JPH0278020A - 光ディスク駆動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はデータの大容量記録に関する。特にデータの書
き込み、読み取り、消去のための電子工学処理を利用し
た、データあるいは情報の大容量記録の方法と装置に関
するものである。

［従来の技術］ 光記録は一般に磁気的な方法と装置を使ったものよりデ
ィスク当りの容量が２倍乃至３倍になるとされている。

光記録によればデータを大容量に記録できるし、その市
場も膨大な大きさであるので光記録装置の活発な展開が
いろいろの方面でなされている。

そのような活動が読み取り専用メモリや、追記型メモリ
［ライト　ワンス　リードメニータイムズ（ｗｒｉｔｅ
−ｏｎｃｅ−ｒｅａｄ　ｍａｎｙ　ｔｉｍｅｓ　（ＷＯ
ＲＭ））メモリ］や、消去可能光メモリのシステムに向
けられている。読み取り専用やＷＯＲＭＯＲ上リは既に
利用できるが、消去可能光メモリシステムは今日記録媒
体上の品質が技術上の大きな問題となっているため読み
取り専用やＷＯＲＭシステムよりも発展上大きな困難に
遭遇している。

例えばＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ周辺装置用の
読み取り専用光メモリ装置は、デジタルオーディオコン
パクトディスクの出現とともに商用に供されるようにな
った。そのようなユニット用の現在のディスクデータ記
録容量は２００乃至６００メガバイトである。そのよう
なディスクはモールドプレスや金属化技術を使って工場
で製造され、大容量のデータベースの情報を低コストで
販売するのに適合している。

ＷＯＲＭ装置は使用者がデータを符号化するのに用いる
ことができるものであるが、その符号化は一度だけであ
る。データビットはレーザを使って媒体を非可逆的に［
バーニング（ｂｕｒｎｉｎｇ）　ｊすることによって物
理的な位置に記録される。そのような永久的に符号化し
たものは無期限に読み取ることができる。そのためにＷ
ＯＲＭ技術は大量のデータへのランダムアクセスが望ま
れるような、デジタル画像を含む大量の情報を記録する
のに適合するものとなった。大規模記録を目的として最
も大きな利用を具体的に与えると考えられるのは光ディ
スク記録装置すなわち消去可能記録装置の第３のカテゴ
リのものである。そのような装置は現在の磁気的なテー
プやディスクと競合するであろう、そして将来はコンピ
ュータ技術の上に大きなインパクトを与えることになろ
う。現在、消去可能な光記録として追求されている３つ
の最も活発なアプローチは光磁気システム、染色重合体
、および記録したいところの記録媒体の中に結晶構造を
形成させ、あるいは位相変換をさせる技術を含むもので
ある。すべてのこれらのアプローチのものは、書き込み
や消去に際して材料の物理的または化学的構造を変える
のに熱を必要とする。そのようなシステムへのデータの
書き込み時間は、データが書き込まれる場所が熱せられ
て物理的に別の具合に変換される間のある持続時間（”
ｄｗｅｌｌ”ｔｉｍｅ）に依存する。

そのようなアプローチのもののもう一つの欠点は媒体の
特性が不純物や不純物の拡散や酸化に高い感受性をもっ
ていたり、欠陥に発展するような。

そして何度か切り替えサイクルを繰り返した後や、ある
いはときには装置を製造したり試験したりした後にしか
現れないような不具合になり易いことである。上記の３
つのアプローチの中で光磁気材料が最も大きく発展して
きた。この方面の研究成果は、何百万回かの書き込みや
消去のサイクルを報告してきたが、その例として例えば
次のような論文がある。

エッチ−ビイ、デイ、シイエ　ビイエッチ、デイ。

シイシス、カーネギ−メロン大学、ピッツバーグ、ペン
シルバニア（１９８７年） Ｈ−Ｐ、　Ｄ、　５ｈｉｅｈ　Ｐｈ、　Ｄ、　Ｔｈｅｓ
ｉｓ、　Ｃａｒｎｅｇｉｅ−ＭｅｌｌｏｎＵｎｉｖｅｒ
ｓｉｔｙ、　Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ、　Ｐｅｎｎ５ｙｌ
ｖａｎｉａ（１９８７）大規模記録のために消去可能の
光媒体を利用するだめに、光媒体は低電力レーザを用い
て高速にマークし得るのに十分の高速性を持つ必要があ
る。

また媒体は少なくとも１０年間は例えば１０１２ビツト
の中で一つの誤り以下であるようなコンピュータ産業の
標準に沿って殆ど誤差のないデータを維持する必要があ
る。

そこで、光ディスク記録システムを使用するための高速
高分解能光記録媒体における消去能力を与える基礎とし
て役立つ物理現象を見つけることは非常に困難なことで
あった。

上記のように過去１０年以上にわたってのこの方面の最
大の努力は光磁気記録の使用に向けられた。しかしなが
ら、消去可能の光磁気記録の商業上の実現は未だ達せら
れていないし、それが何時かの保証も未だない。しかも
不幸にして上に述べた他のアプローチの動作は比較にな
らない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の譲受人（ａｓｓｉｇｎｅｅ）は１９８６年６月
５日付は米国特許出願番号第８７０８７７号「光記録の
方法とシステム」および１９８８年４月２１日付は米国
特許出願番号第１８４２６３号「発光物質とその製造方
法」の譲受人でもある。その出願内容は本発明の説明の
中で参照される。

従来技術の問題を解決するために、そして運用し得る光
記録システムに対して基礎を与えるために、密度、速度
、そして長いサイクル寿命という光媒体に要する事項を
満足させるような光記録材料への新しいアプローチが展
開されてきた。

この展開は、希土類元素をドープしたアルカリ土結晶か
らなる新材料の中でのエレクトロントラッピング（ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ　ｔｒａｐｐｉｎｇ）の現象を利用するも
のである。そのような材料の薄い結晶膜がディスクの記
録媒体を与えるために例えばガラスやアルミナのような
いろいろの基板の上に形成される。

トラッピング現象は純然たる電子的なプロセスであるか
ら読み書き消去の動作は非常に速い。

そのうえ、物理的トラッピング現象は媒体の寿命が実際
的に無限であることを暗示するものである。

またエレクトロントラッピングの効果は、記録能力にア
ナログの次元を与えるような直線的な応答特性を与える
。

こうして例えば１枚の５−１／４インチのディスクの潜
在的な記録容量は数ギガバイトに拡大され得る。明らか
に記録情報の密度は極度に高い。

ここに述べられた光ディスク記録システムのための媒体
として用いられる材料は、１９８８年４月２１日付は米
国特許出願番号第１８４２６３号の主題である。その特
許出願は、ともに１９８６年６月５日付けの米国特許出
原番号第８７０８７７号および第８７０８０９号と部分
的に連続である。本発明の記録媒体として使用し得る他
の材料は、ともに１９８７年４月３日付けの出願中の米
国特許出願番号第０３４３３２号および第０３４３３４
号、１９８８年１月２２日付けの第１４７２１５号、な
らびに１９８７年７月２８日付けの第０７８８２９号に
述べられている。本発明の譲受人がそれらの譲受人でも
ある。それらの出願の各々の内容はこの中で参照されて
いる。

第１８４２６３号に記述されている材料は書き込み入力
と読み取り出力との間に極度に直線的な関係がある。か
くして、この能力のために２値の記録の場合に大きなノ
イズマージンを与えており、またアナログまたは多値デ
ジタル記録媒体として用いれば情報の高密度記録の可能
性をも与えるものである。多値レベルということは、同
じレーザビームの複数の強度を使って書くことによって
、読み取りレーザビームによって照射されて生ずる放射
（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の直線性のために、情報が例えば
０．２，０．４，０．６，０．８．そして１の強度のよ
うないろいろのレベルの強度のところで記録され認識さ
れることが可能になるということである。

この特殊な媒体は薄膜状のもので、光を使って基底状態
（ｇｒｏｕｎｄ　５ｔａｔｅ）のエレクトロンを高位の
エネルギレベル（ｅｌｅｖａｔｅｄ　ｅｎｅｒｇｙ　１
ｅｖｅｌ）に励起することによって「荷電」され（ｂｅ
　”ｃｈａｒｇｅｄ”）また「放電」される（ｂｅ“ｄ
ｉｓｃｈａｒｇｅｄ”）。特に可視光によって照射され
るとエレクトロンは高位のエネルギ状態にされ、そこで
エレクトロンは無期限にその状態を維持する。その後に
赤外光によって照射されるとエレクトロンはトラップか
ら解放され、あらたに可視光を放射する。かくしてその
ような材料を使って、特別な位置のところにエレクトロ
ンをトラップしそして読むのに低いエネルギのレーザを
使うことによって、デジタルデータが記録され検索され
る。

