JP2001134985A - 光データ記憶媒体 - Google Patents

光データ記憶媒体

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JP2001134985A
JP2001134985A JP2000317832A JP2000317832A JP2001134985A JP 2001134985 A JP2001134985 A JP 2001134985A JP 2000317832 A JP2000317832 A JP 2000317832A JP 2000317832 A JP2000317832 A JP 2000317832A JP 2001134985 A JP2001134985 A JP 2001134985A
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カート・アラン・ルービン
Timothy C Strand
ティモシー・カール・ストランド
Wade Wai-Chung Tang
ウェード・ワイ・チュン・タング
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のデータ層から成る光媒体の、いづれの
データ層からのデータでも明確に読み取ることのできる
光データ記憶システムを提供すること。 【構成】 大容量記憶に適した光データ記憶システムは
多重データ面を有する光媒体と、光ヘッドを含む駆動装
置からなる。駆動装置は、レーザ光を所望のデータ面に
照射し、反射してきた光を信号とする。深いデータ層の
データを読み取る際、光は多くの層を通らねばならず、
弱い信号しか得られない。その結果、データ面によっ
て、信号強度が異なる。本発明は、各データ面が、コー
ティングされた誘電反射層を持った媒体を用い、そのコ
ーティング材料及び厚みを適当に選択することで、各デ
ータ面からの信号強度がほぼ等しくなるよう最適化し
た。好適な実施例では、半導体材料が各データ面に付着
され、その厚みが反射量を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光データ記憶システム、
特に、複数のデータ記憶面を有する記憶システムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】光データ記憶システムは大量のデータを
ディスクに記憶するための手段を備えている。それらの
データはレーザ・ビームをディスクのデータ層に集束
し、反射光ビームを検出することによって、アクセスさ
れる。このような各種のシステムが知られている。RO
M(Read Only Memory,読取り専用メモリ)システムに
おいて、データはディスクの製造時にディスクにマーク
として永久的に刻み込まれる。データはレーザ・ビーム
がデータ・マーク上を通過した時の反射率の変化として
検出される。WORM(Write Once Read Many,追記
形)システムはユーザが、空の光ディスクの表面にピッ
トなどのマークを作成することによって、データを書き
込むことを可能とする。データが一旦ディスクに記録さ
れると、消去できなくなる。WORMシステムのデータ
も反射率の変化として検出される。
【0003】消去可能光システムも知られている。これ
らのシステムはレーザを使用して、データ層を臨界温度
以上に加熱し、データの書込み及び消去を行う。光磁気
記録システムはレーザ・スポットの磁区を上向きまたは
下向きのいずれかに配向することによってデータを記録
する。低出力のレーザをデータ層に当てることによっ
て、データを読み取る。磁区の方向の相違によって、光
束の偏光面が時計方向か反時計方向のいずれかに回転す
る。そこで、偏光方向のこの変化が検出される。相変化
記録はデータ層自体の構造変化(非晶質/結晶質が相の
一般的な2つのタイプである)を利用して、データを記
録する。データは光束が異なる相を通過する時の反射率
の変化として検出される。
【0004】これらの光ディスクの中には、薄膜を使用
して、性能を最適化するものがある。たとえば、IBM Te
chnical Disclosure Bulletin, Vol. 33, No. 10B, p.
482,March 1991、特開昭61−242356号明細書、
及び特開平4−61045号明細書を参照されたい。
【0005】光ディスクの記憶容量を増加させるため
に、多重データ層システムが提案されている。2層以上
のデータ層を有する光ディスクは理論上、レンズの焦点
を変更することによって異なる層をアクセスできる。こ
の手法の例としては、米国特許第3946367号明細
書、同第4219704号明細書、同第4450553
号明細書、同第4905215号明細書、同第5097
464号明細書、同第4829505号明細書、同第4
852077号明細書、同第4845021号明細書、
同第4682321号明細書、同第4298975号明
細書、同第4737427号明細書、特開昭60−20
2545号明細書、特開昭63−276732号明細
書、及びArter 等のIBM Technical Disclosure Bulleti
n, Vol. 30,No. 2, p. 667, July 1987がある。
【0006】これらの従来技術のシステムの問題は、2
層以上のデータ層がある場合に、記録されているデータ
を明確に読み取るのがきわめて困難なことである。間挿
データ層は光を吸収し、深いデータ層から受け取る信号
を大幅に低下させる。これらの問題を解決した光データ
記憶システムが必要とされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、多重
データ層を持つ光データ記憶システムにおいて、いづれ
のデータ層からのデータでも、明確に読み取ることので
きる、複数データ層光媒体と該媒体駆動装置を提供する
ことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施例
において、光データ記憶システムは光ディスク駆動装置
と、複数データ面の光媒体を有する。媒体はエア・スペ
ースで分離された複数の基板部材を有している。エア・
スペースに隣接した基板部材の表面がデータ面となる。
データ面はアモルファス・シリコンなどの半導体の薄膜
でコーティングされる。各データ面における薄膜の厚さ
は、ディスク駆動装置の光検出器が各データ面から同量
の光を受け取れるようなものである。
【0009】ディスク駆動装置はレーザ・ビームを発生
するためのレーザを備えている。光伝送チャネルが光を
媒体に送る。伝送チャネルは光を異なるデータ面に集束
するための集束素子と、基板の有効厚の変動による収差
を補正するための収差補償素子を含んでいる。受光チャ
ネルは媒体からの反射光を受光する。受光チャネルは読
み取るもの以外のデータ面から反射された不必要な光を
選別するフィルタ素子を含んでいる。受光チャネルは反
射光を受光する検出器と、データ及びこれに応じたサー
ボ信号を発生するための回路を含んでいる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の光データ記憶システムの略図
を示し、総括的に10で示されている。システム10は
ディスク状であることが好ましい光データ記憶媒体12
を含んでいる。媒体12は当分野で周知のように、クラ
ンプ・スピンドル14に取外し可能に取り付けられてい
る。スピンドル14はスピンドル・モータ16に取り付
けられており、モータ16はシステム・シャーシ20に
取り付けられている。モータ16はスピンドル14及び
媒体12を回転させる。
【0011】光ヘッド22は媒体12の下方に配置され
ている。ヘッド22はアーム24に接続されており、ア
ーム24はボイス・コイル・モータ26などのアクチュ
エータ装置に接続されている。ボイス・コイル・モータ
26はシャーシ20に取り付けられている。モータ26
はアーム24及びヘッド22を媒体12の下方で半径方
向に移動させる。
【0012】『光媒体』図2は媒体12の断面図であ
る。媒体12は基板50を有している。基板50はフェ
ース・プレートまたはカバー・プレートとも呼ばれ、レ
ーザ・ビームが媒体12に進入する個所である。外径
(OD)リム52及び内径(ID)リム54が、フェー
ス・プレート50と基板56の間に取り付けられてい
る。ODリム58及びIDリム60が基板56と基板6
2の間に取り付けられている。ODリム64及びIDリ
ム66が基板62と基板68の間に取り付けられてい
る。ODリム70及びIDリム72が基板68と基板7
4の間に取り付けられている。フェース・プレート50
及び基板56、62、68、74は、ポリカーボネート
またはその他のポリマ材料、あるいはガラスなどの透過
性材料でできている。好ましい実施例において、フェー
ス・プレート50及び基板56、62、68、74の厚
さは0.3mmである。あるいは、基板の厚さは0.0
1ないし0.80mmであってもよい。IDリム及びO
Dリムはプラスチック材料製であることが好ましく、厚
さはほぼ200ミクロンである。あるいは、リムの厚さ
は10−500ミクロンであってもよい。フェース・プ
