnungstechniken wesentlich höhere Aufzeichnungsdichten als bei magnetischen Medien verwendete Techniken ermöglichen, haben konventionelle optische Speichersysteme große Speichervermögen verwirklicht. Optische Speichersysteme haben sich aus einmal beschreibbaren Nur-Lese-Systemen zu Systemen entwickelt, die Wiedereinschreibfähigkeiten haben. Insbesondere die Einführung vom magnetooptischen ("MO") Medien ermöglicht dynamische und bitweise Modifizierung von Informationen nach deren anfänglicher Aufzeichnung.
  • Bei einem typischen MO-Speichersystem wird Information auf dem Medium aufgezeichnet, indem ein relativ intensiver, fokussierter Lichtstrahl durch ein optisch transparentes Substrat (Substrateinfall) hindurch auf eine kleine Domäne in einer Aufzeichnungsschicht gerichtet wird. Die Aufzeichnungsschicht ist im allgemeinen ein amorpher, vertikal ausgerichteter magnetischer Film, der vorzugsweise aus einer Seltenerdübergangsmetall-Legierung wie z. B. Tb-Fe, Tb-Fe-Co, Gd-Co, Gd-Tb-Fe oder Gd-Fe besteht. Wenn die Domäne in Gegenwart eines äußeren Vormagnetisierungsfeldes auf Curie-Temperatur erwärmt wird, wird die Domäne magnetisch polarisiert und dadurch auf das äußere Magnetfeld ausgerichtet. Am Ende eines Schreibimpulses kühlt die erwärmte Domäne ab und gewinnt ihren permanenten Charakter wieder, wobei Information als eine vertikal ausgerichtete magnetische Domäne gespeichert wird. Die Ausrichtung der Domäne, nach oben oder nach unten, zeigt eine logische 1 oder 0 an.
  • Information wird aus der Aufzeichnungsschicht ausgelesen, indem ein weniger intensiver Strahl polarisiertes Licht durch das Substrat auf die Aufzeichnungsschicht gerichtet wird. Durch die magnetisch ausgerichteten Domänen der Aufzeichnungsschicht wird die Polarisation des Lichtstrahls entweder durch den Kerr-Effekt oder den Faraday-Effekt teilweise gedreht, zum Beispiel um einen Bruchteil eines Grades im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn. Beim Kerr- Effekt wird der einfallende Lichtstrahl an der Aufzeichnungsschicht reflektiert; beim Faraday-Effekt durchläuft der polarisierte Lichtstrahl das Material und wird nicht an dessen Oberfläche reflektiert. Der zurückgeworfene Lichtstrahl verfolgt seinen Weg im wesentlichen zu einem Differenzdetektor zurück, der den polarisationsmodulierten Lichtstrahl zu Informationsbits decodiert.
  • Ein typisches MO-Speichergerät kann zum Beispiel 600 MB auf einer einzelnen Oberfläche einer Platte mit 5 1/4 Inch (130 mm) speichern. Lichtweg-Einschränkungen und Abmessungsbegrenzungen in bezug auf die optischen Bauteile, daß heißt die verschiedenen Laser, Linsen, Spiegel, Strahlteiler und Prismen, haben es allgemein jedoch nicht zugelassen, eng beabstandete Mehrplattenanordnungen in kompakten Industriestandard-Packungen zu verwenden, etwa denen, die für magnetische Speichergeräte gewöhnlich verwendet werden. Außerdem liegen die optischen Lese/Schreib-Bauteile von bekannten Systemen wegen ihrer relativen Größe relativ fern von der Medienoberfläche, weshalb bei der Gestaltung von optischen Medien Oberflächenrauhigkeit und Haftreibung im allgemeinen keine Hauptsache waren.
  • Optische Speichersysteme mit größerem Speichervermögen haben typisch zum Beispiel mechanische Einrichtungen nach Art von Musikautomaten verwendet, die dem optischen System umständlich einzelne Platten präsentieren, um Informationen zu schreiben und zu lesen. Einige optische Speichersysteme, die doppelseitige Platten verwenden, enthalten eine Einrichtung zum Wenden der Platte, um mit einem einzigen festen optischen System Zugang zu beiden Seiten der Platten zu ermöglichen. Unter größeren Kosten hat man solche Systeme mit doppelseitigen Platten mit doppelten optischen Systemen versehen, um gleichzeitigen Zugriff auf beide Seiten der Platten zu ermöglichen. Alternative Lösungen umfassen Systeme, bei denen das optische System auf einem beweglichen Arm befestigt ist, der axial positioniert werden kann, um eine Oberfläche auszuwählen, und radial positioniert werden kann, um auf Informationen zuzugreifen, die auf einer der Plattenoberflächen aufgezeichnet sind.