そのような固体のフォトン材料（ｓｏｌｉｄ　５ｔａｔ
ｅｐｈｏｔｏｎｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌ）がエレクトロ
ンに２値の平衡状態を持たせる。すなわち一つの状態で
はエレクトロンを基底状態にし、もう一つの状態ではエ
レクトロンは泉といわれる特定の高位のエネルギ状態に
される。つまりエレクトロンは可視光のフォトン（光子
）を吸収して高位のエネルギ状態にされ、対応するトラ
ップの場所を充満させる。

高位のエネルギ状態にあるエレクトロンは、エレクトロ
ンがその泉から逃れ得るのに十分のエネルギがはいるこ
とによって、そのトラップ場所から解放（ｒｅｌｅａｓ
ｅ）され得る。そうなるとエレクトロンは基底状態に戻
り、対応する可視光のフォトンを放射する。

高位のエネルギ状態にあるエレクトロンの数は書き込み
に使用される可視光の強度に比例する。

そのような特性の結果としてそのような材料は事実上光
エネルギを貯えることができる。

そのようなエレクトロントラッピング材料の中の純然た
る光電子機構のために、熱的な衝程（ｔｈｅｒｍａｌ　
ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）の必要がない。それ故その材料に
トラップされたエレクトロンの数は本質的に直線的であ
る。

書き込みの分解能は光のアドレス動作にのみ依存してい
るので、直径１４の書き込みスポットは、上記の薄膜材
料で被覆（ｃｏａｔ）された１３０ｒｒｎすなわち５−
１７４インチのディスクの上に少なくとも５５０メガバ
イトの記録を可能にする。

磁気ディスクの記録に普通に用いられている例えばＭＦ
Ｍや改訂ＭＦＭや記録長制限等の符号化技術を用いて、
ＦＭすなわち周波数変調符号化を使用する場合の３倍に
記録容量が増加する。

また光の読み書きパルスの立ち上り、立ち下がり時間は
ナノ秒領域にある。こうして読み書きデータの転送レー
トは、エレクトロントラッピング材料を利用する光ディ
スク駆動媒体に対しては少なくとも２００メガくット／
秒であると思われる。

回転する記録システムで記録情報を検索するには指示（
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が必要である。そのうちの一つの
指示は、何所に必要とする情報が記録されているかある
いは記録されるであろうかを駆動機構に知らせるもので
ある。また他の指示はプロセスの中で読み書きの機構に
対して設定（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の指示を与えるもの
である。設定のパラメータはフォーカシング、速度、ト
ラック、マーク位置を含むものである。

情報の書き込みは使用される媒体例えば追記型のライト
ワンス（ｗｒｉｔｅ　ｏｎｃｅ）、光磁気（ｍａｇｎｅ
ｔｏ−ｏｐｔｉｃ）、染色重合体（ｄｙｅ　ｐｏｌｙｍ
ｅｒ）、位相変化（ρｈａｓｅ　ｃｈａｎｇｅ）のよう
な使用媒体に依存する。しかしすべての場合において書
き込まれる場所の反射パラメータの変化を含む、そして
読み取りの方法はディスク面のところでの反射率の変化
を検出することに基づいている。

コンパクトディスクのような表面の反射率を利用する光
ディスクを用いた場合のトラッキングに現在普通に用い
られている方法は、トラックの真中に読み書きのヘッド
を設定しフォーカシングをする基本モードとして溝を掘
られたトラックに依存するようになっている。速度情報
は、マークの繰返しパターンに含まれているか、あるい
は溝の深さ変調に含まれている。

現在利用されているもう一つのトラッキング方法ハ「サ
ンフルトサーボ（”Ｓａｍｐｌｅｄ　５ｅｒｖｏ”）　
Ｊシステムとして知られている。このシステムはディス
ク表面のスポットの反射率の変化に依存するものである
。そのスポットは、トラックの位置やディスクの速度や
フォーカシングの適合性についての情報を与えるように
設定されている。

媒体としてエレクトロンのトラッピング材料の薄膜に依
存する、本発明の消去可能光ディスクメモリシステムは
、読み取りのために反射率に依存するようなものではな
い。そうでなくて、赤外光照射のもとての媒体からの放
射（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を利用して、予め書き込まれた
トラッキング情報をディスクから検索するものである。

前述したところによって明らかであろうように。

記録媒体として使われたエレクトロントラッピング材料
が書き込み読み取り消去を本質的に無限の時間可能にす
るという、消去可能な光ディスクメモリシステムを働か
せ構成する方法と装置を要する必要性が当該技術に存在
する。

それ故、この発明の主たる目的は、書き込み読み取りそ
して消去の機能が、高密度で、高速でしかも多数回の消
去機能にわたっても重大な品質低下をすることのないよ
うな、エレクトロントラッピング媒体によって特徴付け
られる消去可能光ディスク駆動システムを働かせ構成さ
せる方法と装置を提供することである。

さらに特に、誘導磁気媒体システムよりも大きなデータ
量をディスクあたりに記録し得る、情報記録用の消去可
能ディスクメモリシステムを提供することが本発明の目
的である。

さらにまた特に、本発明の目的は、記録したり記録され
た情報を読み取ったりすることを効果的にするものとし
て、ディスクの反射率特性に依存するのではなく、デー
タが光のエネルギとして貯えられる消去可能光ディスク
廃動メモリシステムを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明では、特許請求の範
囲に記載した手段を講じた。

請求項第１項は、エレクトロントラッピング媒体の被覆
によって、例えば第１図にその動作原理がみられるよう
に（図面説明は後に詳述する）、光エネルギの形で情報
を貯えるよう特徴付けられる光ディスクを用いたコンピ
ュータ光ディスク乱動システムの基本構成を示す。

そして光ディスクの上記媒体に情報を書き込みあるいは
上記媒体から情報を読み取るために例えば第７図乃至第
１０図にみられるように、上記光ディスクとともに、光
ディスクを装着し回転させる構造、光ディスクに光を照
射して情報を読み書きする光ビーム発生手段と絞り込み
対物レンズ（ｆｏｃｕｓｉｎｇ　　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ
）、絞り込み対物レンズを光ディスクのトラック間に動
かす位置設定手段に要約される基本構成を有する。

請求項第２項は、このように光エネルギの形で情報を貯
えかつ解放する媒体によって特徴付けられる消去可能光
ディスクを用いたコンピュータ光ディスク旺動システム
の基本構成を示す。

光ビーム発生手段による光を光ディスクに照射して情報
を貯えかつ解放し、情報の書き込み、読み取り、あるい
は消去を行うもので、システムの基本構成は第１項のも
のと同様である。

請求項第２６項は、エレクトロントラッピング媒体で光
ディスクの表面を被覆する段階を特徴的に有する。コン
ピュータ用の消去可能光ディスクの翻動方法の基本構成
を示す。

請求項第２７項は、第２６項の方法において、光ディス
ク上に書かれた情報を消去するために。

光ディスク上の情報を読むのに使われる光ビームのパワ
ーよりも実質的に高いパワーで光ディスクを照射するも
のである。

本システムでは、請求項第３項乃至第５項あるいは請求
項第１０項乃至第１１項に示すハウジングにシステム構
成手段を納める。ここで請求項に示すハウジングの大き
さは例えば固体部品の使用により達成される。

請求項第２０項または第２５項に示すように。

本システムでは光ビーム発生手段の振幅変調により光デ
ィスクの上にデジタル情報を書き込み、あるいは光ディ
スクからデジタル情報を読み取るものである。エレクト
ロントラッピング材料を利用しての書き込み入力と読み
取り出力との間には例えば第５図にみられるように広い
範囲の直線性があるので、光ビーム発生手段の振幅変調
によるデジタル情報の書き込み読み取りの本手段は、本
発明の直線性の有効活用による高密度記録にもつながり
得るものである。

請求項第２８項乃至第２９項に示す、情報の高記録容量
は、ディスクに光スポットを照射することによる、小さ
な照射部分におけるエレクトロントラッピング現象を利
用して情報を記録することにより得られるものである。

請求項第３０項乃至第３３項は、例えば第６図にみられ
るような、エレクトロントラッピング層を有する光ディ
スクの表面構造を示すものである。

そこで中間層は基板材料がエレクトロントラッピング層
の中に溶は込まないように化学的境界を作るものである
。

その他の請求項は、光ディスクのエレクトロントラッピ
ング材料に光を照射することにより、第１図にみられる
ようにエレクトロンのエネルギレベルの増加した形で情
報を貯え、あるいは情報を解放するものであること、ま
たこのための光ビーム発生手段は１例えば第２図、第３
図にみられるエレクトロントラッピング材料の特性を利
用して選択した波長の光を発生するものであること、さ
らにこれらの光照射により、例えば第４図にみられる光
放射特性を利用して情報を読み取るものであることを示
す。

