JPH03500945A - 光学記憶方法及び装置 - 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】 ゛′−記憶　法　び５“看 １連　願の　互参暉 本出願は、本出願と同時に出願され、ここで参照して組み込まれている、本発明 者の米国特許出願第８７０８０９号「光ルミネッセント材料及び関連方法と、赤 外線計測装置」に開示されかつ請求の範囲に記載されている材料及び方法を用い たものである。

本只■四昼Ｕ創皮術 本発明は、光学記憶方法及び装置に関する。さらに詳細には、本発明は前記方法 及び装置で用いる電子トラップ材料の使用に関する。

情報を記憶するための光学技術は、■ブラックー（ｐｌａｔｔｅｒ）あたり、最 も良く利用されている固定誘導磁性媒体に比べてｌＯ乃至２０倍、最も取りはず し自在な媒体に比べて１００倍の量を、丈夫で取りはずし自在な媒体に記憶させ ることができる。長年の研究開発を経て、光メモリー駆動装置及び媒体は最近に なって市販化され始めた。これらの光メモリーは、一般的にはレーザービデオデ ィスク技術、特に読み出し専用メモリーの形式に基いている。

ここで用いられるように、［光メモリ−Ｊとは、データ値がメモリーから光エネ ルギー（ここでは可視光線、赤外線あるいは紫外線の放射として定義される）に よって読み出されるメモリーのことである。

アナログ形式の読み出し専用ビデオディスク装置が一般的に用いられてきている が、このような装置はい（つかの欠点がある。

特に、これらの装置はレーザーディスク内のエツチングパターンに依存し、−１ １Ｒ的にはプログラムをやり直すことはできない。レーザーディスクのプログラ ム作業は、パターンを追加するときはフォトリソグラフィ技術で行ってもよいが 、一般的には、最初にディスクバクーンを焼きつけるための高出力レーザー光源 を必要とする。

様々な光メモリーの開発が、’　５ＰＥＣＩＡＬ　ＲＥＰＯＲＴ：ＴＨＥ　ＯＰ ＴＩＯＮＳＭＵＬＴＩＰＬＹ　ＩＮ　ＭＡＳＳ　５ＴＯＲＡＧＥ　ｆＭＡＹ　１ ９．１９８６．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｉｓ、ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ　１９８６．Ｍ ｃＧｒａｖ−ｈｉｌｌ、Ｉｎｃ、］−の２８ページに説明されており、本出願で 参照して読み込まれている。

現在の光メモリーの提案や、非光学式のメモリーの設計においては、アクセス時 間が遅い、材料を組立てるのにコストがかかる、記憶密度が小さい、プログラム 及び／又はアクセス時間が遅い、エラー率が高い、消去ができない、大きな電力 が必要である等の数々の欠点が共通して存在する。さらに、いくつかの周知なメ モリー装置は、メモリーのアクセス時に、あるいはときどき、メモリーがデータ を消失するのを防止するために、リフレッシュステップを必要とする。すなわち 、アクセス時、あるいはその後メモリーからデータがなくなる場合には、リフレ ッシュ法とその技術を用いなければならない、多くの従来メモリー装置の別の欠 点は、電源が切れたときに、それらの装置はデータを失ってしまうことである。

口の　・　び 本発明の主要な目的は、前述の欠点を避ける、あるいは最小にする、光学記憶方 法及び装置を提供することである。

本発明のさらに特定の目的は、低出力源を用いて高速で読み出う−なくかつ消去 可能に保持するように作動可能な電子トラップ材料を使用することに基く、新し くかつ改善された光学記憶方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は、非常に高密度でデータを記憶できる光記憶方法及び装置を 提供することである。