  • Aus diesen und anderen Gründen sind optische Speichersysteme typisch eher Anwendungen zugänglich, die sequentiellen Zugriff auf die aufgezeichneten Informationen verwenden, z. B. CDs, Bildplatten und Archivierungs-Speicher systeme. Im allgemeinen haben sich optische Speichersysteme nicht darum gekümmert, den Abstand zwischen den Platten zu minimieren und die Dicke der Platten zu vermindern, um den Aufbau eines kompakten optischen Mehrplatten- Speichergerätes mit großem Speichervermögen und wahlfreiem Zugriff zu ermöglichen.
  • Für optische Speichersysteme, die doppelseitige Medien verwenden, um deren Aufzeichnungsvermögen zu vergrößern, ist die doppelseitige Platte typisch nichts anderes als zwei einseitige Platten, die akribisch genau einander gegenüber angeordnet sind. Jede Platte in so einer gepaarten Anordnung enthält ein optisch transparentes Substrat mit einem spiralförmigen oder konzentrischen Relief in Form von Rillen oder Löchern, die auf einer ihrer Oberflächen gebildet sind. Das Relief versieht die Platte mit einer vorformatierten Struktur zum Speichern von Informationen sowie mit Einrichtungen zum Nachführen des Lichtstrahls.
  • Die Signalaufzeichnungsschicht wird auf die mit Relief versehene Oberfläche der Platte aufgebracht. Die beiden so hergestellten einseitigen Platten werden dann sorgfältig aufeinander ausgerichtet und miteinander verbunden, wobei die Signalaufzeichnungsschichten nach innen gerichtet sind. Die nach außen weisenden Oberflächen der Platten werden gewöhnlich mit einer Schutzschicht oder mit Schmiermittel überzogen, um Korrosion und Verschleiß ("Tribologie") möglichst klein zu machen. Die Nachteile so einer doppelseitigen Platte sind zahlreich. Da diese Art von Platte zwei Substrate verwendet, ist die Gesamtdicke der fertigen Platte mindestens die zweifache Substratdicke, was den Gesamtraum vergrößert, der nötig ist, um so eine Platte in einer Mehrplattenanordnung zu verwenden. Das erhöhte Gewicht der Platte vergrößert die Zeit und Leistung, die nötig sind, um die Platte auf Betriebsdrehzahl hochdrehen zu lassen, und unterwerfen den Antriebsmotor übermäßigem Verschleiß. Für Medien mit Substrateinfall muß das Substrat durch einen sorgfältig gesteuerten Spritzgießprozeß gebildet werden, um gute Durchlässigkeits- und Doppelbrechungseigenschaften zu erzeugen. Die Anforderungen an präzise Ausrichtung und Registerhaltigkeit der beiden Substrate vermindert weiterhin die Prozeßausbeute, während die Prozeßzykluszeit vergrößert wird. Außerdem ist die Oberflächentopologie von bekannten optischen Platten allgemein zu rauh, um mit niedrig fliegenden Luftlager-Lese- /Schreibköpfen kompatibel zu sein. Übermäßige Rauhigkeit und Haftreibung erhöhen die Wahrscheinlichkeit von verhängnisvollen Zusammenstößen bei Verwendung mit niedrig fliegenden Luftlager-Lese-/Schreibköpfen, wie sie bei magnetischen Speichersystemen gewöhnlich verwendet werden.
  • Dementsprechend erhöht das bekannte Medium für optische Plattenspeichersysteme die Montagekosten, es erfordert einen sorgfältig gesteuerten Spritzgießprozeß, und überdies ist es nicht mit kompakten Mehrplatten-Speichergeräten mit großem Speichervermögen kompatibel, die niedrig fliegende Luftlager-Lese- /Schreibköpfe verwenden.
  • Die EP 0 410 704 A3 zeigt ein optisches Aufzeichnungsgerät, das optische Aufzeichnungsmedien aufweist, die jeweils ein einzelnes Plattensubstrat und Aufzeichnungsschichten, die auf beiden Seiten des Substrats gebildet sind und die für Aufzeichnung und Wiedergabe oder für Aufzeichnung, Löschen und Wiedergabe mit Bestrahlung durch Laserstrahlen zur Verfügung stehen, wobei beide Oberflächen des Aufzeichnungsmediums für gleichzeitigen Zugriff zur Verfügung stehen, und dünne optische Köpfe vom schwimmenden Typ aufweisen, die an jeder Seite der Aufzeichnungsmedien vorgesehen sind und die auf der jeweiligen Oberfläche des Aufzeichnungsmediums schwimmen, wobei sie spezifische Abstände davon halten, um Laserstrahlen auf die Aufzeichnungsmedien zu strahlen, wenn die Aufzeichnungsmedien gedreht werden. Die Kombination dieser optischen Aufzeichnungsmedien und optischen Köpfe ermöglicht es, viele Paare davon in einem geringen Raum aufeinanderzustapeln, wodurch die Online-Fähigkeit der optischen Aufzeichnungsvorrichtung in hohem Maße verbessert wird. Die EP 0 483 363 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von magnetooptischen Aufzeichnungsmedien und ein damit hergestelltes magnetooptisches Aufzeichnungsmedium. Ein Substrat wird mit mindestens einer magnetooptischen Aufzeichnungsschicht und einer Schutzschicht versehen, um ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium zu bilden. Die Oberfläche der Schutzschicht wird in einer Umfangsrichtung gröber gemacht. Das Aufzeichnungsmedium bietet einem magnetischen Kopf zum Schreiben von Daten gute Schwimmbedingungen.