［作　用］ 上記のように本発明はエレクトロントラッピング現象を
利用してトラッピング媒体に情報を読み書きするもので
ある。

そして情報は例えば４５０ｎｍと６００止の間の、好ま
しくは約４５０１の波長のところにピークのある可視光
で動作する書き込みレーザで書き込まれる。

読み取りレーザは、例えば７００ｎｍと１４５゜ｎｍと
の間にピークのある、好ましくは約１０００ｎｏ＋の波
長のところにピークのある近赤外光でディスクを照射す
るように用いられる。

近赤外光の読み取り照射によって誘導されると、例えば
２値の１を表すような貯えられたビットは、オレンジ光
帯の約６２０ｎｍのところにピークをもつ、予め決めら
れた放射特性を発生する。この放射が検出されるとそれ
がその点に記録された２値の１に相当することになる。

またそのような放射がないときは、２値のＯがその点に
記録されたことに相当する。

光ディスク上に情報が書き込まれた上に、情報を読むの
に使われるパワーよりも実質的に高いパワーの光ビーム
を照射すると、高位のエネルギ状態で貯えられたエレク
トロンを空にすることが可能となり、すなわち書き込ま
れた情報を消去することが可能になる。

本発明の光ディスク記録システムは読み書きのヘッドと
ともに、いろいろの検出電子装置やディスク上にヘッド
を設定するための位置設定電子装置に読み取り書き込み
レーザビームを伝送する光処理ユニットを有する。また
データの入出力は標準コンピュータインタフェースによ
って取り扱われる。

本発明がエレクトロントラッピング材料の面上で情報を
書いたり消したりすることは、その点でのエレクトロン
のエネルギ状態の変化のみによるもので、熱を含むもの
ではないから品質の劣化を招かない。また従来例の場合
のように、データの書き込みの場所が熱せられて物理的
に別の状態になるのにある時間を要するようなこともな
いから高速記録が可能になる。

さらにエレクトロントラッピング材料がもつ極度の直線
性は情報の高密度の記録を可能にする。

本発明の目的や長所や特徴は上述したところでも明らか
であろうが、さらに、本発明の特質は、請求の範囲とと
もに以下の詳細な記述や図面によって一層明瞭に理解し
得るようになるだろう。

［実施例］ 図面を用いて以下に詳細に説明する。ここで同じ部品に
は同じ符号を付している。

第１図で本発明の消去可能光ディスク駆動メモリシステ
ムを用いた電子記録媒体の電子トラッピング材料の基本
動作を説明する。

第１図に示されるように広いバンドギャップをもった材
料はエネルギレベルＥＴに関連付けられる選択された不
純物を含んでいる。狭いＥバンドは、そこでは電子が相
互に作用しあうことが許容されるのでコミュニケーショ
ンバンドと呼ばれる。

レベルＴはトラッピングレベルといわれ、そこでは電子
が相互に作用しあうことが許容されないからトラッピン
グ場所はノンコミュニケーティング（ｎｏｎ−ｃｏ＋ｍ
ｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ）である。

第１図に示されるように可視光の照射が、すなわち荷電
光（ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｌｉｇｈｔ）がキャリヤを励起
してそれをトラッピング場所に充満させる。トラップの
深さは■属−■属燐においては約１，２ｅＶであって、
燐の熱エネルギより十分上にあり、したがって電子は熱
擾乱によってでは追い出すわけにはいかない。またトラ
ップ密度を制御することによってトラッピングレベルＴ
のところでのトンネル交換（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇｉｎｔ
ｅｒｃｈａｎｇｅ）が遮断される。そのような状態のも
とではトラップされたエレクトロンは相互にコミュニケ
ート（ｃｏｍｎ＋ｕｎｉｃａｔａ）することができない
。そして再結合の可能性がなくなる。

荷電照射が終わり、そしてエレクトロントラッピング材
料が電子的にエネルギを与えられる状態にされるとトラ
ップは充たされ、コミュニケーションバンドＥは空にな
り、トラッピングレベルＴから価電子帯Ｇへの再結合が
なくなる。その結果トラッピングレベルＴにおける電子
はそのままでいることになり、すなわち電子は無限に近
い時間の間そこに貯えられる。

若し、荷電されたエレクトロントラッピング材料が赤外
光乃至近赤外光にさらされると、コミュニケーションバ
ンドのエレクトロンのエネルギからトラッピングレベル
のエレクトロンのエネルギを引いた差に等しい十分なエ
ネルギが与えられて。

そのことがエレクトロンをトラッピングレベルＴからコ
ミュニケーションレベルＥに動かす働きをする。

一方、コミュニケーションバンドＥでは、エレクトロン
は相互に作用しあって基底状態すなわち価電子帯Ｇに戻
る。しかしながらエレクトロンがコミュニケーションバ
ンドＥから価電子帯Ｇに戻るので、ＥのエネルギからＧ
のエネルギを引いたエネルギの光子が放出される。希土
類元素を適当に添加することによって、エレクトロンが
コミュニケーションバンドＥから価電子帯Ｇに落ちると
き放出される光子によって発散される光の波長は予め決
められる。したがってそのような放出が起きたというこ
とを感することが、ディスク面上の特定の点において１
を意味するビットを有するか。

０を意味するノーピットを有するかどうかを示す働きを
する。

消去可能なあるいは消去不能な光記録システムへの既存
のアプローチのなかで書き込みンーザを使用することに
よって生ずる物理的変化と比較して、エレクトロントラ
ッピング材料の面上でスポットを書いたり消したりする
ことは、その点でのエレクトロンのエネルギ状態の変化
のみを要するものである。熱が潜在的に含まれているわ
けでもないから品質を落すような読み書き消去上の欠点
はない。それ故、エレクトロントラッピング材料におけ
る切り替えサイクル（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｃｙｃｌｅ
）の数は実質的に無限で、１０００万回の書き消しのサ
イクルを越しても薄膜の中に変化がｖＡ測されない。

トラッピングレベルＴのところでトラップを充満させる
にはエネルギが閾値を越える必要がある。

エレクトロントラッピング材料を本発明の記録媒体とし
て使用するのに必要な好ましい特性曲線を第２図に示す
。その好ましい材料は、１９８７年７月２８日付は出願
中の米国特許出願番号第０７８８２９号に示されている
。第２図に示すようにトラッピングレベルＴを充満する
ために越えねばならない閾値のエネルギレベルは６００
ｎｍよりも短い可視光の波長のところで始まる。

トラッピングレベルＴのところでのトラップが充満され
た後に近赤外線が照射されると、エレクトロンは解放さ
れる。赤外線照射の最大感度に対する相対的赤外感度を
示す図が第３図に示される。

第２図乃至第５図に示された図に用いられた材料は第２
図に関して述べられた材料と同じものである。第３図に
示すように、ここで論じられる実施例の材料では、最も
効果的な解放率が約１１０００ｎの波長のところで生じ
ている。

第４図に示すように、実施例に使用された薄い燐の膜は
、第３図に示されるようなピークの波長を有する赤外照
射に誘起されると、オレンジ光帯の約６２０ｎｍのとこ
ろにピークのある放射特性を示す。しかし、第２図乃至
第５図は単に代表的なものにすぎず、ピークを示す波長
は希土類の添加元素を変えることによって変わるもので
あることは注意を要する。そのうえ応答特性のスペクト
ル幅もまたある制限の中で変わり得る。

トラッピングレベルＴのところでの、高位のエネルギ状
態にトラップされるエレクトロンの数は、薄膜のエレク
トロントラッピング材料の表面に入射する書き込みエネ
ルギの量に比例する。第５図に示すように、実施例に使
用する薄い材料については約５ｍＪ／ａｌのレベルのと
ころで飽和に達する。

それより低いレベルのところではすべての大きさについ
て直線性が見られる。そのうえ、読み取り放射もまた書
き込みビームの強さに関して直線的である。エレクトロ
ントラッピング材料がこのような直線性を持っているた
めに、ここで述べる光ディスク駆動システムのそのよう
な材料が、ビデオあるいはアナログデータ処理のような
アナログ信号を振幅変調を用いて記録しそして読み取る
ことを可能にしている。このようなことは他の光ディス
ク駆動システムでは可能なことではない。

若しトラッピングレベルのところにあるトラップがトン
ネル距離（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　ｄｉｓｔａｎｃｅ）以
上に物理的に分離されると、そのトラップが互いにコミ
ュニケート（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ）　Ｌ合うことが
なくなり、自己放電はなくなる。この状態はエレクトロ
ンが１立方ｃｍ当たり約１０２０オーダに最高密度に励
起されることに相当する。赤外信号が荷電子トラッピン
グ膜に印加される都度、オレンジ光の放射が生ずる。勿
論、各光子が放射されるとともに、トラッピングレベル
Ｔの中にトラップされたままになっているエレクトロン
の数は減少する。この場合、６２０ｎｍのところにある
検出器の感度に依存して、そのトラップが空にならない
うちは多くの読み取りがなされ得る。ここで与えられる
例でいうなら、直径１μｍの１ビツトの記録スポットを
完全に消すには約１ピコジユールの赤外エネルギを要す
る。勿論、若し必要なら記録データを周期的に新規にす
ることによって空になることは避けられる。