さらに別の目的は、並列にアクセス可能な記憶装置を提供して、設計構築におい て大きな自由度を提供することである。

本発明の前述及び他の目的は、詳細な説明でさらに明らかとなるが、ある位置の アドレスを指定して前記位置へ書き込み用光エネルギーを加えその位置に電子を トラップしてデータを入力することにより、第１の光読み出し書き込み電子トラ ップメモリー上の前記位置に書き込みを行い、前記位置のアドレスを指定して前 記位置へ読み出し用光エネルギーを加え、トラップされた電子を開放してフォト ンを放出させ、フォトンの放出に対応する光放出エネルギーを計測することによ り、前記位置で読み出しを行うステップから成る方法によって達成できる。デー タは、前記位置へ消去用光エネルギーを加えることによって、前記位置から消去 される。書き込み用光エネルギーは、読み出し用光エネルギーとは異なる波長を 有している。消去用光エネルギーは出力が高く、読み出し用光エネルギーと同一 の波長である。書き込み用光エネルギーは可視光線に対応し、読み出し用光エネ ルギーは赤外線に対応し、放出光エネルギーは可視光線に対応する。書き込み用 光エネルギーはレーザーによって加えられ、読み出し用光エネルギーもレーザー によって加えられる。読み出し用光エネルギーは第１のメモリーの第１の側から レーザーによって加えられ、放出光エネルギーは前記第１の側と反対側の第１の メモリーの第２の側から計測される。複数のデータビットが同時に第１のメモリ ーに書き込まれてもよい、メモリーは、アルカリ土類金属の硫化物及びセレン化 物のグループから選択されたベース材料と、５０乃至３００ｐｐｍのサマリウム とから成るメモリー媒体を有している。このメモリー媒体はさらに、酸化ユーロ ピウム、フッ化ユーロピウム、塩化ユーロピウム及び硫化ユーロピウムのグルー プから選択されたユーロピウム化合物で構成され、３００乃至８００ｐｐｍのユ ーロピウム化合物を含んでいる０代わりに、メモリー媒体は、さらに３００乃至 １５００ｐｐｍの酸化セリウムを含んでおり、５０乃至２００ｐｐｍのサマリウ ムが含まれている。メモリー媒体はさらにｌ乃至５重量パーセントの硫酸バリウ ムを含んでいる。

本発明は、代わりに、電子をトラップする第１の光学読出し書き込みメモリーと 、前記第１のメモリーの記憶位置を選択するためのアドレス手段と、前記アドレ ス手段によって決定された記憶位置に書き込み用光エネルギーを加えるための第 １の光エネルギー源と、前記第１のメモリーからのトラップされた電子の開放に 伴って放出された光エネルギーを計測するためのセンサーとからなる、として表 わしてもよい。アドレスレジスタが、前記アドレス手段に選択されたアドレスを 送るために接続されている。前記第１の光源は、前記第１のメモリーに対して移 動自在なヘッドに取り付けられている。その代わりとして、前記アドレス手段は 、前記第１のメモリー上の異なる記憶位置へ、前記第１の光源から光エネルギー ビームな向かわせるように作動自在なデフレクタである。第２の光エネルギー源 が、前記第１のメモリーへ読出し及び消去光エネルギーを加えるために用いられ る。前記第１の光源は可視光線レーザーであり、前記第２の光源は赤外線レーザ ーである。前記第１の光源及びセンサーは、メモリーの両側にある。

さらに本発明は第２の電子トラップ読出し書き込みメモリーを備えており、該メ モリーは、センサーが前記第１及び第２のメモリーのデータの論理関数に依存す るよう前記第１及び第２のメモリーへ光エネルギーを同時に加えるために配置さ れている。メモリー媒体は前述した材料で構成される。

本発明は、代わりに、アドレス可能な光メモリ−テープ、ディスクあるいは他の メモリーに適した形式を形成するために、アルミニウム酸化物基板に設けられた ときは、前述の電子閉じこめメモリー材料として説明することもできる。

区瓦ｑ囚星皇返月 本発明の前述及び他の特徴は、添付図面とともに説明が行なわれたときに、さら に明らかとなるであろう１図面において、同一の番号等は各図面を通して同一の 部分を示している。