レート、基板及びリムはポリカーボネート製であること
が好ましく、成形法によって形成される。
【0013】接着剤、接合剤、超音波ボンディング、溶
剤接着、またはその他の接着法によって、リムをフェー
ス・プレートに取り付けることができる。あるいは、成
形工程中に、リムは基板と一体的に形成することもでき
る。リムを所定の位置に置くと、基板とフェース・プレ
ートの間に複数個の環状のエア・スペース78が形成さ
れる。スピンドル14を受けるための、スピンドル開口
80がIDリムの内側の媒体12を貫通している。複数
個のパス82がIDリムに設けられ、開口とエア・スペ
ース78を接続し、エア・スペース78と通常は空気で
あるディスク・ファイルの周囲環境との間の均圧化を可
能とする。複数個の低インピーダンス・フィルタ84が
パス82に取り付けられ、空気中の粒子によるエア・ス
ペース78の汚染を防止している。フィルタ84は石英
ファイバまたはグラス・ファイバでよい。また、パス8
2とフィルタ84をODリム上に配置することもでき
る。あるいは、空気を貫通させるが、汚染物質を濾過す
る多孔質接合剤を使用して、リムを取り付けることもで
きる。他の代替策として、リムを超音波スポット・ボン
ディングし、接着された領域の間に、空気を通すのには
充分な大きさであるが、粒子を濾過するには充分な小さ
さである小さいギャップを残すこともある。
【0014】表面90、92、94、96、98、10
0、102及び104はデータ面であり、エア・スペー
ス78に隣接しておかれている。これらのデータ面はR
OMデータ(たとえば、CD、OD−ROMまたはCD
−ROM形式の)を収納しており、このデータはピット
またはその他のマークとして基板表面に直接形成されて
いる。
【0015】図2は8枚のデータ面を有している本発明
の媒体を示しているが、媒体が任意の数の複数枚のデー
タ面を含んでいることができることを理解すべきであ
る。他の基板及びリムを追加したり、あるいは除去する
ことができる。たとえば、フェース・プレート50、リ
ム52、リム54、及び基板56だけを使用して、媒体
12が2枚だけのデータ面90及び92を含んでいるよ
うにすることができる。この実施例において、フェース
・プレート50及び基板56は両方とも同じ厚さで、
1.2mmであることが好ましい。
【0016】図3は高透過性光記録媒体の他の実施例の
断面図であり、総括的な参照番号120で示されてい
る。媒体12の要素と同様な媒体120の要素は、プラ
イム符号付きの数字で示されている。媒体120は媒体
12のリム及びエア・スペース78を有していない。そ
の代わり、複数個の中実な透明部材122が基板を分離
している。好ましい実施例において、部材122は高透
過性の光接合剤製であり、基板を保持する役割も果た
す。部材122の厚さは約10−500ミクロンである
ことが好ましい。媒体120をシステム10の媒体12
と置き換えてもよい。基板及び透明部材を増減すること
によって、媒体120を異なる数のデータ面のものとす
ることもできる。たとえば、データ面2つの媒体はフェ
ース・プレート50'、部材122及び基板56'からな
っている。フェース・プレート50'及び基板56'は両
方とも同じ厚さで、1.2mmであることが好ましい。
【0017】図4は図2のディスク12の一部の詳細な
断面図を示す。基板50はデータ面90に刻み込まれた
情報を含んでおり、薄膜層124で覆われている。層1
24は光システムで使用される光の波長またはこれに近
い波長において低い光吸収率を示す材料から成る。波長
が400−850nmの範囲の光の場合、半導体などの
材料が層124に使用される。薄膜層124の厚さは2
5−5000Åの範囲である。層124は表面90にス
パッタリングされていることが好ましい。
【0018】層124を光保護層126によって覆って
もよい。層126はチッ化シリコンやポリカーボネート
などの誘電体でよい。層124及び126は、情報ピッ
ト及びトラッキング溝が基盤に形成された後に、基板9
0にスパッタされる。あるいは、層126をスピン・コ
ーティングしてもよい。
【0019】データ面92を備えた基板56もまた層1
24及び保護層126を有している。他のデータ面9
4、96、98、100、102及び104も同様に薄
膜層124及び保護層126のコーティングを有してい
る。最も深い個所におけるデータ面(すなわち、光ヘッ
ドから最も離れているデータ面)は薄膜層124をきわ
めて反射率の高い層と置き換えてもよい。この反射層は
スパッタリングまたは蒸着によって付着されたアルミニ
ウム、金またはアルミニウム合金などの金属から成る。
【0020】保護層126はエア・スペース78に存在
する可能性のある塵埃、汚染物、及び湿気が、層124
及びデータ面に悪影響を及ぼすのを防止する。保護層1
26は任意選択であり、作動要件によっては省くことが
できる。保護層の厚さは50Å−100ミクロンの範囲
である。
【0021】図5は図3のディスク120の一部の詳細
な断面図を示す。層124'はデータ面90'及び92'
の上にそれぞれ付着している。部材122が層124'
を分離している。この実施例では、部材122が保護層
として役立つため、保護層は必要ない。
【0022】薄膜層124は、各データ層における所望
の量の光の反射をもたらすのに用いられる。しかしなが
ら、光が透過する複数のデータ面があるため、薄膜層1
24も透過性が高く、光の吸収ができるだけ少なくなけ
ればならない。これらの条件が満たされるのは、屈折率
(n)が吸光係数(k)よりも大きい場合、具体的にい
えば、屈折率(n)が比較的高く(n>1.5)、吸光
係数(k)が比較的低い(k<0.5)場合である。こ
のような条件はある周波数領域にわたって、特定の材料
で発生する。これらの条件を満たすことのできる領域の
1つは、異常分散吸収帯の高波長側である。
【0023】図6は異常分散吸収帯を有する典型的な材
料の波長に対する屈折率(n)と球形数(k)のグラフ
である。異常分散は一般に、dn/dλが正となる領域
であると定義される。異常分散に関する詳細な検討につ
いては、M. Born及びE. Wolfの「Principles Optic
s」、Pergamon Press, 3rd Edition, 1994を参照された
い。本発明において、対象となる領域はn>kであると
ころである。図6からわかるように、この領域は異常分
散領域が生じる波長よりも上の波長で生じる。この現象
を強く示す材料は半導体を含んでいる。
【0024】半導体とは何らかの熱、光、あるいは電圧
のパラメータが存在する際に導電性を示す、シリコンや
ゲルマニウムなどの物質である。アモルファス・シリコ
ンが波長が400−850nmの範囲の光を使用する場
合に、層124として使用するのに良好な材料であるこ
とが判明している。
【0025】図7は典型的なアモルファス・シリコンの
波長に対する屈折率(n)と吸光係数(k)のグラフを
示す。nがkよりもはるかに大きい、広い波長領域に留
意されたい。これらの光の領域において、アモルファス
・シリコンは大部分の光を吸収することなく透過し、反
射する。アモルファス・シリコンは層124として使用
するのに良好な材料である。
【0026】アモルファス・シリコンに加えて他の半導
体物質を、層124に使用することもできる。C、S
i、Ge、Sn、Pbなどの周期表の第IV−B族の任
意の元素及びその組合せを使用することができる。さら
に、第III−B族及び第V−B族の元素の組合せは半
導体物質をもたらし、これらを使用することもできる。
これらはAx1-x(ただし、AはB、Al、Ga、In
及びTiからなる第III−B族の元素から選択した少
なくとも1つの元素、BはN、P、As、Sb及びBi
からなる第V−B族の元素から選択した少なくとも1つ
の元素、0<x<1である)などの合金を含んでいる。
これらにはGaAs,AlAs,AlP,AlSb,G
aP,GaN,GaSb,InP,InAs及びInS
bならびにこれらの組合せが含まれている。
【0027】第III−B族、第IV−B族、及び第V
−B族の元素からなる三元及び四元化合物も適用可能で
ある。
【0028】これらの半導体物質はスパッタリング法に
よって層124として付着される。半導体物質は天然の
非晶質状態であり、これは好ましいものである。あるい
は、天然の非晶質状態で付着させた後、半導体物質をア
ニーリングによって結晶状態に変えることもできる。
【0029】図8はアモルファス・シリコンの厚さに対
して780nmの波長の光の反射、透過、吸収される割
合のグラフを示す。半導体物質は他の材料に比較して、
比較的良好な反射率と低い吸収率を有している。低い吸
収率であることは光の一部が各間挿層で失われる多重デ
ータ面媒体で重要である。
【0030】図8はある範囲の厚さにわたって大きな正
弦変化をする反射率、透過率及び吸収率をアモルファス
・シリコンが有していることを示している。適当な厚さ
を選択することにより、反射率、透過率及び吸収率の多
くのさまざまな組合せを得ることが可能である。このこ
とは、層124の厚さを変えることによって、本発明の
媒体を、ディスク駆動装置の光ヘッドが各データ面から