以上に簡単に述べたように、エレクトロントラッピング
材料が光の形で受けたエネルギを貯え、そしてその後、
もう一つの光のビームによって問題のエネルギを放出す
る能力は、本発明の記録媒体を使用したデジタルスイッ
チングの手段を形づくるものである。エレクトロンを高
位の状態の中にトラップさせた記録媒体面上のデータの
点はオン、すなわち２値の１として解釈される。一方、
高位状態にエレクトロンがないところの点はオフ、すな
わちＯ値と解釈される。その逆に、変化したデータ点を
０とし、変化しないデータ点を１としてもよい。またデ
ィスク全体を可視光で荷電し、そして赤外光の読みビー
ムを使ってデータを書き込むことも可能である。その場
合には１あるいは０が放電されてしまったところの点と
してディスク上に記録される。またデータを読み書きす
るのにただ一つの赤外光ビームを用いることもできる。

そのような各スポットのところにエネルギ状態を切り替
えることができるエレクトロンが十分にあるので、本発
明は、切り替え設定を変更することなしに、あるスポッ
トが２値のＯか１かどうかを光学的に決めるものである
。そのことは、高位のエネルギのエレクトロンの一部を
解放するための、しかもスポットが２値の１であるか０
であるかを決めるのに十分な程度の、低い強度の赤外光
を用いてスポットを調べることによって達成される。し
かしながら実際問題として、高位のエネルギのエレクト
ロンのうちの一部のものが解放されて、スポットのとこ
ろに貯えられ励起されたエレクトロンが空であるような
意味を持たせることになる。本発明の特殊のエレクトロ
ントラッピング薄膜材料を記録媒体用に利用して５ナノ
秒以下の　　′切り替え速度すなわち書き込み消去速度
が達成される。

添加を異にするエレクトロントラッピング材料を、一つ
を他のうえにするようにして多層に被覆することもまた
可能である。各層は異なる波長の出力放射を生ずるから
、読み取り信号を別々にすることが可能である。２値の
符号が眉間を識別するように使用され得る。

そのうえ１本発明では、読み、書き、消去のレーザのパ
ワーは小さくてよい。書き込みエネルギは１ピコジユ一
ル／μｍ３以下の、約０．５ピコジユ一ル／μｍ３で十
分である。読み取りのエネルギは１ｏ−１ｓジユール（
フェムトジュール）の程度で例えば約１０フエムトジユ
ール／μｌ１１３である。

消去エネルギは約１ピコジユール／μｍ３である。

ワットでいえば、書き込みレーザパワーは約０．１１が
好ましく、読み取りレーザパワーは約０．５　ｍＷ、そ
して消去レーザパワーは約２１が好ましい。

第６図は、ディスク基板１２の上にエレクトロントラッ
ピング層１６が装着された光ディスクの断面図である。

ディスク基板１２は好ましくは光アルミナ材料からでき
ている。しかしながらそれは例えば薄膜材料で容易に被
覆することができて。

薄膜材料の結晶構造を溶かすのに必要な温度に耐えられ
る光学ガラスのような他の材料から作られたものでもよ
い、ディスク基板１２の上に装着された最初の材料は約
数１００オングストロームの厚さを持った中間層材料１
４である。この中間層１４の目的は結晶表面構造をエレ
クトロントラッピング層として限定することである。が
っそれは、エレクトロントラッピング層１６の中に基板
材料が溶は込まないように化学的に境界を作るものであ
る。適当な材料としてＣａＯやＭ　ｏ　Ｏ３あるいはＺ
ｎＳが使われる。しかしＺｎＳが好ましい、そして適当
な装着処理が利用される。

ディスク１０の上に装着された第２の層は中間層１４の
上にあってエレクトロントラッピング層１６である。エ
レクトロントラッピング材料１６の厚さは約５−が好ま
しい。その装着処理についてはここに参照された出願中
の米国特許に記述されているが、その処理は、ディスク
基板１２の上に既に装着された中間層１４の上にこの層
を装着するように使用される。

第３の保護層１８が、エレクトロントラッピング層１６
の上に既存の装着方法でスパッタされ。

あるいは蒸着され、あるいはエレクトロンビームで装着
され、あるいは付着される。保護膜１８はエレクトロン
トラッピング層１６を化学的汚染から化学的に保護する
働きをする。それはエレクトロントラッピング層１６を
化学的に封入するものである。保護層１８はまた、エレ
クトロントラッピング層１６の上に光学的に透明な被覆
を与える働きもしている。それは好ましくは酸化アルミ
ニュウムあるいは他の適当な材料で構成される。

プラスチックか他の光学的に透明な対人材料の第４の層
１９が、保護層１８を被覆するのに用いられる。この被
覆層１９は、オーディオコンパクトディスクの被覆と同
様、環境汚染に対する防壁としての作用をする。

上述のようにそして第６図に示されるように構成された
光ディスク１０は、エレクトロントラッピング層１６の
上の層を通して、所要のフォーマット作りやトラック指
示情報を示すパターンに。

エレクトロントラッピング層１６を永久的に損傷するレ
ーザによってフォーマット作りがさ九る。

フォーマット作りやトラック指示情報づくりとしては、
例えば従来のウィンチエスタディスク駆動あるいはＷＯ
ＲＭにおいて使用されるような方法が、この光ディスク
駆動システムと同じ機能をさせるのに利用される。

エレクトロントラッピング層１６に損傷を与える方法は
以下のように働くものである。ここに使用され、るエレ
クトロントラッピング材料は、可視光の書き込みレーザ
ビームにさらされると、エレクトロンをトラッピングレ
ベルＴに貯えさせるのに加えて瞬間的オレンジ光を発生
させる。書き込みレーザビームにさらされたときの瞬間
的な放出は、フォーマット作りやトラッキングをするデ
ィスクの部分のところにきたときに書き込みレーザビー
ムを照射することによって、トラッキングやフォーマッ
ト作りの記録情報を引き出すのに用いられる。読み取り
や消去のレーザビームを用いて例えば５ｍＷのような、
普通の電力よりもずっと高い電力で書いたことによって
損傷を受けたビット部分は、書き込みレーザによって照
射されてもエレクトロンを貯えないし、瞬間的なオレン
ジ光も発散しない。

１とＯの２値のパターンが上に述べたように強いレーザ
光を用いて形成され得るから、オレンジ光を発散しない
ように損傷を受けた部分は２値の０に相当する。ディス
クのフォーマットやトラッキング情報部分の損傷を受け
ないビットは、２値のオレンジ光を発散する。そのよう
にして、ウィンチエスタディスク駆動あるいはＷＯＲＭ
に用いられる、フォーマットやトラッキングの方法は本
光ディスク駆動システムによって利用され得る。

ウィンチエスタハードディスク駆動と同じように、光デ
ィスクを回転させる軸モータにホール効実装置を設ける
ことによってインデックス信号を与えることができる。

そのような装置を二つ用いることによって、普通、目的
に応じた冗長度をとっている。インデックス信号を発生
させる他の既存の方法も利用できる。

次に第７図について述べる。同図では、ディスクからデ
ータを読み取ったりデータをディスクに書き込んだりし
て、かつそのデータを主コンピユータに伝送するための
電子工学系のブロック図が示されている。主コンピユー
タ（ここには示されていない）からのデータはコンピュ
ータインタフェース２０を介して与えられる。そのイン
タフェース２０は例えばウィンチエスタディスク駆動や
ＷＯＲＭで普通に使用されるような標準５Ｔ５０６イン
タフエースであってもよいし、あるいは他の適当なイン
タフェースであってもよい。データはコンピュータイン
タフェースから駆動のデジタル入力電子装置２２に出力
される。デジタル入力電子装置は、電源および制御回路
２４からマイクロプロセッサ制御を受けて、書き込み電
子装置２６によって書き込みレーザ２８の動作を制御す
るのに適応した形に、コンピュータインタフェース２０
から受けたデータを形成させるように働くものである。

デジタル入力電子装置２２の機能の一つは、コンピュー
タインタフェース２０から受けたデータを、書き込み電
子装置２６が書き込みレーザ２８を変調させ、照射させ
、オフにさせたりするのに使用され得るように直列形式
に変換することである。書き込みレーザは約４６０ｎｍ
の波長のところにピークを有する可視光を発生させるも
ので、光学的処理ユニット３０によって処理された振幅
変調ビームを有している。そしてそのユニット３０は書
き込みビームをヘッド３２に伝送し、そのヘッド３２は
ディスク１０の上にビームを集中させるようになってい
る。フォーカス電子装置３４は。