  • Aus dem Vorhergehenden erkennt man außerdem, daß es Raum für weitere Verbesserungen an den in der älteren Anmeldung vorgeschlagenen Medien gibt. Insbesondere wäre es wünschenswert, Nur-Lese-Speichermedien zu schaffen, die mit magnetooptischen Speichermedien, wie in der oben in Bezug genommenen älteren Anmeldung angegeben, kompatibel sind, so daß im gleichen Plattenspeichersystem entweder Wiedereinschreib-Medien oder Nur-Lese-Medien verwendet werden können.
  • Ein allgemein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines optischen Nur-Lese- Speichermediums enthält allgemein die Verfahrensschritte, eine Mikrostruktur auf der informationstragenden Oberfläche eines Substrats zu bilden. Die Mikrostruktur hat allgemein die Form von Vertiefungen oder Löchern, die in spiralförmigen oder konzentrischen Spuren angeordnet sind. Die Mikrostruktur kann durch konventionelle Präge- oder Formgebungstechniken gebildet werden.
  • Für Nur-Lese-Medien hat die Mikrostruktur gewöhnlich eine Tiefe, die ungefähr gleich 1 /4 der Wellenlänge des Lichtstrahls ist, der zum Lesen der Daten benutzt wird. Auf dem Substrat ist eine Reflexionsschicht gebildet, im allgemeinen eine Metallegierung, um den Lichtstrahl zu reflektieren. Die Mikrostruktur vergrößert die Strecke, die der Lichtstrahl auf seinen Einfalls- und Rückkehrwegen durchläuft, um 1 /2 Wellenlänge. Destruktive Interferenz bewirkt, daß die Intensität des Lichtstrahls variiert. Der an der Substratoberfläche reflektierte rückkehrende Lichtstrahl wird abgefühlt und decodiert, um digitale Signale hervorzubringen, die den in der Mikrostruktur der Platte aufgezeichneten Daten entsprechen.
  • Um Beschädigungen der Reflexionsschicht oder der Mikrostruktur des Substrats während der Handhabung oder durch Feuchtigkeit zu verhindern, wird eine Schutzschicht auf der Reflexionsschicht gebildet. Nur-Lese-Platten nach dem Stand der Technik verwenden einen Lack, ein Polykarbonat-Harz oder eine dünne Glasplatte.
  • Solche relativ dicken Schutzschichten sind jedoch nicht mit niedrig fliegenden Luftlager-Leseköpfen kompatibel. Daher werden die Leseköpfe und optischen Bauteile wie z. B. Fokussierlinsen in einem wesentlichen Abstand von den Aufzeichnungsoberflächen der Platte angeordnet. Bei einer typischen Nur- Lese-Platte nach dem Stand der Technik ist der Kopf möglicherweise 0,001 Zentimeter weit von der Oberfläche entfernt, was die zum Speichern von Informationen verwendeten Aufzeichnungsdichten ernstlich begrenzt.
  • Niedrig fliegende Luftlager-Leseköpfe mit geringer Masse, auch bekannt als Gleiter, wie sie bei magnetischen Medien gewöhnlich verwendet werden, fliegen typisch in einem Abstand von ungefähr 0,00001 Zentimeter von der Plattenoberfläche. Der relative Rauhigkeitsmangel der Nur-Lese-Plattenoberflächen nach dem Stand der Technik hat es allgemein nicht zugelassen, niedrig fliegende Gleiter zu verwenden, um größere Speicherdichten zu erzielen.
  • Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches Medium zu schaffen, das bei einem Plattenspeichergerät verwendet werden kann und das mit automatischen Montageeinrichtungen leicht herzustellen ist, minimale und preiswerte Materialien verwendet, mit niedrig fliegenden Luftlager-LeseISchreibköpfen kompatibel ist und ein größeres Speichervermögen ermöglicht, ohne die Gesamtgröße des Systems zu vergrößern. Weiterhin ist es wünschenswert, daß solche Medien sowohl mit optischen Nur-Lese- als auch optischen Wiedereinschreib-Speichersystemen kompatibel sind, gleich ob sie fest oder auswechselbar sind.
  • Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Verbesserungen sind durch die Gegenstände der jeweiligen Unteransprüche gegeben.
  • Geschaffen wird ein magnetooptisches Medium mit flachem Profil für doppelseitige Informationsaufzeichnung. Das Medium enthält ein einzelnes Substrat mit einem vorformatierten Relief in Form von Nachführungsrillen oder servoabgetasteten Löchern auf jeder seiner Seitenflächen.