同量の光を受け取るように調整することを可能とする。
換言すれば、深いデータ面の層124の厚さを、媒体の
外面に近いところにあるデータ面の反射率よりも高い反
射率を有するように選択する。この高い反射率は間挿層
において光がこうむる損失を補償するために必要であ
る。最終的な結果として、光ヘッドからは、同量の光が
各層から反射されるかのように見える。
【0031】tn、an及びrnをそれぞれn番目の層の
透過率、吸収率及び反射率を示すものとする。したがっ
て、これらは0から1までの値を有することができる。
Nが層の総数を示すものとする。ここで、各層からの有
効反射率が等しい(換言すれば、層によらず同量の光が
光ヘッドで検出される)場合、下記の再帰関係が成り立
つ。
【数1】
【0032】ただし、n+1≦N。光の損失が最少とな
るよう、各層の吸収率は低い値に保持される。そこで次
の近似式が適用される。
【数2】
【0033】最内層(層N)によって達成でき、かつそ
の層のコーティングの光学定数及び厚さによって決定さ
れる最大反射率rmaxがある。半導体の場合、これは通
常70%以下である。金属の場合、これは98%程度の
高さになる。最内層の反射率ならびに所望の層の総数
が、各層について同じように達成できる最大有効反射率
を決定する。
【0034】上記の等式を使用した場合、下記の関係が
すべての層について当てはまらなければならない。
【数3】
【0035】これは吸収のない限度そのものであり、吸
収が少量である場合を近似している。たとえば、N番目
の層の反射率が35%である場合、tN-1=78%であ
る。この等式を使用して、下記の表に示すように同じ反
射率をもたらすすべての層の厚さを決定することができ
る。まず、N番目の層(最内層)の反射率rmaxを選択
する。次いで、式(3)を使用して、N番目の層と同様
な有効反射率をもたらすN−1層の透過率及び反射率を
計算する。n=1層の特性が得られるまで、このプロセ
スを繰り返す。層1の実際の反射率は、すべての内層の
有効反射率と同じである。
【0036】以下の表の各々は本発明の媒体の例を示す
ものであり、各データ表面からの有効反射率は等しくな
っている。すべての表において、層1は光ヘッドに最も
近いところにあるデータ表面を指している。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】
【0040】
【表4】
【0041】層124の厚さを調節して、各層124に
対して等しい有効反射率を達成することが好ましいが、
代替策として、層124を同じ厚さにしてもかまわな
い。これは製造工程を単純化するために望ましいことが
ある。この場合、各層124からの有効反射率は異なる
ものとなる。しかしながら、光駆動装置はレーザ電力ま
たは光検出器の増幅度、あるいはこれら両方を調節し
て、各層124の異なる有効反射率を補償することもで
きる。
【0042】各層124の厚さが等しい場合、透過率
(t)及び反射率(r)はすべての層124に対して同
一である。n番目の層に対する有効反射率は、次式のよ
うになる。
【数4】rn(eff)=t2(n-1)
【0043】したがって、下限がrn(eff)に設定
され、t及びrの値が層の厚さによって決定されて既知
である場合、層数の最大値は次式によって決定できる。
【数5】
【0044】たとえば、層124でr=12%、t=8
7.5%であり、最大有効反射率が4%である場合、層
数(データ面)の最大値はn=5となる。
【0045】次の表5は4つのデータ面を有する本発明
の媒体の例を示す。データ面1ないし3は同じ厚さのア
モルファスの層124で覆われており、データ面4はア
ルミニウム層124で覆われている。
【0046】
【表5】
【0047】図9は媒体12のデータ面パターンの拡大
詳細断面図であり、総括的な参照番号130で示されて
いる。表面90は螺旋状(あるいは、同心状)のトラッ
キング溝132のパターンを含んでいる。溝132の間
に配置された面90の部分をランド部分134という。
面92は螺旋状の逆トラッキング溝(隆起陵部)136
のパターンを含んでいる。逆溝136の間に配置された
面92の部分はランド138である。溝132及び逆溝
136はトラッキング・マークとも呼ばれる。好ましい
実施例において、トラッキング・マークの幅140は
0.6ミクロンであり、ランド部分の幅142は1.0
ミクロンである。従って、ピッチは(1.0+0.6)
=1.6ミクロンとなる。
【0048】トラッキング・マークを使用して、媒体1
2の回転時に、光束をトラック上に維持する。これにつ
いては、以下で詳細に説明する。パターン130の場
合、光ヘッド22からの光束144はどの面に焦点があ
っているかに応じて、ランド部分134または138を
トラッキングする。記録されているデータはランド部分
にある。トラッキング・エラー信号(TES)を面90
及び92の両方について同じ大きさとするため、ランド
及びトラッキング・マークから反射される光の間の光路
差を、両面について等しくしなければならない。光束1
44は基板50を貫通して面90に集束しているが、光
束144はエア・スペース78を貫通して面92に集束
している。好ましい実施例において、エア・スペース7
8は空気を含んでいる。ランドとトラッキング・マーク
の間の光路差を同じものとするためには、d1n1はd
2n2と等しくなければならない(あるいは、d2/d
1がn1/n2に等しくなければならない)。ただし、
d1はマーク132の深さ(垂直距離)であり、n1は
基板50の屈折率であり、d2はマーク136の高さ
(垂直距離)であり、n2はエア・スペース78の屈折
率である。好ましい実施例において、エア・スペース7
8は屈折率が1.0の空気を含んでおり、基板50(な
らびに他の基板)の屈折率は1.5である。したがっ
て、d2/d1の比は1.5に等しくなる。好ましい実
施例において、d1は700Åであり、d2は1050
Åである。同一のトラッキング・マークのパターンが媒
体12の他の面でも反復される。他の基板の入射面9
4、98及び102は面90と同様であり、他のエア・
スペースの入射面96、100及び104は面92と同
様である。
【0049】溝の深さ比に関する上記の検討は、保護層
126を有していない、あるいは厚さが約200Å以下
の薄い保護層126を有している媒体12の実施例に適
用される。保護層126の厚さが約1ミクロン以上であ
るときにも、公式d1n1=d2n2を依然使用する
が、この場合、n2は第2のデータ面の層126の屈折
率である。保護層126の厚さが約200Åと1ミクロ
ンの間である場合、干渉現象によって溝深さの計算が困
難となる。しかし、適当な溝深さは、M. Born及びE. Wo
lfの「Principles of Optics」、Pergamon Press、3rd
Edition、1964年に示されているような薄膜光学計
算を用いて決定することができる。
【0050】トラッキング・マークを螺旋状に配置する
のが好ましいが、同心状とすることもできる。さらに、
螺旋状のパターンは各データ面に同一であってもかまわ
ない。すなわち、これらはすべて時計回りまたは反時計
回りの螺旋であるか、あるいは連続したデータ層で交互
に時計方向と反時計方向となる螺旋である。この交互の
螺旋パターンは、たとえば、データの連続したトラッキ
ングが望ましいビデオ・データ、ムービーの記憶などの
いくつかの用途で好ましいことがある。このような場
合、光束は内径の近傍で螺旋パターンが終了するまで、
第1のデータ面上を内方へ時計方向の螺旋パターンをト
ラッキングし、次いで、光束は真下にある第2のデータ
面へ集束し直されてから、外径に達するまで、反時計方
向の螺旋パターンをトラッキングする。
【0051】図10は媒体12の代替表面パターンの拡
大断面図で、総括的な参照符号150で示されている。
パターン150はパターン130と同様であるが、面9
2のトラッキング・マークが逆溝ではなく、溝152で
ある点が異なっている。ピッチ及びd2/d1の比はパ
ターン130と同じである。光束144は面90上のラ
ンド134をトラッキングするが、この場合、光束14
4は面92に集束されたとき、溝152をトラッキング
することになる。状況によっては、溝132をトラッキ
ングするのが望ましい。しかしながら、以下で説明する
ように、光束144を電子的に制御し、面92のランド
138をトラッキングすることもできる。面94、98
及び102のトラッキング・マークは面90と同様であ
り、面96、100及び104は面92と同様である。
【0052】図11は媒体12の代替表面パターンの拡
大詳細断面図で、総括的な参照符号160で示されてい
る。パターン160はパターン130と同様であるが、
面90が溝132ではなく逆溝162を有しており、面
92が逆溝136ではなく溝164を有している点が異
なっている。ピッチ及びd2/d1の比はパターン13
0のものと同じである。光束144は面90に集束され
たときに、逆溝162をトラッキングし、面92に集束
されたときに、溝164をトラッキングする(光束が電
子的に切り換えられ、ランドをトラッキングするのでは
ない限り)。面94、98及び102のパターン、なら