ディスクにデータを書き込むために約１−の直径のビー
ムを発生するように動作する。

書き込みレーザはアルゴンレーザのような気体レーザで
ある。しかし全体の光ディスク駆動システムを、レーザ
やレーザ電源や関連する駆動回路やレーザの制御電子回
路を含んで、標準５−１／４インチの大きさのパッケー
ジの高さ半分のパッケージ、または同じ高さのパッケー
ジに納めるために。

すなわち例えば５．７５インチ幅×８インチ奥行きＸｌ
−５／８インチ高さまたは５．７５インチ幅×８インチ
奥行き×３．５インチ高さのパッケージに納めるために
固体部品が使用されねばならない。

現在固体レーザとしては可視光の領域に最大を有するビ
ームを発生するものがないので１本発明は日本の投下会
社から入手し得る。平行光学系と２逓倍器付の８４０ｒ
ｖダイオードレーザのような固体周波数逓倍ダイオード
を利用している。書き込み電子装置２６はそのようなダ
イオードレーザとともに与えられる。デジタル入力電子
装置２２はウィンチエスタディスク駆動装置あるいはＷ
ＯＲＭにおいて使用される電子装置と同じものである。

ディスクの上に書かれたデータや、ディスク面にあるフ
ォーマットやトラッキング情報を読み取るために、電源
と制御ユニット２４の中のマイクロプロセッサが、レー
ザ電子装置３６により、読み取りレーザ３８を働かせて
振幅変調をさせて赤外光をつけたり消したりさせる。そ
して赤外光は光学系システム３１に伝送される。前述し
たように、読み取りレーザは約１ｐつまり１１０００ｎ
のところにピークを有する波長のものが好ましい。

光学処理ユニット３０の中の光学系システム３１は、ヘ
ッド３２とフォーカス電子装置３４の手段によってディ
スク１０の面上に、処理された読み取りレーザビームを
送る。そして書き込みレーザによって２値の１として書
かれ貯えられたエレクトロンに、エレクトロントラッピ
ングＩＴから離れさせ光子を放射させる。その光子はヘ
ッド３２によって検出され、ヘッドはそれを光学処理ユ
ニット３ｏに送る。光学系システム３１によって処理さ
れて後、約６５０ｎｍの波長のところでピークを有する
光ビームは検出器装置４０に送られ、さらに検出器電子
装置４２に送られる。その検出器電子装置４２ではその
ビームは、光子のデータパターンに相当する電気信号に
変換する。

検出器電子装置４２からの出力は出力電子装置４４に与
えられる。その出力電子装置４４のところでは、他の機
能も有する中で、ディスクからの直列データの流れを並
列データの流れに変換し。

その並列データの流れはコンピュータインタフェース２
０を介して主コンピユータに出力として戻される。ウィ
ンチエスタハードディスクあるいはＷＯＲＭにおいて用
いられるような出力電子装置が要素４４として使用され
ることが好ましい、検出器装置４０は、帰還系を用いて
フィードバック信号をフォーカス電子装置３４に与える
機能をも有する。これにより、フォーカス電子装置３４
は読み取りや書き込みレーザビームのヘッドフォーカス
をディスク面上に保持させる。

読み取りフォーカスレーザはデーオーインダストリズＤ
　、　Ｏ、Ｉ　ｎｄｕｓｔｒｉｅｓから入手されるモデ
ルナンバ１−９１０７の’ＧＡＬＡ’　レーザダイオー
ドであることが好ましい、それは８３０ｎｍのところに
ピークを有する赤外光レーザビームを発生する。またあ
るいは読み取りフォーカスレーザ３８、関連のレーザ電
子装置３６．検出器装置４０、検出器電子装置４２、フ
ォーカス電子装置３４や光学系システム３１の多くのも
のもまた、後でより詳しく述べるように、ペンコムイン
タナショナルコーポレーシＪン　Ｐｅｎｃｏｍ　Ｉｎｔ
ｅｒ−ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから
入手されるペンコムホログラヒックオプチ力ルヘッド　
ＰｅｎｃｏｍＨｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　０ｐｔｉｃａｌ
　ｌ１ｅａｄのモデルナンバ０２とペンコムレーザ駆動
フォーカス電子装置Ｐｅｎｃｏｍｌａｓｅｒ　ｄｒｉｖ
ｅ　ａｎｄ　ｆｏｃｕｓ　　ａｃｔｕａｔｉｏｎ　ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓモデルナンバ１８００でもよい。ヘ
ッド３２は日本のオリンパス会社から入手される木リン
バス’ＴＡＯＨ８’　自動焦点対物レンズモデルナンバ
Ｐ３７が好ましい。

電源と制御装置２４は、ウィンチエスタディスク　アン
ドＷＯＲＭＩＨ動システムＷｉｎｃｈｅｓｔｅｒｄｉｓ
ｋ　ａｎｄ　ＷＯＲＭ　ｄｒｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍによ
って用いられている既存の方法で、光ディスクを一定回
転に維持するような働きを有する。光ディスクは少なく
とも４０００ｒｐｍで回転されることが好ましい。

本発明の光ディスク駆動システムは、ディスクが回転し
ていないときはディスクの面上でヘッドが休んでいるよ
うにはしていないので、駆動がパワーオフされたときに
、ディスクを回転から安全にするような必要はない。

さて第８図について述べる。同図は本発明の光ディスク
駆動システムの斜視図を示すものである。

駆動にはスピンドルモータ１１を有し、そのスピンドル
モータ１１は、少なくとも一つのディスク１０が固定さ
れる軸５０を駆動するものである。

ディスク１０は明確にする目的で実際よりも比例的に小
さく示されている。ここに論じられたように、本発明の
ディスク駆動システムは５−１／４インチウィンチエス
タディスク駆動、フロッピー駆動、あるいはＷＯＲＭ用
のパソコンの標準機種にふされしい寸法を持っている。

光ディスクそのものは直径的１３０ｍｍ、内径４０ｍ冒
のもので、標準の５−１／４インチハード磁気ディスク
と同じ一般の大きさを有する。駆動機構には、ディスク
１ｏの上にヘッドを位置付けるための、直線的なアクチ
ュエータ５４としてのアクチュエータ駆動モータ５２を
有する。そのアクチュエータ駆動モータは、当該技術者
には知られているように直線的なアクチュエータとして
示されているが、その代りに回転位置決め機構のある回
転型のモータでも使える。

本発明の光ディスク駆動システムは次の仕様を持ってい
る。

駆動仕様 ディスク トラック数／面　　　　　　１９，７００トラツクピツ
チ　　　　　　１．６μ 記録材料　　　エレクトロントラッピング光材料データ
転送レート　　　　　２００　Ｍｂｉｔｓ／ｓｅｅ。

記録容量　　　　　　　　　５００　ＭＢｙｔｅｓ／５
ｉｄｅ■ 回転方法　　　　　　　　　ＣＡＶ ディスク回転速度　　　　　）４０００ｒｐＨ書き込み
レーザ電力　　　　０　、１　＋ｍＷ書き込みレーザ波
長　　　　４５０ｎｍ読み取りレーザ電力　　　　０．
５ｍＷ読み取りレーザ波長　　　　８３０止 消去電力　　　　　　　　　２．０ｍＷ可動キャリジ質
量　　　　　く１０ｇ （Ｍａｓｓ　ｏｆ　ｍｏｖｉｎｇ　ｃａｒｒｉａｇｅ）
システム ディスク直径　　　　　　　１３０ｍｍデータ転送レー
ト　　　　　＞　４０　Ｍｂｉｔｓ／ｓｅｅ。

平均アクセスタイム　　　　２０ｍ５ Ｃ／Ｎ比（帯域１１１３０ｋＨｚ）　　　５７　ｄＢエ
ラ　レート（ＥＣＣなし）　　　　１０−”エラ　レー
ト（ＥＣＣつき）　　　　１０−”書き込み後即時読み
取り　　可 （Ｄｉｒｅｃｔ　ｒｅａｄ　ａｆｔｅｒ　ｗｒｉｔｅ）
第７図に関して簡単に述べられたように１本発明のディ
スク駆動は光処理ユニット３ｏを用いている。そのユニ
ットについては第１０図でさらに詳しく述べる。光処理
ユニットに平行に電子回路板を支持するための電子カー
ドケージ５６が本発明の光駆動システムの構成の中に含
まれている。