  • Auf jeder der mit Relief versehenen Seitenflächen sind die aktiven Schichten des Mediums gebildet, die Dünnfilm-Materialien aufweisen, die eine optisch transparente, haftreibungsarme und rauhigkeitsgesteuerte Oberflächentopologie liefern, die mit einem Lufteinfalls-Lichtstrahl und einem niedrig fliegenden Lese-/Schreibkopf kompatibel sind. Die aktiven Dünnfilm-Schichten vom Substrat nach außen sind eine Reflexionsschicht, eine transparente dielektrische Schicht, eine magnetooptische Aufzeichnungsschicht und eine transparente Schutzschicht.
  • Die Reflexionsschicht wird vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Die dielektrische Schicht wird vorzugsweise aus Aluminiumnitrid oder Siliziumnitrid gebildet. Die Aufzeichnungsschicht wird aus einem amorphen vertikal ausgerichteten magnetischen Material gebildet, vorzugsweise einer Seltenerdübergangsmetall-Legierung, zum Beispiel Tb-Fe-Co. Die äußere Schutzschicht wird aus einem transparenten Korrosionsschutzmaterial mit genügend haftreibungsarmen Oberflächeneigenschaften gebildet, vorzugsweise Siliziumnitrid, das insbesondere mit einem niedrig fliegenden Luftlager-Lese-/Schreibkopf und einem Lufteinfalls-Lichtstrahl kompatibel ist. Das heißt, die Haftreibungseigenschaften der Oberfläche sind so gering, daß ein fliegender Lese-/Schreibkopf in einer vorbestimmten geringen Höhe fliegen kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Substratoberfläche in ringförmige gerillte und nicht gerillte Zonen unterteilt. Während des dynamischen Ladens und Entladens der Lese-/Schreibköpfe des Gerätes werden die Köpfe über der nicht gerillten oder "Lade"-Zone der Plattenoberfläche vorpositioniert. Sollten daher die Köpfe während des Ladens oder Entladens zufällig auf der Oberfläche aufsetzen, werden keine Informationen beschädigt. Indem die Plattenoberfläche mit einer Ladezone versehen wird, kann die Platte außerdem mit Start/Stop-Köpfen mit statischem Kontakt verwendet werden, die wegen übermäßigem Verschleiß im allgemeinen nicht reibungskompatibel mit ringförmigen gerillten Oberflächen sind, besonders wenn diese Oberflächen geschmiert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind eine Vielzahl von dappelseitigen Einzelsubstrat-Platten in engen Abständen um eine drehbar gelagerte Spindel herum angeordnet, um in einer Packung mit einem Formfaktor von 5 1/4 Inch (130 mm) mindestens zehn Aufzeichnungsoberflächen für ein MG-Speichergerät zu schaffen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein optisches Nur-Lese- Medium mit geringer Rauhigkeit geschaffen, das auf beiden Seiten Informationsaufzeichnung ermöglicht. Das Medium enthält ein einzelnes Polykarbonat- Substrat, wobei auf jeder Seitenfläche des Substrats eine Mikrostruktur gebildet ist. Die Mikrostruktur hat die Form von Vertiefungen oder Löchern, die in einer Spirale oder in konzentrischen Kreisen angeordnet sind.
  • Auf jeder Seitenfläche des Substrats sind eine Reflexionsschicht und eine transparente Schutzschicht gebildet. Die Reflexionsschicht wird vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Die äußere Schutzschicht wird aus einem transparenten Korrosionsschutzmaterial gebildet, das insbesondere mit einem niedrig fliegenden Luftlager-Lese-/Schreibkopf kompatibel ist, vorzugsweise Siliziumnitrid.
  • In noch einer Ausführungsform der Erfindung wird ein optisches Hybridmedium mit geringer Rauhigkeit geschaffen, zur Aufzeichnung von einigen Informationen als Nur-Lese-Informationen und zur Aufzeichnung von einigen Informationen als Wiedereinschreib-Informationen.
  • Das Hybridmedium enthält ein einzelnes Substrat mit einer Mikrostruktur auf einer ersten Seitenfläche, die mit magnetooptischen Aufzeichnungsverfahren kompatibel ist. Die erste Seitenfläche enthält vom Substrat nach außen eine Reflexionsschicht, eine transparente dielektrische Schicht, eine magnetooptische Aufzeichnungsschicht und eine transparente Schutzschicht.
  • Die zweite Seitenfläche des Substrats hat eine Mikrostruktur, die mit Nur-Lese- Aufzeichnungsverfahren kompatibel ist. Die zweite Seitenfläche enthält vom Substrat nach außen eine Reflexionsschicht und eine transparente Schutzschicht.
  • In einer anderen Form ist die Oberfläche des Hybridmediums in zwei ringförmige Zonen unterteilt. Eine erste Zone enthält eine Mikrostruktur, die mit magnetooptischen Aufzeichnungsverfahren kompatibel ist. Eine zweite Zone enthält eine Mikrostruktur, die mit Nur-Lese-Aufzeichnungsverfahren kompatibel ist. Die auf die Seitenflächen aufgebrachten aktiven Dünnfilm-Schichten umfassen vom Substrat nach außen eine Reflexionsschicht, eine transparente dielektrische Schicht, eine magnetooptische Aufzeichnungsschicht und eine transparente Schutzschicht.