びに面96、100及び104は面92と同様である。
【0053】図12は総括的な参照符号170で示され
ている代替表面パターンの拡大詳細断面図である。パタ
ーン170において、面90はパターン160の面90
と同様な構造を有している。面92はパターン130の
面92と同様な構造を有している。ピッチ及びd1/d
2の比はパターン130のものと同じである。光束14
4は面90に集束されたときに、面90をトラッキング
し(光束が電子的に切り換えられて、ランドをトラッキ
ングするのではない限り)、面92に集束されたとき
に、ランド138をトラッキングする。面94、98及
び102は面90と同様なパターンを有しており、面9
6、100及び104は面92と同様なパターンを有し
ている。
【0054】パターン130、150、160及び17
0のすべてに対して、トラッキング・マークは、当分野
で周知の射出成形や光重合により、製造時に基板に形成
される。上述のように、薄膜層はトラッキング・マーク
の形成後に基板に付着されることに留意すべきである。
【0055】トラッキング・マークについての検討は光
ディスクの他の特徴にも適用される。たとえば、CD−
ROMなどのROMの中には、基板に打ち出されたピッ
トを使用して、データを記録したり、トラッキング情報
を提供したりしているものもある。他の光媒体はセクタ
・ヘッダ情報を打ち出したピットを使用している。媒体
の中には、これらのヘッダ用ピットを利用して、トラッ
キング情報も提供しているものもある。本発明の多重デ
ータ面形式にこのような媒体を使用する際には、ピット
は、上述のトラッキング・マークと同様な態様で、対応
している各種のデータ面上のピットまたは逆ピットとし
て形成される。ランドとピットまたは逆ピットとの間の
光路長も、トラッキング・マークと同様である。ピッ
チ、逆ピッチ、溝及び逆溝はすべて、ランドとは異なる
高さ(すなわち、これらとランドとの間の垂直距離)に
配置されており、これらはすべて、ここでの検討では、
マークと呼ばれる。特にトラッキング情報を提供するマ
ークは、非データ・トラッキング・マークと呼ばれてい
る。
【0056】本発明の媒体がCD、CD−ROMまたは
OD−ROMなどの任意のタイプの光ディスクで作成で
きることを理解すべきである。これらの形式は当分野で
周知のものである。
【0057】『光ヘッド』図13は光ヘッド22及び媒
体12の略図を示す。光ヘッド22はレーザ・ダイオー
ド200を有している。レーザ200は約780ナノメ
ートルの波長で一次光束202を発生するガリウム・ア
ルミニウム・ヒ素・ダイオード・レーザとする。光束2
02はレンズ203によって平行にされ、円形化プリズ
ムといったサーキュラライザ204によって円形とされ
る。光束202はビーム・スプリッタ205を通過す
る。光束202の一部はビーム・スプリッタ205によ
って集束レンズ206及び光検出器207に向かって反
射される。検出器207は光束202の出力を監視する
ために使用される。光束202の残りの部分は通過し、
ミラー208で反射される。光束202は次いで、集束
レンズ210及び多重データ面収差補償装置212を通
過し、媒体12のデータ面の1枚(図では面96)に集
束される。レンズ210はホルダ214に取り付けられ
ている。ホルダ214の位置は、ボイス・コイル・モー
タなどの焦点合わせアクチュエータ・モータ216によ
って、媒体12に対して調節される。
【0058】光束202の一部はデータ面で反射され、
反射光束220となる。光束220は補償装置212及
びレンズ210を通って戻り、ミラー208によって反
射される。ビーム・スプリッタ205において、光束2
20は多重データ面フィルタ222に向かって反射され
る。光束220はフィルタ222を通過し、ビーム・ス
プリッタ224へ進む。ビーム・スプリッタ224にお
いて、光束220の第1部分230は非点レンズ232
及び四分割光検出器234へ送られる。ビーム・スプリ
ッタ224において、光束220の第2部分236は半
波長板238を介して偏光ビーム・スプリッタ240に
送られる。ビーム・スプリッタ240は光束236を第
1直交偏光成分242と第2直交偏光成分244に分離
する。レンズ246は光242を光検出器248に集束
し、レンズ250は光244を光検出器252に集束す
る。
【0059】図14は四分割検出器234の上面図を示
す。検出器234は4つの等しい部分234A、234
B、234C、及び234Dに分割される。
【0060】図15はチャネル回路260の回路図を示
す。回路260はデータ回路262、焦点エラー回路2
64及びトラッキング・エラー回路266からなってい
る。データ回路262は、検出器248に接続された増
幅器270と、検出器252に接続された増幅器272
を有している。増幅器270、272は二極双投電子ス
イッチ274に接続されている。スイッチ274は加算
増幅器276及び差動増幅器278に接続されている。
【0061】回路264はそれぞれ検出器部分234
A、234B、234C及び234Dに接続されている
複数個の増幅器280、282、284及び286を有
している。加算増幅器288は増幅器280及び284
に接続されており、加算増幅器290は増幅器282及
び286に接続されている。差動増幅器292は加算増
幅器288及び290に接続されている。
【0062】回路266は一対の加算増幅器294及び
296、ならびに差動増幅器298を有している。加算
増幅器294は増幅器280及び282に接続されてお
り、加算増幅器296は増幅器284及び286に接続
されている。差動増幅器298は二極双投電子スイッチ
297を介して加算増幅器294及び296に接続され
ている。スイッチ297は増幅器298への入力を逆転
する働きをする。
【0063】図16は本発明のコントローラ・システム
の略図であり、総括的な参照符号300で示されてい
る。焦点誤差信号(FES)ピーク検出器310は焦点
エラー回路264に接続されている。トラッキング・エ
ラー信号(TES)ピーク検出器312はトラッキング
・エラー信号回路266に接続されている。コントロー
ラ314は検出器310、検出器312、検出器20
7、ならびに回路262、264及び266に接続され
ている。コントローラ314はディスク駆動装置コント
ローラに基づくマイクロプロセッサである。コントロー
ラ314はレーザ200、ヘッド・モータ26、スピン
ドル・モータ16、焦点合わせモータ216、スイッチ
274及び297、ならびに補償装置212にも接続さ
れている。補償装置212の正確な構成及び作動につい
ては、以下で詳細に説明する。
【0064】システム10の作動をここで理解すること
ができよう。コントローラ314はモータ16に、ディ
スク12を回転させ、モータ26にヘッド22をディス
ク12下方で適当な位置へ移動させる。次に図13を参
照して、レーザ200が作動させられディスク12から
データを読み取る。光束202はレンズ210によっ
て、データ面96に集束される。反射光束220が戻
り、光束230、242及び244に分割される。光束
230は検出器234によって検出され、集束及びトラ
ッキング・サーボ情報をもたらすために使用され、光束
242及び244はそれぞれ検出器248及び252に
よって検出され、データ信号をもたらすために使用され
る。
【0065】図14を参照する。光束202がデータ面
96に正確に集束されると、光束230は検出器234
上で円形の断面350となる。これによって、回路26
4はゼロ焦点誤差信号を出力する。光束202の焦点が
何らかの理由で若干合っていない場合、光束230は検
出器234上で楕円形のパターン352または354と
なる。これによって、回路264は正または負の焦点誤
差信号を出力する。コントローラ314は焦点誤差信号
を使用して、モータ216を制御し、ゼロ焦点誤差信号
が得られるまでレンズ210を移動させる。
【0066】光束202の焦点がデータ面96のトラッ
クに正確に合うと、部分AとB、ならびに部分DとCの
間で等しく円形の断面350となる。光束がトラックか
ら外れると、トラッキング・マークとランドの間の境界
に来る。結果として、光束は分散され、断面350は上
下する。部分A及びBが受け取る光は多くなり、部分C
及びDが受け取る光が少なくなるか、あるいはその逆と
なる。
【0067】図17はヘッド22の変位に対する回路2
64が発生するTESのグラフである。コントローラ3
14によって、VCM26はヘッド22を媒体12の表
面を横切って移動させる。TESピーク検出器312は
TES信号のピーク(最大点または最小点)をカウント
する。各トラックの間には2個のピークがある。ピーク
数をカウントすることにより、コントローラ314は光
束を適当なトラックに位置決めできる。ランドにおける
TES信号は正の勾配のTES信号である。コントロー
ラ314はこの正勾配の信号を使用して、光束をトラッ
クにロックする。たとえば、正のTES信号により、ヘ
ッド22はゼロ点のランド位置に向かって左へ移動し、
負のTES信号により、ヘッド22はゼロ点のランド位
置に向かって右へ移動する。図17はスイッチ297が