正しく動作するためには、全体のディスク師動システム
は、外部の光やゴミの粒子がディスクの面にとどかない
ように囲まれていなければならない。

実際は、普通、ウィンチエスタのディスク廓動機構と連
結して使用されるが、そのことは１本発明の即動機構に
使用される粒子濾過システムについても同じである。

第８図は１枚の光ディスクを用いた本発明の光ディスク
卵動機構の実施例を示すものであるが。

そのような光ディスク駆動機構は、−度上述したように
適切に準備されれば、ディスク１０の底面を利用するよ
うにヘッドを付加して形成することができる。また光デ
ィスク駆動システムの記録容量を増加させるため、同じ
ように複数のヘッドやディスクが使用できる。またディ
スク１０は、その記録容量を増やすため、エレクトロン
トラッピング層を付加して被覆することもできる。

本発明の消去可能光ディスク駆動システムには、現在既
知のモしてＷＯＲＭ［動機構とともに使用されるものと
類似のあるいは同じトラッキングシステムを使用する。

これとは別に回転型アクチュエータ機構を本発明用とし
て働かせるために特に設計されたサーボトラッキングシ
ステムが第９Ａ図と第９Ｂ図に示されている。第９Ａ図
の回路はトラック追従機能（ｔｒａｃｋ　ｆｏｌｌｏｗ
ｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を与える位置トラッキング
サーボシステムである。

第９Ｂ図の回路はトラック追求操作（ｔｒａｃｋ　ｓｅ
ｅｋｉｎｇ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）のための速度帰還信
号を与えるものである。

第９Ａ図について述べる。同図は、ガルバノメータ型微
調製トラッキング機構とともに回転型アクチュエータ粗
調位置調製機構を使用するための位置トラッキングサー
ボシステムのブロック図を示す、ディスク駆動技術の中
で知られているように、回転型アクチュエータ機構は主
としてその共振以下の低周波領域で働くものであり、一
方、ガルバノメータの方は高周波領域で動作する。回転
型アクチュエータ／ガルバノメータシステムは、二つの
サブシステムの間のクロスオーバ周波数が十分高くて、
回転アームアクチュエータから機械的に離されたガルバ
ノメータの動きは無視できるので、あたかも共振のない
アクチュエータであるかのように働く。

第１０図の検出器Ｄ□からの出力は第９Ａ図の位相補償
器９０に与えられる。位相補償器９０からの出力は低域
フィルタ９２と高域フィルタ９４の両方の入力にそれぞ
れ供給される。低域フィルタ９２の出力はアクチュエー
タ５４ａを駆動するのに用いられ、一方、高域フィルタ
９４の出力はガルバノメータ９６に供給される。既知の
ように、トラッキング誤差信号はアクチュエータ５４ａ
とガルバノメータ９６との動作によって発生され、究極
的に位相補償器９０に帰還される。このようにして、第
９Ａ図の帰還ループは、回転型アクチュエータ５４ａに
対するオフトラックエラｉを１０分の数−の範囲に減少
する。またガルバノメータ９６は１００分の数−の範囲
にそのエラーを減少する。ガルバノメータの角度レンジ
は秒のオーダにあるので、ビームの傾きによって生ずる
トラッキングのオフセットは無視できる。

第９Ｂ図は本発明に使用する速度トラッキングサーボシ
ステムのブロック図である。トラック追求操作は既知の
速度分布システムで実行される。

あるトラックから発するレーザビームスポットは、加速
、定速、減速後目標のトラックに着陸する。

減速中に、アクチュエータ５４ａの速度が目標のトラッ
クのところで殆ど０になるようにプログラムされている
ロム１０２に記録されている。距離と速度の表を参照し
て速度が制御される。出発点と目標のトラックとの間の
距離がトラック横断信号によって測られ、トラックカウ
ンタによって計算される。高速領域における速度は各信
号の持続時間から得られる。また低速領域では、その持
続時間は各ゼロ横断点のところでの信号の差分がら得ら
れる。

トラックカウンタ１００がらの出力はロム１０２に入力
される。ロム１０２のデジタル出力は、デジタルからア
ナログへの変換器１０４によって、相当するアナログ信
号に変換され、差動増幅器１０６に供給される。差動増
幅器１０６の出力は低域フィルタ９２と高域フィルタ９
４０両方に与えられる。差動増幅器１０６はまた、アク
チュエータが高速モードにされるべきか低速モードにさ
れるべきかどうかを示す信号を受けるように接続される
。

第１０図は光処理ユニット３０の実施例のブロック図で
ある。またアクチュエータ装置５４もまた示されている
。書き込みレーザ２８の変調されたビームは、第１の広
帯域ミラー間工から第２の広帯域ミラーＭ２に反射され
、二つのレンズＬ１、Ｌ２を通過して偏光ビームスプリ
ッタＰＢＳ２に達し。

そこで約４５０ｎｍの波長のところにピークを有するレ
ーザビームを出力する。ＰＢＳ、は４８８ｎｍの（ｔｉ
光ビームスプリッタの立方体形のもので、メレスグリオ
ット会社Ｍｅｌｌｅｓ　Ｇｒｉｏｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎから入手されるモデルナンバ０３ＰＢＳ　０１３
である。レンズＬ０は５０ｍｍ精密調製された無色の二
重レンズであり、レンズＬ２は２００ｍ＋ａの精密調整
された無色の二重レンズであり、ともにメレスグリオッ
ト会社から入手し得る。偏光ビームスプリッタＰＢＳ、
によって反射されて後、書き込みレーザビームは、８５
０ｎｍ反射器であるミラーＭ、を通過し。

そしてミラーＭ、を通過する。Ｍ、は６５０ｎｍ波長の
反射ミラーである。ミラーＭ９を通過したビームは、上
記のオリンパス’ＴＡＨＯ８’　自動焦点対物レンズで
あるり、に達する。４５０ｎｍ書き込みビームはそれか
ら広帯域ミラーＭ７によって反射され９０度変えられて
光ディスク１００面に照射される。レンズＬ６と広帯域
ミラーＭ１はアクチュエータのアーム装置とヘッドとを
含むアクチュエータ装置５４に設けられている。

６５０ｎｍ反射器Ｍ、は６３２８誘電体反射器で、メレ
スグリオット会社から入手できるモデルナンバ０２ＭＦ
ＧＯＯ７／２７９のものである。それは、例えばオレン
ジ光のような、すなわち読み取りレーザビームに応答し
てディスク１ｏのエレクトロントラッピング層１６によ
って放射されたデータのような。

約６５０ｎｍ付近にピークを有する波長だけを反射する
働きがある。ミラーＭ７はレンズＬ６の上に焦点を結ぶ
書き込み読み取りの入射レーザビームを、入射ビームの
方向から９０度離れた方向に反射させるものであって、
ニュウポート会社　ＮｅｗｐｏｒｔＣｏｒｐｏｒａｔｉ
ｏｎから入手できるモデルナンバｌ０ＤＩＯＢＤ−１と
いう広帯域反射器である。ミラー間工とＭ２はミラーＭ
７と同じミラーである。ミラーＭ７はまた、オレンジ光
の形でディスク上に貯えられ、そしてレンズＬ６によっ
てミラーＭ７の上に焦点を結ばれたデータを、入射路か
ら９０度離れた路に反射させる機能を有する。そのよう
なパ光のビーム″は本当にオレンジ光の流れであり、つ
まりディスク１０から読み取られた″ビット″である。

アクチュエータのアーム装置は既存の構造のものでよい
。

適当なそのような装置はよく知られたＷＯＲＭ傭動機横
動機構利用されている。

読み取りフォーカスレーザ３８は、１０．ＯＯｎｍの波
長付近をセンターとする赤外領域にピークを有するもの
であって、広帯域ミラーＭ４によってまず９０度反射さ
れ、第２の広帯域ミラーＭ３によってもう一度９０度反
射される。すなわちＭ。

は、８３０ｎｍ付近を波長センターにさせる偏光ビーム
スプリッタの後に読み取りフォーカスレーザビームを向
ける。図面に平行な平面に偏光された読み取りフォーカ
スビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ工を通過し、
１／４波長板λ、を通過する。

ここで１７４波長板λ、はメレスグリオット会社から入
手できるモデルナンバ０２ＵＲＱＯＯ１のものである。

１／４波長板は読み取りビームの偏波を円偏波に変える
６読み取りビームはそれから８５０ｎｍ反射器ミラーＭ
８に入射する０Ｍ６はそのビームを９０度曲げて６５０
ｎＩｌｖｌ電体ミラーＭ、に入射するようにする。読み
取りフォーカスビームは、書き込みレーザビームと同じ
ようにミラーＭ、を通過してアクチュエータ装置５４に
装着されたヘッド３２のレンズＬ６とミラーＭ７との複
合体の上に入射し、ディスク１０の表面に結像される。