  • Bei dem Hybridmedium werden einige der Informationen, zum Beispiel Servo- oder Formatierungsdaten, als Nur-Lese-Daten aufgezeichnet, und andere Informationen, z. B. Benutzerdaten, sind wiedereinschreibbar.
  • Ein detaillierteres Verständnis der Erfindung gewinnt man aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand von Beispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
  • Fig. 1 ist eine teilweise abgebrochene Perspektivansicht eines magnetooptischen Mehrplatten-Speichersystems, das das Gerät der vorliegenden Erfindung benutzen kann,
  • Fig. 2 ist eine teilweise abgebrochene Seitenansicht der Kopfbaugruppe und der Platte von Fig. 1,
  • Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines optischen Nur-Lese/Wiedereinschreib- Hybridplattenmediums,
  • Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Anordnung eines optischen Hybridplattenmediums, und
  • Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht noch einer Anordnung eines Hybridplattenmediums.
  • Fig. 1 zeigt ein optisches Mehrplatten-Speichersystem 10, das eine optische Baugruppe 20, eine Plattenbaugruppe 30 und eine Wagenbaugruppe 40 enthält, die fest auf einem Befestigungsfuß 5 befestigt sind.
  • Die optische Baugruppe 20 enthält eine einzelne stationäre Laserquelle mit Detektor 21, die einen Lichtstrahl aussendet, der allgemein mit einer gestrichelten Linie 22 angezeigt ist. Wie hierin noch detaillierter erläutert wird, wird der gerichtete Lichtstrahl 22 verwendet, um Informationen auf das Speichermedium der Plattenbaugruppe 30 zu schreiben und davon zu lesen. Zu diesen Zweck wird der Lichtstrahl 22 mit Hilfe verschiedener stationärer und beweglicher Spiegel, zum Beispiel einem Spiegelgalvanometer 23, Polarisatoren, Strahlteilern, Linsen und Prismen, gleichzeitig auf die verschiedenen Oberflächen der Plattenbaugruppe 30 verteilt. An den Aufzeichnungsmedien der Plattenbaugruppe 30 wird der Lichtstrahl 22 reflektiert, um im wesentlichen seinen Weg zurück zum Detektor 21 zurückzuverfolgen.
  • Die Plattenbaugruppe 30 enthält eine Vielzahl von doppelseitigen Platten 31, die in axialen Abständen auf einer drehbar gelagerten Spindel 32 angeordnet sind. Das System 10 enthält zum Beispiel sechs doppelseitige Platten 31. Die Oberseite der oberen Platte und die Unterseite der unteren Platte werden im allgemeinen nicht für Informationsspeicherzwecke benutzt. Somit enthält das System 10 beispielsweise fünf Paare von einander gegenüberliegenden Datenoberflächen zur Aufzeichnung von Informationen. Die Plattenbaugruppe 30 ist mit einem so genannten "5 1/4 Inch"-Formfaktor-Laufwerk kompatibel. Der Ausdruck "Formfaktor" bedeutet die äußeren Umrisse (Höhe, Breite und Länge), die die Laufwerksbaugruppe einschließlich ihrer Bord-Steuerelektronik benötigt. Man beachte, daß das System 10 auch mit anderen Formfaktoren kompatibel gemacht werden kann.
  • Wie hierin noch detaillierter erörtert wird, werden die Aufzeichnungsrnedien auf den Oberflächen der Platten 31 durch Techniken zur Dünnfilmerzeugung wie z. B. Sputtern oder Vakuumabscheidung vollständig auf einem kreisförmigen Substrat aufgeschichtet. Wie vorher erwähnt, verwenden die Aufzeichnungsmedien für Wiedereinschreib-Platten magnetooptische (MO) Effekte. Das MO-Medien gemeinsame Merkmal ist eine Schicht aus magnetischem Material, dessen Magnetisierungsachse senkrecht zur amorphen Dünnfilmoberfläche ist und für das der Kerr-Effekt stark ist.
  • Das Substrat ist allgemein mit einem mikroskopischen Oberflächenrelief 33 in Form von zum Beispiel Nachführungsrillen oder servoabgetasteten Löchern "vorformatiert", um für eine physische Struktur zum Speichern von Informationen zu sorgen. Die Rillen oder Löcher können durch konventionelle Präge- oder Formgebungstechniken gebildet werden. Wenn die Rillen 33 zum Speichern von Informationen mit wahlfreiem Zugriff benutzt werden, werden sie gewöhnlich in eng beabstandeten konzentrischen Kreisen gebildet, die allgemein als Spuren bekannt sind. Die Vorrichtung der Erfindung, wie hierin offenbart, kann jedoch auch mit Substraten benutzt werden, die spiralförmig gerillt sind. Spiralförmig mit Relief versehene Platten werden typisch bei Systemen benutzt, die primär Informationen für sequentiellen Zugriff speichern.