図15に示すような初期位置にある場合に、媒体12の
好ましいパターン130から得られる信号を示してい
る。パターン150の面90、及びパターン170の面
92についても、同じ信号が発生する。これが正勾配が
存在している位置であるから、光束は自動的にランドに
ロックされる。
【0068】図18はスイッチ297が初期位置にある
場合のパターン150の面92、パターン160の面9
0及び92、ならびにパターン170の面90に関する
ヘッドの変位に対するTES信号のグラフを示す。この
場合のトラッキング・マークは、正勾配の信号がトラッ
キング・マークの位置で発生し、かつそれによって光束
がランド部分ではなくトラッキング・マークを自動的に
トラッキングするものであることに留意されたい。トラ
ッキング・マークをトラッキングするのが、場合によっ
ては望ましいことがある。
【0069】図19は、TESが逆転されるように、イ
ンバータ・スイッチ297が設定された場合のパターン
150の面92、パターン160の面90及び92、な
らびにパターン170の面90におけるヘッドの変位に
対するTES信号のグラフである。この場合、TESは
ランド位置で正の勾配を有し、光束はトラッキング・マ
ークではなく、ランド位置をトラッキングする。よっ
て、コントローラ314はスイッチ297をセットする
ことによって、溝でもランドでもトラッキングできる。
【0070】媒体12はROMデータ面を含んでいる。
反射率の検出を使用して、ROMデータを読み取る。デ
ータ回路262において、スイッチ274はROMディ
スクを読み取る時に、増幅器276を接続するように配
置される。検出器248及び252からの信号が加算さ
れる。データ・スポットが記録されている個所では検出
される光が少なくなり、検出される光のこの相違がデー
タ信号となる。スイッチ274はWORM及び相変化デ
ータ・ディスクに対して同じセッティングを有する。光
磁気データ面を有しているディスクを使用する場合、デ
ータを読み取るには、偏光の検出が必要となる。スイッ
チ274は増幅器278を接続するようにセットされ
る。検出器248及び252で検出される直交偏光の相
違が、データ信号となる。
【0071】図20はレンズ210の変位距離に対する
回路264から焦点誤差信号のグラフである。媒体12
のデータ面の各々に対して、公称正弦焦点誤差信号が得
られることに留意されたい。データ層間で、焦点誤差信
号はゼロである。システムの起動時に、まずコントロー
ラ314によって、モータ216はレンズ210をその
ゼロ変位位置に配置する。次いで、コントローラ314
はモータ216にレンズ210を正変位方向へ移動させ
ることによって、希望するデータを探索する。各データ
層において、ピーク検出器310は焦点誤差信号の2つ
のピークを検出する。コントローラ314はピーク(デ
ータ面当たり2個)をカウントし、光束202が集束さ
れる正確なデータ面を決定する。所望の面に到達した
ら、コントローラ314によって、モータ216にレン
ズ210を配置させ、焦点誤差信号がその特定のデータ
面に関する2つのピークの間にあるようにする。次い
で、焦点誤差を使用して、モータ216を制御し、ピー
ク間のゼロ点焦点誤差信号を探す。すなわち、正確な集
束が達成されるように、正勾配信号にロックする。コン
トローラ314はレーザ200の出力、スイッチ29
7、及び収差補償装置212も、その特定のデータ面に
対して適切に調節する。
【0072】起動時には、コントローラ314はどのよ
うなタイプのディスクを読み取るのかも決定する。スイ
ッチ274はまず反射率の検出のために配置され、スイ
ッチ297は好ましいパターン130のディスクのラン
ド部分を読み取るために設定される。コントローラ31
4は第1データ面の第1トラックのヘッダ情報を探し出
し、読み取る。ヘッダは層の数、各層がどのタイプの光
媒体であるか(反射率検出か、偏光検出か)、及びどの
タイプのトラッキング・マーク・パターンが用いられて
いるかに関する情報を有している。この情報によって、
コントローラ314はスイッチ274及び297をセッ
トして、各データ面を正確に読み取ることができる。
【0073】コントローラ314が第1データ面の第1
トラックを読み取れない(おそらく、第1の層が異なる
トラッキング・マーク・パターンを有している)場合、
コントローラ314はスイッチ297を他のセッティン
グにセットして、第1データ面の第1トラックの読取り
を再度試みる。これでもうまくいかない(おそらく、第
1データ面が光磁気であり、偏光検出を必要とする)場
合、コントローラはスイッチ274を偏光検出にセット
し、スイッチ297をあるセッティングにセットし、次
いで他のセッティングにセットして、再度試みる。要約
すると、コントローラ314はトラックの読取りに成功
するまで、スイッチ274及び297の4種類のセッテ
ィングを試みることによって、第1データ面の第1トラ
ックのヘッダ情報を読み取ろうとする。コントローラ3
14がこのヘッダ情報を得られれば、他のデータ面の各
々に対してスイッチ274及び297を適切にセットす
ることができる。
【0074】あるいは、ディスク駆動装置を本発明のR
OM媒体のみで機能する専用のものとすることもでき
る。この場合、コントローラ314はデータ面のタイ
プ、層の数、及びトラッキング・マークのタイプに関す
る情報を格納するようにプログラムされる。
【0075】『収差補償装置』レンズは通常、屈折率が
1.0である空気中で光を集束するように設計される。
このようなレンズが屈折率が異なる材料を通して光を集
束する場合、光は球面収差をこうむり、この収差が光束
のスポットを歪ませ、拡大し、読取り及び記録性能を低
下させる。
【0076】典型的な光データ記憶装置において、集束
が行われるデータ面は1つだけである。データ面は通
常、厚さ1.2mmのフェース・プレートの下に配置さ
れている。レンズは通常、開口数(NA)が0.55の
レンズであり、1.2mmのフェース・プレートによっ
て光に生じる球面収差を補正するように特に設計された
ものである。結果として、良好なスポット焦点をこの余
分な厚さのところに得ることができるが、他の深さで
は、焦点がぼけてしまう。これは多重データ層システム
における深刻な問題となる。
【0077】本発明の収差補償装置212はこの問題を
解決するものである。図21は収差補償装置の略図を示
しており、補償装置は総括的な参照符号400で示され
ており、補償装置212として使用される。補償装置4
00は3つの段のある段付きブロック402を含んでい
る。最初の段404の厚さは0.3mmであり、2番目
の段406の厚さは0.6mmであり、3番目の段40
8の厚さは0.9mmである。ブロック402は媒体1
2のフェース・プレート及び基板と同じ材料または他の
類似した光学材料で作られている。これらの段の光学的
厚さが基板の増分であることに留意されたい。ブロック
402はボイス・コイル・モータ410(または、同様
なアクチュエータ装置)に取り付けられており、該モー
タはコントローラ314に接続されている。モータ41
0は光路202の内外へブロック402を横方向に移動
させる。
【0078】レンズ210は媒体12の最も下のデータ
面に集束するように設計されている。換言すれば、レン
ズ210はフェース・プレートと間挿基板の組合せ厚さ
によって生じる球面収差を補償するように設計されてい
る。本発明の場合、面102または104に集束するた
めに、光束202はフェース・プレート50ならびに基
板56、62及び68(基板材料の1.2mmという組
合せ厚さ)を貫通しなければならない。エア・スペース
78は付加的な球面収差をもたらさないものであるか
ら、考慮されないことに留意されたい。それ故、レンズ
210は1.2mmのポリカーボネートを貫通して集束
するように設計されており、データ面102及び104
の両方に同じように良好に集束する。
【0079】光束202が面102または104のいず
れかに集束すると、ブロック402は完全に引っ込み、
光束202がこれを通過することはない。光束202が
面98または100に集束すると、ブロック402は光
束202が段404を通過するように配置される。光束
202が面94または96に集束すると、ブロック40
2は光束202が段406を通過するようには位置され
る。光束202が面90または92に集束するとブロッ
ク402は光束202が段408を通過するように配置
される。結果として、面のどの対に集束しても、光束2
02は常に、同じ光学厚さの材料を通過し、球面収差を
こうむることはなくなる。コントローラ314はモータ
410を制御して、ブロック402を適宜移動させる。
【0080】図22は収差補償装置を示しており、これ
は総括的な符号430で示されており、補償装置212
に使用できる。補償装置430は一対の相補的な三角形
状のブロック432及び434を有している。ブロック
432及び434は媒体12のフェース・プレート及び
基板と同じ、あるいは類似した光学特性のその他の材料
で作られている。ブロック432は、光束202がこれ
を通過するような固定位置に配置されている。ブロック