第１図は、本発明のメモリーの作動原理を示した図である。

第２図は、本発明の特定のメモリー媒体の出力周波数スペクトルを示した図であ る。

第３図は、本発明の別のメモリー材料の出力周波数スペクトルを示した図である 。

第４図は、本発明による第１のメモリー装置の概略図である。

第５図は、本発明による第２のメモリー装置の概略図である。

第６図は、本発明による第３の実施例のメモリー装置を示す図である。

第７図は、本発明による第４のメモリー装置を示す図である。

１坦り甜朋 本発明のメモリー装置及び方法は、電子トラップ材料を用いることを基礎として いる。電子トラップ材料を使用する際、このような材料は自由電子をつくる。ま た、光を当てたり、他の励起要因を加えたりしたときにも自由電子を作る。ここ で用いるように、「光」という述語は、赤外線、可視光線、紫外線を含んでいる 。光エネルギーのような励起要因を取り除くと、自由電子は、基底状態よりも高 いエネルギーレベルにトラップされる。トラップ深さくすなわち、トラップした 状態から電子を開放するために必要なエネルギー量）が大きくて温度が低いとき は、電子は長時間トラップされたままとなる。実際、トラップされた電子の深さ が十分に大きいときは、電子は、熱エネルギー及び／又は他の光エネルギーのよ うな外部エネルギーの付加がない場合は、はとんど不定にトラップされたままと なろう。

第１図に示すように、左の電子は最初、価電子帯にあり、可視投入光線を加える ことによって伝達帯Ｅへ励起される。投入光線を取り除くと、電子はトラップレ ベルＴに落ちる。この電子は、十分なエネルギーが電子に加わって移動し伝達帯 Ｅへ戻るまで、トラップレベルにトラップされたままとなる。第１図の右側に示 すように、電子は、赤外線光エネルギーによって刺激されて伝達帯Ｅに励起され 価電子帯に戻って、その過程で、可視光線を出力する０本発明は、第１図に示し た原理で作動し、それによって、光が電子トラップ現象により「記憶」され、ま た、赤外線を放射して電子をトラップ位置から励起し、価電子帯へ戻すことによ って光が解放される。

本発明の特定の記憶装置及び方法を説明する前に、本発明の記憶装置及び方法を 実現するために必要な光学的特性を提供する材料の、いくつかの好ましい実施例 を説明してお（ことは有益であろう。本発明に用いることができる材料は、参照 して組み込んでいる前述の出願に詳細に説明されている。

肚 記憶媒体材料は次の組成の混合物からつくられる。

硫化ストロンチウム　１００　ｐａｒｔｓ硫酸バリウム　５　、５　ｐａｒｔｓ フッ化リチウム　５　、５　ｐａｒｔｓサマリウム　１５０　ｐｐｍ 酸化ユーロピウム　５５０　ｐｐｍ 本出願で統一して用いるように、ｒｐａｒｔｓ　Ｊ及びｒｐｐｍＪは・特記なき 限り、重量比率である。

この混合物は乾燥した窒素雰囲気（あるいは他の乾燥した不活性ガス）、で充満 させた炉内の黒鉛るつぼに置かれて、１１５０乃至１３００℃（好ましくは１１ ５０℃）で４５分乃至１時間の間加熱され、溶融塊を形成する。

この溶融塊を冷却した後、■乃至１０ミクロンの寸法の微粒子に粉砕する。

粉砕した後、微粒子にされた材料は窒素雰囲気の炉内の黒鉛るつぼで約３００乃 至７００℃（好ましくは６００℃）で加熱される。この第２の加熱は材料の溶融 温度以下であり、１０乃至６０分（好ましくは３０分）の間維持する。第２の加 熱は最初の工程で生じた粉末材料の結晶表面の損傷を補修する。

第２の加熱の後、栢料は冷却され、次いで、粉末材料は適当な結合材あるいは分 散材で混合される。

粉末にされた材料が透明な結合剤で混合された後、本発明による記憶装置を実現 するために透明なプラスチック基板に薄い被膜として塗布される。透明なプラス チック基板上の記憶装置材料の被膜は、好ましくは、１ミクロン乃至２０ミリの 間である。