読み取りフォーカスビームの一部は、ディスク１０の面
で反射されてレンズＬ６とミラーＭ７によって形成され
た対物レンズを通過し、さらにミラーＭ、を通過してミ
ラーＭｓに反射される。ディスク１０からの反射により
、そのフォーカスビームの偏波は読み取りフォーカスビ
ームの円偏波とは反対の円方向への偏波である。そのフ
ォーカスビームはＭ８によって９０度反射され、そして
１７４波長板を通過してそこで偏波面を垂直につまり図
面に直角な偏波に変えられる。それからビームは偏光ビ
ームスプリッタの前面に入射する。そのスプリッタＰＢ
Ｓ１はメレスグリオット会社から入手できるモデルナン
バ０３　ＰＢＳＯ６３の８３０ｎｍ偏光ビームスプリッ
タチューブである。そのビームスプリッタＰＢＳ１は入
射ビームに対して９０度にフォーカスビームを反射させ
る。そしてフォーカスビームをミラーＭ、に入射させる
。Ｍ５はニュウポート会社から入手できるモデルナンバ
１０　ＤＩＯＢＤ−２のダイオードレーザ反射器である
。Ｍ３とＭ４は上記と同じ部品である。

ミラーＭ、はフォーカスビームをさらに９０度反射させ
、読み取りフォーカスレーザ３８からの出力レーザビー
ムに平行な路の上を反対方向に進むようにする。フォー
カスビームはＭ５によって反射されて最初のレンズＬ、
と第２のレンズＬ４を介してフォーカストラッキング検
出器Ｄ１の上に結像する。ここでレンズＬ３は７５ｍ＋
ｓ精密調整された無色二重レンズで、レンズＬ４はオプ
チツクスプラス会社０ｐｔｉｃｓ　Ｐｌｕｓ、Ｉｎｃ、
から入手される５０＋ｍ平凸円筒レンズ（ｐｉａｎｏ　
ｃｏｎｖｅｘ　ｃｙｌｉｎｄｅｒｌｅｎｓ）モデルナン
バ８５０−５０がよい。そのような検出器Ｄ４は第７図
の要素４０の一部品であり、ユナイテッドデイテクタ　
テクノロジ社ＵｎｉｔｅｄＤｅｔｅｃｔｏｒ　Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手される
コードラントディテクタ（ｑｕａｄｒａｎｔ　ｄｅｔｅ
ｃｔｏｒ）モデルＰＩＮ−５ＰＯＴ−４０ＭＩがよい。

検出器Ｄ１からの出力は、検出器装置４０で帰還信号を
発生させて、ヘッド３２による読み取り書き込みのレー
ザビームのフォーカスをフォーカス電子装置３４で保持
するための上記帰還信号の発生に利用されており、また
同時にＤｌからの出力は検出器電子装置４２への入力を
与えている。光学系システム３１は第１０図に示された
ものの中から２８．３８．Ｄｌ。

Ｄ２の要素とアクチュエータ装置５４を除いた光学的な
要素から形成されている。

ディスク１０の面上に読み取りビームを照射したことに
よって解放された光子は、レンズＬｓを通過しミラーＭ
、によって曲げられ１反射器Ｍ、の後側に入射するよう
にされる０反射器Ｍ、は入力ビームとは９０度違った向
きに出力データビームを変え、レンズＬ、を通すように
する。ここでレンズＬ、は焦点距離１２０ｍ＋ｓの精密
調整された無色の二重レンズ（ｄｏｕｂｌｅｔ　１ｅｎ
ｓ）で、メレスグリオット社から入手できるものである
。データビームはレンズＬ、からコールドミラーＭ６に
入射する。

Ｍ、はそれを９０度変え、オプションの６５０ｒｖ＋干
渉フィルタｆ工を介してデータ読み検出器Ｄ２に入射す
るようにする。データ読み検出器Ｄ２は第７図に記述さ
れた検出器装置４ｏの一部を形成する。コールドミラー
Ｍ６はメレスグリオット社から入手できるモデルナンバ
Ｏ３ＭＣ５ＯＯ７がよい。

以上、好ましい実施例について述べたが、上記の技術に
照らして、また発明の精神や意図した範囲から離れるこ
となしに、添付のクレームの範囲内で、本発明のいろい
ろな変形があり得る。

［発明の効果］ 上述したように１本発明によれば、ニレトロントラッピ
ング媒体によって特徴付けられる書き込み、読み取り、
そして消去も可能な、高速高密度高品質な光ディスク駆
動システムを提供できる。

そして例えばディスクのデータ転送レート２００メガビ
ツト／秒、側面あたりの記憶容量５００メガバイトを得
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によりディスクの表面に適用した薄膜記
録媒体の動作原理を説明する図である。 第２図は本発明に適切なエレクトロントラッピング膜の
トラップ充満効率を励起エネルギの波長関数として示す
図である。 第３図は第２図と同じエレクトロントラッピング材料の
読み取り消去機能のための赤外相対感度を示す図である
。 第４図は第２図と第３図に示されたものと同じ材料に赤
外光照射をしたときのディスクからの放射波長を示す図
である。 第５図は第２図乃至第４図に示されたものと同じエレク
トロントラッピング材料に対しての相対的な発光すなわ
ち読み取り出方を書き込みエネルギの関数として示す図
である。 第６図は本発明の消去可能光ディスクメモリシステムに
用いられた光ディスクの構造を示す図である。 第７図はディスク上で読み取り、書き込み、消去をする
のに必要な光電子装置のブロック図である。 第８図は本発明の光ディスク記録システムの斜視図であ
る。 第９図は本発明の光ディスク廓動メモリシステムの位置
設定サーボトラッキング回路と速度サーボトラッキング
回路とのブロック図である。 第１０図は本発明の光ディスク即動メモリシステムの光
処理ユニットとアクチュエータアーム装置のブロック図
である。 符号説明 １０・・・ディスク　　　　１１・・・スピンドルモー
タ１２・・・ディスク基板　　１４・・・中間層１６・
・・エレクトロントラッピング層１８・・・保護層　　
　　　１９・・・被覆層２０・・・コンピュータインタ
フェース２２・・・デジタル入力電子装置 ２４・・・電源および制御回路 ２６・・・書き込み電子装置 ２８・・・書き込みレーザ ３０・・・光学的処理ユニット ３１・・・光学系システム　３２・・・ヘッド３４・・
・フォーカス電子装置 ３６・・・レーザ電子装置 ３８・・・読み取りフォーカスレーザ ４０・・・検出器装置　　　４２・・・検出器電子装置
４４・・・出力電子装置　　５０・・・スピンドル５２
・・・アクチュエータ邪動モータ ５４・・・アクチュエータ装置 ５４ａ・・・アクチュエータ ５６・・・電子カードケージ ９０・・・位相補償器　　　９２・・・低域フィルタ９
４・・・高域フィルタ　　９６・・・ガルバノメータ１
００・・・トラックカウンタ　　１０２・・・ロム１０
４・・・デジタル／アナログ変換器１０６・・・差動増
幅器 Ｍ１〜Ｍｇ・・・ミラー　　　Ｌ１〜Ｌ６・・・レンズ
ＰＢＳ１．ＰＢＳ、・・・偏光ビームスプリッタλ、・
・・１／４波長板　　　ｆｌ・・・干渉フィルタＤ１．
Ｄ、・・・検出器 出願代理人　中村純之助 ＦＩＧ、　Ｉ ＦＩＧ　２ ３７Ｌ　Ａ　（ｎｍｌ ＦＩＧ、　４ ＯＬＬ　　　　ＬＬ 験 易 突