434はボイス・コイル・モータ436に取り付けられ
ており、ブロック432の面に沿って滑動することがで
きる。コントローラ314はモータ436に接続されて
おり、これを制御する。ブロック432に関してブロッ
ク434を移動することによって、光束202が通過す
る材料の全体の厚さを調節することができる。結果とし
て、光束202はどのデータ面に集束しても、同一の光
学厚さの材料を通過する。
【0081】図23及び図24は収差補償装置を示して
おり、これは総括的な符号450で示されており、補償
装置212に使用できる。補償装置450は円形の段付
き要素452を有している。要素452は4つの区画4
54、456、458及び460を有している。区画4
56、458及び460の厚さはそれぞれ、補償装置4
00の段404、406及び 408と同様である。区
画454には何も材料がなく、図24に示すように円形
パターンにおけるブランク空間を表している。円形要素
452はステップ・モータ462に取り付けられてお
り、該モータはコントローラ314によって制御され
る。スピンドル462は要素452を回転させ、光束2
02がどのデータ面に集束しても、同じ厚さの材料を通
過するようにする。
【0082】図25は収差補正装置を示しており、これ
は総括的な符号570で示されており、補償装置212
に使用できる。補償装置570は固定凸レンズ572及
び可動凹レンズ574を含んでいる。レンズ574はボ
イス・コイル・モータ576に取り付けられている。ボ
イス・コイル・モータ576はコントローラ314によ
って制御され、レンズ572に対してレンズ574を移
動させる。光束202はレンズ572、574及び21
0を通って、媒体12に進む。レンズ572に対してレ
ンズ574を移動させると、光束202の球面収差が変
化し、光束202が異なるデータ面に集束することが可
能となる。好ましい実施例において、レンズ210、5
74及び572は可動中心要素574を有しているクッ
ク・トリプレット(cooke triplet)からなっている。
クック・トリプレットの詳細については、R. Kingslake
の「Lens Design Fundamentals」、Academic Press、Ne
wYork、pp. 286-295、1978年という記事を参照された
い。レンズ574は可動要素として示されているが、レ
ンズ574を固定とし、レンズ572を可動要素とする
こともできる。図6及び図7において、収差補償装置2
12はレンズ210と媒体12の間に示されている。し
かしながら、補償装置570を使用する場合、これは図
25に示すように、レンズ210とミラー208の間に
配置される。
【0083】図26は収差補償装置を示しており、これ
は総括的な符号580で示されている。補償装置580
は公称集束力がゼロの非球面レンズ要素582を含んで
いる。要素582は球面収差面584と平面586を有
している。レンズ582はボイス・コイル・モータ58
8に接続されている。ボイス・コイル・モータ588は
コントローラ314によって制御され、コントローラ3
14はレンズ210に対してレンズ582を移動させ
る。光束202はレンズ210及び582を通って、媒
体12に進む。レンズ210に対してレンズ582を移
動させると、光束202の球面収差が変化し、光束が異
なるデータ面に集束することが可能となる。
【0084】図27は軸z及びρに関するレンズ582
の図である。好ましい実施例において、面584は式Z
= 0.00770ρ4 - 0.00154ρ6に対応していなければなら
ない。
【0085】図28は本発明の代替光ヘッドの略図を示
すものであり、総括的な符号600で示されている。ヘ
ッド600の要素はヘッド22の要素と同様なものであ
り、プライム符号付きの数字で示されている。ヘッド6
00がシステム10と同様だが、収差補償装置212が
排除されており、新しい収差補償装置602がビーム・
スプリッタ206'とミラー208'の間に追加されてい
る点で異なっている。補償装置602の作動を以下で説
明する。ヘッド600の作動はこれ以外は、ヘッド22
について説明したところと同じである。ヘッド600を
システム10のヘッド22と置き換えてもよい。
【0086】図29は収差補償装置の略図を示すもので
あり、補償装置は総括的な符号610で示されており、
補償装置602に使用できる。補償装置610は反射性
ホログラフ・コーティング614を有する基板612を
含んでいる。基板612はステップ・モータ616に取
り付けられており、該モータはコントローラ314によ
って制御される。ホログラフ・コーティング614には
多数のさまざまなホログラムが記録されており、その各
々は光束202'に特定の球面収差をもたらす。これら
のホログラムはブラッグ・タイプのものであり、特定の
角度及び波長で入射する光だけに感応する。基板612
を数度回転すると、光束202'は異なるホログラムに
当たる。記録されているホログラムの数は、必要とされ
る球面収差補正の数に対応している。図示の媒体12の
場合、各々がデータ面の対の1つに対応している4種類
の記録が必要である。
【0087】図30は収差補償装置の略図を示すもので
あり、補償装置は総括的な符号620で示されており、
補償装置602に使用できる。補償装置620は基板6
22、透光性ホログラフ・コーティング624及びステ
ップ・モータ626からなっている。補償装置620は
補償装置610と同様であるが、ホログラフ・コーティ
ング624が反射性ではなく、透光性である点が異なっ
ている。ホログラフ・コーティング624には多数のホ
ログラムが記録されており、その各々は必要とされる球
面収差補償の数に対応している。基板が622が回転す
ると、光束202'は順次これらのホログラムの各々に
当たる。
【0088】図31はホログラフ・コーティング614
及び624を作成するために使用される記録システムの
略図を示すものであり、総括的な符号650で示されて
いる。システム650はレーザ652を有しており、こ
のレーザはレーザ200と同様な波長で光束654を発
生する。光654はレンズ656によって平行化され、
ビーム・スプリッタ658へ送られる。ビーム・スプリ
ッタ658は光を光束660及び662に分割する。光
束660はミラー664及び666によって反射され、
レンズ668によって面672の点670に集束され
る。光束660はブロック402と同様な段付きブロッ
ク674を通過する。光束660は次いで、レンズ67
6によって再度平行化され、基板682上のホログラフ
・コーティング680に当たる。基板682はステップ
・モータ684に回転可能に取り付けられている。光束
662も光束660に対して90度の角度でコーティン
グ680に当たる。
【0089】レンズ668は面672上に無収差の点を
形成する。この光は次いで、特定の記録層にアクセスす
る際に遭遇する基板の厚さの合計を表す厚さを有するブ
ロック674の段を通過する。レンズ676は設計上、
光記憶ヘッドに使用されるレンズ210と同一のもので
ある。このレンズは光を、特定の厚さに対応する球面収
差の特定の量を含んでいる光束に視準する。この波面は
基準光束662との干渉によって、ホログラフ的に記録
される。ホログラムがほぼ図示の平面690に向けられ
ている場合には、透光性ホログラムが記録される。破線
で示されている平面692にほぼ向けられている場合に
は、反射性ホログラムが記録される。記録層の異なる対
にアクセスする際に生じる収差を補正するのに必要な波
面が、ホログラムを新しい角度位置に回転し、かつブロ
ック674の対応する厚さのプレートを挿入することに
よって、ホログラム的に記憶される。複数個の角度で分
解されたホログラムが記録され、その各々は異なる対の
記録層に対応しており、これらに対する補正値をもたら
す。ホログラフ・コーティングは重クロム酸ゼラチンま
たは光重合材料製である。個々のホログラムは認められ
るほどのクロストークなしに、1度程度の小さい増分で
記録することができる。これによって、多数のホログラ
ムを記録し、したがって、多数のデータ面を使用するこ
とが可能となる。
【0090】図32は代替の収差補償装置の略図を示す
ものであり、この補償装置は総括的な符号700で示さ
れており、補償装置602に使用できる。補償装置70
0は偏光ビーム・スプリッタ702、4分の1波長板7
04、ステップ・モータ708に取り付けられた回転ラ
ック706、各々が異なる球面収差補正値をもたらす複
数個の球面収差ミラー710を含んでいる。光束20
2'はその偏光により配向され、光束がビーム・スプリ
ッタ702及び板704を通ってミラー710の一つに
進むようになる。ミラー710はビーム202'に適切
な球面収差をもたらし、これは次いで、板704を通っ
て戻り、ビーム・スプリッタ702によってミラー20
8'へ向かって反射される。モータ708はコントロー
ラ314によって制御され、回転ラック706を回転さ
せて、該当するミラーを定置する。ミラー710は反射
シュミット補正板である。M. Born他、「Principles of
Optics」、Pergamon Press、Oxford、1975年、pp.