前述の混合物では、硫化ストロンチウムは基礎材料として機能し、一方、フッ化 リチウムは特定の好ましい実施例に用いられる溶融特性を提供するのに用いられ る。代わりに、他のアルカリ土類金属の硫化物及びセレン化物を基礎材料として 用いてもよい。

前述の混合物では、炭酸バリウムは選択的であり、記憶材料からの出力光の輝度 を改善するのに用いる。好ましくは、前述したように、５　、５　ｐａｒｔｓの ものが用いられるが、２乃至１０　ｐａｒｔｓの間で用いられてもよく、同様に ｌ　ＯＯｐａｒｔｓの硫化ストロンチウムに対して２乃至１０　ｐａｒｔｓのフ ッ化リチウムを用いてもよい。

前述の混合物に含まれる酸化サマリウム及び酸化ユーロピウムは、電子トラップ を達成するのに用いる。好ましくは、１５０ｐｐｍのサマリウムが用いられるが 、代わりに、５０乃至３００ｐｐ＋ｎの間で用いることもできる。酸化ユーロピ ウムは、好ましくは３００乃至８００　ｐｐｍの間であり、４００乃至６００　 ｐｐｍがさらに好ましく、５５０　ｐｐｍが最適値である。フッ化ユーロピウム 、塩化ユーロピウム、あるいは硫化ユーロピウムを、酸化ユーロピウムの代わり に用いることもできる。

前述の工程でできた混合物は、１．２電子ボルトの電子トラップのための深さを 提供し、第２図に示された出カスベクトルを有しており、出力の中央値の波長が 約６２０ｎｍであることを示している。

前述の化合物でできた記憶材料はオレンジの出力光を出し、可視光線がその材料 内で電子をトラップするために用いられるという意味で、可視光線を貯えるため に作動可能である。前記材料に赤外線を当てて読み出す際、トラップされた電子 が自由となり、それによって可視光線を放つ。従って、前記材料は可視光線を当 てることによって情報を記憶し、赤外線を当てることによって情報を読み出す光 メモリーとして機能することができる。

前記工程、範囲及び各材料の割合についてのさらなる詳細は、参照した出願に説 明されている。

憇１ 本発明で用いる第２の好ましい混合物は次のような組成である。

硫化ストロンチウム　ｌ　ＯＯｐａｒｔｓ硫酸バリウム　５　ｐａｒｔｓ 硫化リチウム　１ｏｐａｒｔｓ サマリウム　１１００ｐｐ 酸化セリウム　１２００ｐｐｍ 上の混合物は例１と同様に処理され、まず、加熱して溶融させ、その溶融塊を粉 砕し、次いで、溶融温度以下であるが結晶部分の損傷を補修するのに十分高い温 度で再加熱する。温度、時間間隔についての同様の工程が、この第２の材料を処 理する際にも用いることができる。生成粉末は透明な結合剤あるいは分散剤と結 合してプラスチック基板に塗布され、１．２電子ボルトのトラップレベルで電子 の閉じ込めを行う記憶材料を実現する。

前述の混合物では、硫酸バリウムは２乃至１０　ｐａｒｔｓの間で変化し、フッ 化リチウムは２乃至１０ｐａｒｔｓの間で変化し、サマリウムは５０乃至２００ 　ｐｐｍの間で変化し、酸化セリウムは３００乃至１５００ｐｐｉの間で変化し てもよい、しかし、上で与えられた割合の特定値は、最適な特性を提供する。

ラップする特徴を提供する。第１の材料は、６００ｎｍ以下の入射波長を有する 可視光線で迅速に励起される。この材料は、励起状態を長期間維持し、数年間も 可能である。可視光線の再放出をさせるために、８００乃至１２００ｎｍの範囲 の赤外線が必要である。出力可視光線は第２図のスペクトルでわかるように、６ ２０ｎｍ　（オレンジ色）付近に中心がある。