  • Die Wagenbaugruppe 40 enthält einen Linearaktuator 50 und einen Wagenkörper 60. Der Linearaktuator 50 enthält zwei Motorgehäuse 51, die Permanentmagneten enthalten und im Abstand am Befestigungsfuß 5 befestigt sind, wobei der Wagenkörper 60 dazwischen angeordnet ist. Der Wagenkörper 60 enthält eine Vielzahl von integral geformten freitragenden Wagenarmen 64. Die Wagenarme 64 sind vertikal übereinander angeordnet. Zum Beispiel gibt es fünf Wagenarme 64 zum Einführen zwischen die sechs Platten 31 der Plataenbaugruppe 30. Alle Wagenarme 64 sind identisch geformt und dimensioniert, um die Lese-/Schreibkopf-Baugruppen 66 angrenzend an die Aufzeichnungsschichten der Platten 31 zu positionieren.
  • Unter Bezugnahme außerdem auf Fig. 2 enthält jede Kopfbaugruppe 66 eine Objektivlinse 67 zum Fokussieren des Lichtstrahls 22. Die Kopfbaugruppe 66 enthält außerdem einen Gleiter 83 mit einer nicht gezeigten Miniatur-Magnetspule, zum Polarisieren des Aufzeichnungsmediums der Platte 31, und eine mikroskopische optische Blende 84, die der fokussierte Lichtstrahl 22 durchläuft. An einem freien Ende jedes Wagenarms 64 ist außerdem ein dreieckiger oder prismenförmiger Spiegel befestigt, der nachfolgend als Umlenkprisma 90 bezeichnet wird. Jedes Prisma 90 hat zwei ebene reflektierende Oberflächen 91, die unter 90 Grad in bezug aufeinander angeordnet sind, um den Lichtstrahl 22 auf eine der Objektivlinsen 67 zu lenken, die den Lichtstrahl 22 auf die Oberfläche der Platte 31 fokussiert.
  • Die Laserquelle 21 der optischen Baugruppe 20, typisch eine Laserdiode, sendet einen divergierenden Lichtstrahl 22 aus, der durch eine Linse gesammelt und gebündelt wird und durch ein Prisma kreisförmig gemacht wird. Dieser kreisförmige Lichtstrahl 22 wird durch verschiedene optische Bauteile, die Linsen, Spiegel, Strahlteiler und Prismen umfassen, selektiv auf die reflektierende Oberfläche 91 des Umlenkprismas 90 gezielt.
  • An der reflektierenden Oberfläche 91 wird der horizontale Lichtstrahl 22 in eine vertikale Richtung umgelenkt und durch die Objektivlinse 67 und die optische Blende 84 im Gleiter 83 gerichtet, um auf die Aufzeichnungsschicht der Platten 31 fokussiert zu werden.
  • Um Informationen auf Wiedereinschreib-Medien zu schreiben, wird ein Lichtstrahl 22 mit relativ hoher Intensität benutzt, zum Beispiel im Bereich von ungefähr 8 bis 15 mW. Der Lichtstrahl 22 wird auf die Aufzeichnungsschicht gerichtet, so daß er zeitlich und räumlich mit dem Vormagnetisierungsfeld zusammenfällt, das die Magnetspule des Gleiters 83 erzeugt. Erwärmen einer Domäne in Gegenwart des Vormagnetisierungsfeldes richtet die amorphe magnetische Schicht in Übereinstimmung mit der Ausrichtung des außerem Magnetfeldes vertikal aus.
  • Um Informationen auf Wiedereinschreib-Medien zu lesen, wird ein polarisierter Lichtstrahl 22 mit relativ niedriger Intensität benutzt, zum Beispiel im Bereich von ungefähr 2,0 bis 2,5 mW, je nach der Drehzahl der schnell drehenden Platten 31. Während des Lesens wird der polarisierte Lichtstrahl 22 an der Aufzeichnungsschicht durch den Kerr-Effekt im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn um einen Winkel im Bereich von ungefähr 0,6 bis 2,0 Grad gedreht. Der Lichtstrahl 22 wird an der Oberfläche der Platte 31 reflektiert, um im wesentlichen seinen Weg zu einem polarisierenden Strahlteiler zurückzuverfolgen.
  • Konventionelle Strahlteilungstechniken sind bekannt und umfassen allgemein ein polarisationempfindliches Prisma. Das Prisma spaltet den zurückkehrenden Lichtstrahl entsprechend den durch den Kerr-Effekt hervorgerufenen Winkeln im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn in Komponenten "nach oben" und "nach unten" auf. Der so aufgespaltene Lichtstrahl wird dann auf konventionelle Fotodetektoren gerichtet, und die Ausgangssignale der Fotodetektoren werden differentiell verarbeitet, daß heißt, die Signale "nach oben" und "nach unten" werden voneinander subtrahiert, um ein Signal zu erzeugen, das in Informationsbits decodiert werden kann.