245 - 249を参照されたい。
【0091】図33は収差補償装置の略図を示すもので
あり、該補償装置は総括的な符号720で示されてお
り、補償装置602に使用できる。補償装置720は偏
光ビーム・スプリッタ722、4分の1波長板724、
及び電気的に制御される変形可能ミラー726からなっ
ている。変形可能ミラー726は内部圧電素子によって
制御されるものであり、詳細はJ. P. Gaffarel他、「Ap
plied Optics」、Vol. 26、pp. 3772 - 3777、(198
7年)に記載されている。補償装置720の作動は補償
装置700と同様だが、ミラー726が電気的に調節さ
れ、適当な球面収差をもたらす点が異なっている。換言
すると、ミラー726は補償装置700のさまざまなシ
ュミット補正板710に相当する反射面を形成するよう
に調節される。コントローラ314はミラー726の調
節を適宜制御する。
【0092】収差補償装置212及び602の作動を、
媒体12に関して上記で説明した。層の間のエア・スペ
ースにより、1つの収差補償セッティングがデータ面の
各対に対して機能する。ところが、媒体120を使用す
る場合に、収差補償セッティングを各データ面に対して
作成することが必要となる。これはエア・スペースがな
いからである。
【0093】『多重データ面フィルタ』光束202を媒
体12の特定のデータ面に集束すると、反射光束230
がデータ面からヘッド22へ戻される。しかしながら、
光束202の一部は他のデータ面で反射される。適当な
データ及びサーボ信号を得るためには、この望ましくな
い反射光束を排除しなければならない。本発明の媒体1
2の多重データ面フィルタ222はこの機能を達成す
る。
【0094】図34はフィルタ222として使用できる
フィルタ750の略図を示すものである。フィルタ75
0は遮光板754及びレンズ756からなっている。レ
ンズ210によって適切に集束された光であるから、平
行化された所望の光束230が得られる。光束230は
レンズ752によって点760に集束される。望ましく
ない光762はレンズ210によって適切に集束されな
かったので、平行化されない。従って、光762が点7
60に集束することはない。遮光板754は点760に
開口764を有しており、該開口は光230を通過させ
る。望ましくない光762のほとんどは板754によっ
て遮光される。光230はレンズ756によって再度平
行化される。好ましい実施例において、開口764は円
形であり、約λ/(2*(NA))の直径を有してい
る。ただし、λは光の波長であり、(NA)はレンズ7
52の開口数である。正確な直径は整合公差と層間の信
号の排除条件との間の適当なトレードオフによって決定
される。あるいは、開口764は約λ/(2*(N
A))という最小ギャップを有するスリットを有してい
てもよい。このような場合には、遮光板754はスリッ
トによって分離された2つの個別の部材となる。遮光板
754は金属シート製であっても、遮光コーティングを
有する透明基板製であって、開口764がコーティング
されていないものであってもよい。
【0095】図35はフィルタ800の略図を示すもの
であり、該フィルタもフィルタ222として使用するこ
とができる。フィルタ800はレンズ802、遮光板8
04、遮光板806及びレンズ808からなっている。
遮光板806はレンズ802の焦点812には位置され
た開口810を有している。遮光板804は相補的な開
口814を有しており、この開口は平行化された光23
0を開口810を通すことを可能とするとともに、希望
しない視準されていない光820を遮ることを可能とす
る。開口814は一対の平行なスリットであっても、環
状の開口であってもよい。好ましい実施例において、開
口814のスリットの間の距離は開口810の直径より
も大きい。開口810の直径はλ/(2*(NA))に
ほぼ等しい。代替の環状開口の場合、環状スリットの内
径は開口810の直径よりも大きくなければならない。
どちらの場合でも、開口814の外縁822は光束23
0の外部に配置されている。遮光板804及び806は
金属シート製であっても、遮光コーティングを有する透
明基板製であって、開口810及び814がコーティン
グされていないものであってもよい。
【0096】図36は代替フィルタ830の略図を示す
ものであり、該フィルタはフィルタ222として使用で
きる。フィルタ830はビーム・スプリッタ832とホ
ログラフ板834からなっている。ホログラム板834
のコーティングは平行化された光束230を効率よく反
射するとともに、平行化されていない光束840が通過
できるようにするように調整されている。望ましい光束
230はホログラム板834によって反射され、ビーム
・スプリッタ832へ戻り、ビーム・スプリッタ224
へ反射される。
【0097】図37はホログラフ板834の作成方法の
略図である。レーザ200とほぼ等しい波長を有する平
行化された光束850は、振幅ビーム・スプリッタ85
6で2つの光束852及び854に分割される。光束8
52及び854はそれぞれミラー860及び862によ
って方向が変えられ、ホログラム板834へ、この板に
直角に、対向する方向から当たる。反射製ホログラムが
光束852及び854の干渉によって記録される。ホロ
グラフ・コーティングは重クロム酸ゼラチンまたは光重
合材料製である。
【0098】本発明のフィルタ222は図13に示され
ており、光束220の経路に配置されている。しかしな
がら、1つまたは複数のフィルタをサーボ用の光束23
0またはデータ用の光束236の個別の経路に配置する
こともできる。
【0099】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【0100】(1)半導体材料が付着された層を有す
る、記録されたデータを記憶するための第1データ面を
有する放射線透過性の第1の部材と、記録されたデータ
を記憶するための第2データ面を有する第2の部材と、
第1及び第2データ面を離隔した関係で支持するための
手段と、第1及び第2データ面の間に配置され、媒体の
第1の面側からの放射線のビームが第1または第2デー
タ面のいずれかに集束されるようにする放射線透過性媒
質と、を含む光データ記憶媒体。 (2)上記放射線透過性媒質が空気であることを特徴と
する、上記(1)に記載の媒体。 (3)上記放射線透過性媒質が中実な透明材料であるこ
とを特徴とする、上記(1)に記載の媒体。 (4)上記第2データ面に半導体材料が付着されている
ことを特徴とする、上記(1)に記載の媒体。 (5)上記データ面がROMデータ面であることを特徴
とする、上記(1)に記載の媒体。 (6)上記半導体材料がC、Si、Ge、Sn、Pbか
らなる群から選択された少なくとも1つの元素であるこ
とを特徴とする、上記(1)に記載の媒体。 (7)上記半導体材料がアモルファス・シリコンである
ことを特徴とする、上記(1)に記載の媒体。 (8)上記半導体材料がAx1-xで示され、AはB、A
l、Ga、In及びTiからなる群から選択した少なく
とも1つの元素、BはN、P、As、Sb及びBiから
なる群から選択した少なくとも1つの元素であり、0<
x<1である、材料であることを特徴とする、上記
(1)に記載の媒体。 (9)上記半導体材料が、GaAs、AlAs、Al
P、AlSb、GaP、GaN、GaSb、InP、I
nAs、及びInSbからなる群から選択された少なく
とも1つを有することを特徴とする、上記(1)に記載
の媒体。 (10)放射線源と、半導体材料が付着された層を有す
る、記録されたデータを記憶するための第1データ面を