第２の材料は可視光線で迅速に励起され、第１の材料と同様の長時間の間、励起 状態を維持するであろう、第２の材料に赤外線を当てると可視光線の再放出の引 き金となる。この放出は、約５００ｎｍを中心とした青緑色の可視光線である。

この材料は、第１の材料と同様の長期間の間、励起状態を維持し、赤外線を当て たときは、約５００ｎｍの可視光線を再放出させる引き金となる。赤外線励起で の放出スペクトルを第３図に示す。

駁 光ルミネッセント材利は、溶融段階で混合物が２時間加熱される以外は、例２の 成分及び工程でつくられる。この光ルミネッセント材料の出カスベクトルは第３ 図とほぼ同じであるが、この材料は、溶融工程が延長したために、より長い波長 に対して赤外線感度を拡げている。

阻 光ルミネッセント材料は次の組成でつくられる。

硫化ストロンチウム　１００　ｐａｒｔｓ硫酸バリウム　５　、５　ｐａｒｔｓ サマリウム　１５０　１）９ｍ 酸化ユーロピウム　５５０　ｐｐｍ 列挙された材料（前述の例１で特定した範囲内）を、物理的あるいは化学的蒸着 法（蒸着、スパッタリング等）、気体拡散法、イオンビーム蒸着法、分子綿ビー ム蒸着法、及び電子ビーム蒸着法のような周知技術で酸化アルミニウム基板に蒸 着させる。材料と基板は、例１の状況下で溶融させるために炉内に置かれる。こ の材料は、例１のフッ化リチウムを使用せずに溶融する。光ルミネッセント材料 は酸化アルミニウム基板によく結合するので、別の結合剤あるいは分散剤は不要 である。

第４図の装置１０を実現するために、溶融工程からでてきた構造体を、透明なプ ラスチックのカプセルに選択的に封入してもよい、粉砕や再加熱は不要である。

例４の工程は、同様に透明プラスチックで被覆できる光メモリーを提供するため に、酸化アルミニウムに塗布されてもよい。

例４の工程は、フッ化リチウムを用いないことを除いては、例２及び例３の最初 の材料に用いてもよい、溶融工程は、例２あるいは例３の条件下で行なわれる。

例１．２及び３と同様、硫酸バリウムを使用することは絶対に必要というわけで はないが、材料の光学特性を著しく改善する。

例４の基板は、サファイアあるいはルビーの形の酸化アルミニウムを使うことが でき、この場合は、光学材料層が０．５ミクロンの薄さとなって非常に高品質の メモリーが形成される。

本発明の光学材料は、結晶状（すなわち、粉砕前の例］、２及び３）、粉末状（ 例１．２、及び３）、アモルファス状（例４）で、赤外線感知及び／又は電子ト ラップ特性によるメモリーとして用いられる。

第４図に戻って、本発明による記憶装置１０を詳細に説明する。

記憶装置ｌＯは、プラスチック基板１４と、前述の記憶材料のメモリー１６の材 料１６は、結合剤を使用して前述の工程によって、基板１４に接着される。

読み出し−書き込みヘッド１８は、電子トラップ材料１６にデータを書き込み、 かつ、電子トラップ材料からデータを読み出すために用いられる。さらに詳細に は、読み出し−書き込みヘッド１８は、可視光線レーザー２０のような書き込み 用光エネルギー源と、赤外線レーザー２２のような読み出し用電磁エネルギー源 と、レーザー２２の出力強度を変化させるための振幅変調器２４と、センサー２ ６とを備えている。ビーム分解ミラー２８とグイクロイックミラー３０が光学装 置で用いる光ビームの適正位置を確保するために用いられる。読み出し−書き込 みへラド１８内に置かれているセンサー２６の代わりとして、センサー２６Ａを 、メモリー１２に対して読み出し−書き込みヘッド１８が配置されている側と反 対側に配置してもよい。