  • Im Betrieb des Systems 10 werden die doppelseitigen Platten 31 durch einen nicht gezeigten Elektromotor mit hoher Geschwindigkeit, zum Beispiel im Bereich von 2400 bis 4800 Umdrehungen pro Minute, gedreht. Die Gleiter 83 sind massearm, mit flachem Profil und für Luftlagerung gestaltet, um in einer Höhe im Bereich von ungefähr 0,5 bis 2 Mikrometer über die Oberflächen der doppelseitigen Platten 31 zu fliegen. Um Informationen auf den Oberflächen der Platten 31 zu lesen oder zu schreiben, wird der Wagenkörper 60 annähernd über einer vorbestimmten Spur positioniert (allgemein als Grobsuche bekannt), und der Lichtstrahl 22 wird durch das Galvanometer 23 auf die entsprechende reflektierende Oberfläche 91 des Prismas 90 gerichtet. Der Lichtstrahl 22 wird durch die reflektierende Oberfläche 91 auf die Objektivlinse 67 abgelenkt und durch die Bauteile der optischen Baugruppe exakt auf eine der Spuren der Platten 31 fokussiert (allgemein als Feinsuche bekannt).
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 3 enthält jede der Platten 31 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein optisches Hybrid-Speichermedium, das es ermöglicht, sowohl Wiedereinschreib-Daten als auch Nur-Lese-Daten auf einer einzigen Platte zu speichern. In dieser Ausführungsform des optischen Hybridrnediums enthält die Platte ein einzelnes Substrat 420, dessen eine Seitenfläche 421 mit Aufzeichnungsschichten aufgebaut ist, die mit Wiedereinschreib-Techniken kompatibel sind, und dessen andere Seitenfläche 422 mit Aufzeichnungsschichten aufgebaut ist, die mit Nur-Lese-Techniken kompatibel sind. Zum Beispiel enthält die Seitenfläche 421 eine Reflexionsschicht 430, eine dielektrische Schicht 431, eine magnetooptische Aufzeichnungsschicht 432 und eine Schutzschicht 433. Das Relief auf der Seitenfläche 421 ist mit MO-Techniken kompatibel. Die Seitenfläche 422 enthält eine Reflexionsschicht 440 und eine Schutzschicht 441, wie hierin für Nur-Lese-Platten beschrieben.
  • Wenn das System 10 im Betrieb auf Informationen auf der "Wiedereinschreib"- Oberfläche 421 zugreift, können Daten geschrieben oder gelesen werden. Bei Betrieb auf der "Nur-Lese"-Oberfläche 422 können Daten nur gelesen werden.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wiedereinschreib/Nur-Lese- Hybridmediums. In dieser Ausführungsform sind einige der Daten auf den Seitenflächen 521 wiedereinschreibbar, und einige sind Nur-Lese-Daten. Zum Beispiel ist ein Relief 551 in einer ersten ringförmigen Zone 550 mit Nur-Lese- Techniken kompatibel, und ein Relief 552 in einer zweiten Zone 560 ist mit Wiedereinschreib-Techniken kompatibel. Die Schichten 530-533 haben die Form einer Vierschicht-MO-Struktur. Wenn das System 10 in der ersten Zone 550 arbeitet, können Daten nur gelesen werden. Dagegen können in der zweiten Zone 560 Daten geschrieben oder gelesen werden. Der relative Ort der Spuren in der "Nur-Lese"- und "Wiedereinschreib"-Zone kann vorbestimmt sein oder auf dem Medium selbst aufgezeichnet sein, um Veränderungen von Ort und Größe der Zonen 550, 560 von Platte zu Platte zu ermöglichen.
  • Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Wiedereinschreib- und Nur- Lese-Hybridplatte 660. Gemäß dieser Ausführungsform sind einige der Daten innerhalb einer Spur 661 nur-lesbar gemacht, und einige der Daten sind wiedereinschreibbar gemacht. Zum Beispiel haben die Daten in dem allgemein mit dem Bezugszeichen 662 angezeigten Gebiet eine Reliefstruktur, die mit Nur-Lese- Techniken kompatibel ist, zum Beispiel 1/4-Wellenlänge-Löcher. Die Daten in dem mit dem Bezugszeichen 663 angezeigten Gebiet haben eine Reliefstruktur, die mit MO-Wiedereinschreib-Techniken kompatibel ist. Wenn das System "Nur- Lese"-Daten liest, werden die Ausgangssignale des Fotodetektors 21 addiert, und andernfalls, wenn das System 10 "Wiedereinschreib"-Daten liest, werden die Signale differentiell verarbeitet. Diese Hybridanordnung hat den Vorteil, daß einige Daten, z. B. Servo- und Formatierungsdaten, im voraus aufgezeichnet und vor Überschreiben geschützt werden können. Andere Daten, etwa Benutzerdaten, können wiedereinschreibbar gemacht werden. Somit kann ein Einzelplatten-Hybridmedium aufgebaut werden, das die Vorteile von Nur-Lese- und Wiedereinschreib-Techniken miteinander vereint.