有する放射線透過性の第1の部材と、記録されたデータ
を記憶するための第2データ面を有する第2の部材と、
第1及び第2データ面を離隔した関係で支持するための
手段と、第1及び第2データ面の間に配置され、媒体の
第1の面側からの放射線のビームが第1または第2デー
タ面のいずれかに集束されるようにする放射線透過性媒
質と、を含む光データ記憶媒体と、放射線源からの放射
線ビームを光媒体のデータ面の一つへ送るための光伝送
手段と、光媒体からの反射放射線ビームを受け取り、こ
れに応じたデータ信号をもたらすための光受信手段と、
を含む光データ記憶システム。 (11)上記放射線透過性媒質が空気であることを特徴
とする、上記(10)に記載のシステム。 (12)上記放射線透過性媒質が中実な透明材料である
ことを特徴とする、(10)に記載のシステム。 (13)上記第2データ面に半導体材料が付着されてい
ることを特徴とする、上記(10)に記載のシステム。 (14)上記データ面がROMデータ面であることを特
徴とする、上記(10)に記載のシステム。 (15)上記半導体材料がC、Si、Ge、Sn、Pb
からなる群から選択された少なくとも1つの元素である
ことを特徴とする、上記(10)に記載のシステム。 (16)上記半導体材料がアモルファス・シリコンであ
ることを特徴とする、上記(10)に記載のシステム。 (17)上記半導体材料がAx1-xで示され、AはB、
Al、Ga、In及びTiからなる群から選択した少な
くとも1つの元素、BはN、P、As、Sb及びBiか
らなる群から選択した少なくとも1つの元素であり、0
<x<1である、材料であることを特徴とする、上記
(10)に記載のシステム。 (18)上記半導体材料がGaAs、AlAs、Al
P、AlSb、GaP、GaN、GaSb、InP、I
nAs、及びInSbからなる群から選択された少なく
とも1つを有することを特徴とする、上記(10)に記
載のシステム。
【0101】
【発明の効果】本発明による複数データ層光媒体、並び
に、光ヘッド、収差補償装置、及びフィルタを備えた光
媒体駆動装置を用いることで、該媒体のいづれのデータ
層からのデータでも明確に読み取ることのできる光デー
タ記憶システムが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光データ記憶システムの略図である。
【図2】本発明の光媒体の断面図である。
【図3】代替光媒体の断面図である。
【図4】図2の光媒体の一部の断面図である。
【図5】図3の光媒体の一部の断面図である。
【図6】典型的な材料の波長に対する屈折率(n)と吸
光係数(k)のグラフである。
【図7】波長に対するアモルファス・シリコンの屈折率
(n)と吸光係数(k)のグラフである。
【図8】本発明の1実施例の層厚に対する光の割合のグ
ラフである。
【図9】図2及び図3の媒体のトラッキング・マークの
断面図である。
【図10】代替トラッキング・マークの断面図である。
【図11】代替トラッキング・マークの断面図である。
【図12】代替トラッキング・マークの断面図である。
【図13】本発明の光ヘッド及び媒体の略図である。
【図14】図13の光検出器の上面図である。
【図15】本発明のチャネル回路の回路図である。
【図16】本発明のコントローラ回路の略図である。
【図17】トラッキング・エラー信号とヘッドの変位の
グラフである。
【図18】代替実施例のトラッキング・エラー信号とヘ
ッドの変位のグラフである。
【図19】代替実施例のトラッキング・エラー信号とヘ
ッドの変位のグラフである。
【図20】本発明の焦点誤差信号とレンズの変位のグラ
フである。
【図21】本発明の多データ面収差補償装置の略図であ
る。
【図22】本発明の多データ面収差補償装置の代替実施
例の略図である。
【図23】本発明の多データ面収差補償装置の他の代替
実施例の略図である。
【図24】図23の補償装置の上面図である。
【図25】本発明の多データ面収差補償装置の他の代替
実施例の略図である。
【図26】本発明の多データ面収差補償装置の代替実施
例の略図である。
【図27】図26のレンズの断面図である。
【図28】本発明の光ヘッドと媒体の代替実施例の略図
である。
【図29】本発明の多データ面収差補償装置の代替実施
例の略図である。
【図30】本発明の多データ面収差補償装置の代替実施
例の略図である。
【図31】図29及び図30の補償装置を製造する工程
を示す略図である。
【図32】本発明の収差補償装置の代替実施例の略図で
ある。
【図33】本発明の収差補償装置の代替実施例の略図で
ある。
【図34】本発明の多データ面フィルタの略図である。
【図35】本発明の多データ面フィルタの代替実施例の
略図である。
【図36】本発明の多データ面フィルタの代替実施例の
略図である。
【図37】図36のフィルタの製造工程を示す略図であ
る。
【符号の説明】 10 光データ記憶システム 12 光データ記憶媒体 14 クランプ・スピンドル 16 スピンドル・モータ 20 システム・シャーシ 22 光ヘッド 24 アーム 26 ボイス・コイル・モータ 50 フェース・プレート 52 外径リム 54 内径リム 56 基板 58 外径リム 60 内径リム 62 基板 64 外径リム 66 内径リム 68 基板 70 外径リム 72 内径リム 74 基板 78 エア・スペース 80 スピンドル開口 82 パス 84 フィルタ 90 データ面 92 データ面 94 データ面 96 データ面 98 データ面 100 データ面 102 データ面 104 データ面 200 レーザ・ダイオード 202 光束 203 レンズ 204 サーキュラライザ 205 ビーム・スプリッタ 206 集束レンズ 207 光検出器 208 ミラー 210 集束レンズ 212 多重データ収差面補償装置 214 ホルダ 216 焦点合わせアクチュエータ・モータ 220 反射光束 222 多重データ面フィルタ 224 ビーム・スプリッタ 232 非点レンズ 234 四分割光検出器 236 光束 238 半波長板 240 偏光ビーム・スプリッタ 248 光検出器 250 レンズ 252 光検出器
フロントページの続き (72)発明者 ウェイン・イサミ・イマイノ アメリカ合衆国95139 カリフォルニア州 サンノゼ、スティルウォーター・レーン 1908 (72)発明者 ハル・ジャービス・ローゼン アメリカ合衆国95032 カリフォルニア州 ロス・ガトス、パイン・アベニュー 17131 (72)発明者 カート・アラン・ルービン アメリカ合衆国95050 カリフォルニア州 サンタ・クララ、スーザン・ドライブ 2377 (72)発明者 ティモシー・カール・ストランド アメリカ合衆国95120 カリフォルニア州 サンノゼ、ブレット・ハート・ドライブ 6737 (72)発明者 ウェード・ワイ・チュン・タング アメリカ合衆国95123 カリフォルニア州 サンノゼ、ビゲォー・コート 6075

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体材料が付着された層を有する、記録
    されたデータを記憶するための第1データ面を有する放
    射線透過性の第1の部材と、 記録されたデータを記憶するための第2データ面を有す
    る第2の部材と、 第1及び第2データ面を離隔した関係で支持するための
    手段と、 第1及び第2データ面の間に配置され、媒体の第1の面
    側からの放射線のビームが第1または第2データ面のい
    ずれかに集束されるようにする放射線透過性媒質と、 を含む光データ記憶媒体。
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