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光エネルギの形でデジタル情報を貯えるためのエレ
   クトロントラッピング媒体の被覆を有して、封じられた
   ハウジングの中に固定的に装着された光ディスクと、 上記光ディスクを回転し得るように支持するための手段
   と、 上記光ディスクを回転させるための手段と、上記光ディ
   スク上に、少なくともそれの一つの平面上に光エネルギ
   として情報を書き込みまた上記光ディスクからその情報
   を読み取るための少なくとも二つの光ビーム発生手段と
   絞り込み対物レンズから成る変換手段と、 上記絞り込み対物レンズを上記光ディスク上のトラック
   間に動かすための位置設定手段であって、上記絞り込み
   対物レンズを上記ディスク上の一つのトラックから次の
   近接トラックに動かす手段を含む上記位置設定手段とを
   具備する、 コンピュータ光ディスク駆動システム。 ２、消去可能光ディスクを駆動させるコンピュータ光デ
   ィスク駆動システムであって、 光エネルギの形で情報を貯えかつ解放するための媒体を
   有して、封じられたハウジングの中に固定的に装着され
   た少なくとも一つの光ディスクと、上記光ディスクを回
   転し得るように支持する手段と、 上記光ディスクを回転させる手段と、 上記光ディスク上に、少なくともそれの一つの平面上に
   光エネルギとして情報を書き込みまた上記光ディスクか
   ら情報を読み取るための、少なくとも二つの光ビーム発
   生手段と絞り込み対物レンズから成る変換手段と、 上記絞り込み対物レンズを上記光ディスク上のトラック
   間で動かすための位置設定手段であって、上記絞り込み
   対物レンズを上記光ディスク上の一つのトラックから次
   の近接トラックに動かすための手段を含む上記位置設定
   手段とを具備している、上記コンピュータ光ディスク駆
   動システム。 ３、さらに、少なくとも上記の光ディスクと上記の変換
   手段と上記の位置設定手段とを封じられたハウジングの
   中に具備する、請求項第２項記載のコンピュータ光ディ
   スク駆動システム。 ４、上記ハウジングは、上記光ディスクの直径に実質的
   に等しい幅を有する、請求項第３項記載のコンピュータ
   光ディスク駆動システム。 ５、上記ハウジングは、幅５．７５インチ、奥行き８イ
   ンチ、高さ３．５インチの寸法を有する、請求項第３項
   記載のコンピュータ光ディスク駆動システム。 ６、上記の少なくとも二つの光ビームの発生手段がただ
   一つの回路カード上に備えられている、請求項第２項記
   載のコンピュータ光ディスク駆動システム。 ７、上記の少なくとも二つの光ビーム発生手段の一つは
   、近赤外と赤外光スペクトラムの中の一つの波長を有す
   るビームを発生するものである、請求項第２項記載のコ
   ンピュータ光ディスク駆動システム。 ８、上記の少なくとも二つの光ビーム発生手段の一つは
   、可視光スペクトラムの波長を有するビームを発生する
   ものである、請求項第２項記載のコンピュータ光ディス
   ク駆動システム。 ９、上記の少なくとも二つの光ビーム発生手段の一つは
   、上記光ディスクから情報を読み取るために近赤外と赤
   外光スペクトラムの中の一つの波長を有するビームを発
   生するものであり、そして上記の少なくとも二つの光ビ
   ーム発生手段のもう一つは、上記光ディスク上に情報を
   書き込むために可視光スペクトラムの中のある波長を有
   するビームを発生するものである、請求項第２項記載の
   コンピュータ光ディスク駆動システム。 １０、さらに、少なくとも上記光ディスクと上記変換手
   段とそして上記位置設定手段とを封じられたハウジング
   の中に具備する、請求項第１項記載のコンピュータ光デ
   ィスク駆動システム。 １１、上記ハウジングは、幅５．７５インチ、奥行き８
   インチ、高さ３．５インチの寸法を有する、請求項第１
   ０項記載のコンピュータ光ディスク駆動しステム。 １２、上記の少なくとも二つの光ビーム発生手段が、た
   だ一つの回路カード上に備えられている、請求項第１項
   記載のコンピュータ光ディスク駆動システム。 １３、上記の少なくとも二つの光ビーム発生手段の一つ
   は、近赤外と赤外光スペクトラムの中の一つの波長を有
   するビームを発生するものである請求項第１項記載のコ
   ンピュータ光ディスク駆動システム。 １４、上記の少なくとも二つの光ビーム発生手段の一つ
   は、可視光スペクトラムの中のある波長を有するビーム
   を発生するものである、請求項第１項記載のコンピュー
   タ光ディスク駆動システム。 １５、上記の少なくとも二つの光ビーム発生手段の一つ
   は、上記光ディスクから情報を読み取るために近赤外と
   赤外光スペクトラムの中の一つの波長を有するビームを
   発生し、そして上記の少なくとも二つの光ビーム発生手
   段のもう一つは、上記光ディスク上に情報を書き込むた
   めに可視光スペクトラムの中のある波長を有するビーム
   を発生するものである、請求項第１項記載のコンピュー
   タ光ディスク駆動システム。 １６、上記光ディスクを被覆する上記エレクトロントラ
   ッピング媒体が、エレクトロンのエネルギレベルの増加
   した形で情報を貯えるものである、請求項第１項記載の
   コンピュータ光ディスク駆動システム。 １７、上記光ディスクを被覆している上記エレクトロン
   トラッピング媒体は、予めきめられた波長付近に集中さ
   れたピークを有する波長の光エネルギの形で貯えられた
   情報を解放するものである、請求項第１項記載のコンピ
   ュータ光ディスク駆動システム。 １８、上記ディスクの上に上記デジタル情報を書くため
   の上記光ビーム発生手段は、予めきめられた第１の波長
   を有する光ビームを発生するものであり、上記ディスク
   からデジタル情報を読むための上記光ビーム発生手段は
   、予めきめられた第２の異なった波長を有する光ビーム
   を発生するものである、請求項第１項記載のコンピュー
   タ光ディスク駆動システム。 １９、上記光ディスクは、上記読み取り光ビームの照射
   によって予めきめられた第３の波長の光放射を発生する
   ものである、請求項第１８項記載のコンピュータ光ディ
   スク駆動システム。 ２０、上記デジタル情報は、上記の少なくとも二つの光
   ビーム発生手段の振幅変調によって上記光ディスクの上
   に書かれ、また上記光ディスクから読まれるものである
   、請求項第１項記載のコンピュータ光ディスク駆動シス
   テム。 ２１、上記光ディスクを被覆する上記エレクトロントラ
   ッピング媒体は、エレクトロンのエネルギレベルの増加
   した形で情報を貯えるものである請求項第２項記載のコ
   ンピュータ光ディスク駆動システム。 ２２、上記光ディスクを被覆する上記エレクトロントラ
   ッピング媒体は、予めきめられた波長付近に集中された
   ピークを有する波長の光エネルギの形で貯えられた情報
   を解放するものである、請求項第２項記載のコンピュー
   タ光ディスク駆動システム。 ２３、上記ディスクの上にデジタル情報を書くための上
   記光ビーム発生手段は、予めきめられた第１の波長を有
   する光ビームを発生するものであり、上記光ディスクか
   らデジタル情報を読むための上記光ビーム発生手段は、
   予めきめられた第２の異なる波長を有する光ビームを発
   生するものである、請求項第２項記載のコンピュータ光
   ディスク駆動システム。 ２４、上記光ディスクは、上記読み取り光ビームの照射
   によって予めきめられた第３の波長の光放射を発生する
   ものである、請求項第２３項記載のコンピュータ光ディ
   スク駆動システム。 ２５、上記デジタル情報は、上記の少なくとも二つの光
   ビーム発生手段の振幅変調によって上記光ディスクの上
   に書かれ、また上記光ディスクから読まれるものである
   、請求項第２項記載のコンピュータ光ディスク駆動シス
   テム。 ２６、光ディスクの表面を、光エネルギの形で情報を貯
   えるエレクトロントラッピング媒体で被覆する段階と、 上記光ディスクを回転し得るように固定的に支持する段
   階と、 上記光ディスクを一定の予めきめられた回転率で回転さ
   せる段階と、 上記光ディスクの上に情報を書き込むために、また上記
   光ディスクから情報を読み取るために、上記ディスク表
   面の上に少なくとも二つの予めきめられた異なる波長の
   光ビームを照射する段階と、そして、所要の情報が上記
   光ディスクに書かれ、また上記光ディスクから読まれる
   ように、上記照射光ビームを上記光ディスク上でトラッ
   クからトラックに位置付ける段階とを具備する、 コンピュータ用の消去可能光ディスクの駆動方法。 ２７、さらに、上記光ディスク上に書かれた情報を消去
   するために、予めきめられた異なった波長の、少なくと
   も二つの光ビームのうちの一つを、上記光ディスク上の
   情報を読むのに使われるパワーよりも実質的に高いパワ
   ーで照射する段階を具備する請求項第２６項記載の方法
   。 ２８、上記システムは、ディスクの側面あたり少なくと
   も５００メガバイトの情報を記録する容量を有するもの
   である、請求項第１項記載のコンピュータ光ディスク駆
   動システム。 ２９、上記システムは、ディスクの側面あたり少なくと
   も５００メガバイトを記録する容量を有するものである
   請求項第２項記載のコンピュータ光ディスク駆動システ
   ム。 ３０、光エネルギの形で情報を貯えるためにエレクトロ
   ントラッピング材料の被覆を有する基板を備える、コン
   ピュータ光ディスク駆動システムに使用される光ディス
   ク。 ３１、さらに、エレクトロントラッピング材料が被覆さ
   れる層を形成するために、上記基板の表面に直接被覆さ
   れる中間層を含むものである、請求項第３０項記載の光
   ディスク。３２、さらに、エレクトロントラッピング材
   料の化学的汚染を避けるために、上記エレクトロントラ
   ッピング材料のトップに保護層を設けた、請求項第３１
   項記載の光ディスク。３３、上記基板はアルミナで構成
   されているものである、請求項第３０項記載の光ディス
   ク。