Claims (6)

1. Doppelseitiges optisches Speichermedium zum Speichern von Informationen in einem Informationsspeichersystem mit hoher Speicherdichte, mit
einem Substrat (420), das eine erste Seitenfläche (422) und eine zweite Seitenfläche (421; 521) aufweist, wobei die erste Seitenfläche (422) ein mikroskopisches, auf ringförmigen Teilen davon gebildetes Relief (443; 552) aufweist, das mit Nur-Lese-Techniken kompatibel ist,
einer ersten Dünnfilm-Reflexionsschicht (440) auf der ersten Seitenfläche (422) des Substrats (420), zum Reflektieren eines Lichtstrahls, und einer ersten transparenten Dünnfilm-Schutzschicht (441) auf der ersten Reflexionsschicht (440), wobei die Zusammensetzung der Schutzschicht (441) so schwache Haftreibung und so geringe Rauhigkeit aufweist, daß ein Lese-/Schreiökopf während des Betriebs des Informationsspeichersystems in einer vorbestimmten geringen Höhe über das doppelseitige Medium fliegen kann,
einer zweiten Dünnfilm-Reflexionsschicht (430) auf der zweiten Seitenfläche (421; 521) des Substrats (420), zum Reflektieren eines Lichtstrahls, und
einer transparenten dielektrischen Dünnfilm-Schicht (431), die auf die zweite Reflexionsschicht (430) aufgetragen ist, zum Trennen der zweiten Reflexionsschicht (430),
einer lichtempfindlichen Dünnfilm-Aufzeichnungsschicht (432), die auf die dielektrische Schicht aufgetragen ist und die mit Wiedereinschreib-Techniken kompatibel ist, wobei die Zusammensetzung der Aufzeichnungsschicht (432) ein Seltenerdübergangsmetall zum magnetischen Speichern von Informationen enthält, und einer zweiten Schutzschicht (433) auf der Aufzeichnungsschicht (432), wobei die Zusammensetzung der Schutzschicht (433) so schwache Haftreibung und so geringe Rauhigkeit aufweist, daß ein Lese-/Schreibkopf während des Betriebs des Informationsspeichersystems in einer vorbestimmten geringen Höha über das doppelseitige Medium fliegen kann.
2. Optisches Speichermedium nach Anspruch 1, bei dem die Seitenfläche in eine erste und eine zweite ringförmige Zone unterteilt ist, wobei der Teil der Seitenflä che in der ersten ringförmigen Zone das Relief enthält und der Teil der Seitenfläche in der zweiten ringförmigen Zone im wesentlichen flach ist.
3. Optisches Speichermedium nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Schutzschicht Siliziumnitrid enthält, zur Verwendung mit einem Kopf aus einem Aluminium-Oxid-Carbid-Material.
4. Optisches Speichermedium zum Speichern von Nur-Lese- und Wiedereinschreib- Daten nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem die Seitenfläche ein Relief enthält, wobei die Nur-Lese-Daten in einem Teil (551; 662) des Reliefs aufgezeichnet werden, der mit optischen Nur-Lese-Techniken kompatibel ist, und die Wiedereinschreib-Daten in einem Teil (552; 663) des Reliefs aufgezeichnet werden, der mit magnetooptischen Techniken kompatibel ist, und mit
einer Dünnfilm-Reflexionsschicht auf der Seitenfläche des Substrats, zum Reflektieren eines Lichtstrahls,
einer transparenten dielektrischen Dünnfilm-Schicht, die auf die Reflexionsschicht aufgetragen ist, zum Trennen der Reflexionsschicht,
einer lichtempfindlichen Dünnfilm-Aufzeichnungsschicht, die auf die dielektrische Schicht aufgetragen ist, wobei die Zusammensetzung der Aufzeichnungsschicht ein Seltenerdübergangsmetall zum magnetischen Speichern von Informationen enthält, und
einer Schutzschicht auf der Aufzeichnungsschicht, wobei die Zusammensetzung der Schutzschicht so schwache Haftreibung und so geringe Rauhigkeit aufweist, daß ein Lese-/Schreibkopf während des Betriebs des Informationsspeichersystems in einer vorbestimmten geringen Höhe über das doppelseitige Medium fliegen kann.
5. Medium nach Anspruch 4, bei dem der Teil des Reliefs zum Speichern von Nur- Lese-Daten Vertiefungen enthält, deren Tiefe gleich ungefähr 1/4 der Wellenlänge des Lichtstrahls ist, und daß der Teil des Reliefs, der Wiedereinschreib-Daten speichert, die Form einer Rille hat.
6. Optisches Speichersystem mit hoher Speicherdichte zum Speichern von Informationen, mit einer Vielzahl von optischen Speichermedien gemäß einem der Ansprüche 1-5.
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