読み出し−書き込みヘッド１８は、光メモリ−１２内の様々な記憶位置にアクセ スできるように、移動自在に取り付けられている。さらに、詳しくは、ヘッド１ ８は電動機駆動手段３２の制御下で移動自在であり、該手段は、レーザーからの ビームが向かうアドレスを制御するアドレッサ−として機能する。読み出し−書 き込みヘッド１８が配置されているハウジングを移動させるために用いる電動機 駆動手段３２は、アドレスレジスタ３４によって制御される。メモリー１２を、 回転自在な円板にすることができ、ヘッド１８は半径方向に移動自在で円板が所 望の記憶位置に対応する特定の回転位置にあって、読み出し−書き込みレーザー ビームと一致するようになったとき、読み出し−書き込み動作を行うために作動 可能となる６ヘツド１８は、光メモリ−１２に対いるコンパクトディスクユニッ ト用のヘッドの取付り手段に同様なやり方で接続され取り付けられてもよい。こ の種の接続は周知であるので、ここで詳細を説明することは不要である。

第４図の実施例の動作をここで説明する。レーザー２０のような可視光線源（光 源は全てレーザーとして示したが、本発明は優先的にレーザーを必要としている ものではなく、代わりに、ＬＥＤを用いることもできる）の作動によって、デー タが光メモＩＪ−１２の記憶媒体材料１６に書き込まれる。詳細には、レーザー ２０がビームスプリッタ２８とグイクロイックフィルター３０を通過する光ビー ム３６を出力し、可視光線によって光メモリ−１２の特定の記憶位置を励起する 。すなわち、レーザー２０は、ビーム３６が向った記憶位置で電子をトラップし 、この記憶位置はアドレスレジスタ３４の出力によって定まる。アドレスレジス タ３４の出力は、電動機駆動手段３２を制御して、ヘッド１８を、レジスフ３４ 内のアドレスに対応する適正な位置へ移動させる。

光メモリ−１２内の特定のアドレスを読み出すことが必要なときは、このアドレ スがアドレスレジスタ３４へ送られ、電動機駆動手段３２は適当な位置へヘッド １８を移動させて、読み出し用赤外線レーザー２２の出力が適正な位置へ向かう 、レーザー２２の出力は、後で詳細に述べる理由のために、振幅変調器２４によ って変調されたビーム３８である。変調後、ビーム３８はグイクロイックフィル ター３０に当たって、このグイクロイックフィルター、すなわちホットミラーに よって反射させられる。フィルター３０は、赤外線を反射するが可視光線を容易 に透過させる。

レーザー２２から出た赤外線ビームが光メモリ−１２内の記憶位置に当たると、 光学材料１６は、その位置が以前に書き込み用し−ザー２０で励起されていた場 合は、トラップされた電子の放出に対応する可視光線を出力する。読み出しビー ムに対応して出力された可視光線はフィルター３０を容易に通過して、ビームス プリッタ２８によりセンサー２６へ向い、それによって、該センサーは、特定の 記憶位置内のデータを読み取る。もし、可視光線が感知されないときは、アクセ スした指定位置におけるデータは「０」として読み取られるであろう。一方、も し、書き込み用レーザー２０が、指定した記憶位置に以前に書き込んでいたとき は、センサー２６は、その記憶位置に「ｌ」に対応する可視光線があることを示 すであろう、センサー２６は、フォトマルチプライヤ、フォトトランジスタある いは多くの光感知手段のいずれでもよい。

センサー２６Ａがセンサー２６の代わりに用いる代わりの実施例では、光メモリ −１２から出た可視光線は基板１４を通過してセンサー２６Ａに当たり、そこで 処理される。

アドレスレジスタ３４が、良く知られた方法でコンビニーりにも接続されるので 、センサー２６あるいは２６Ａは周知の方法でコンピュータに接続されてもよい 。それゆえ、これらの手段とコンピュータとの間の接続の詳細を説明する必要な ない、もちろん、−あるいは二辺上のバッファレジスフあるいは他の部分がセン サー２６あるいは２６Ａとコンピュータとの間に接続されてもよい。

ヘッド１８は、光メモリ−１２に対する移動のため、レーザーディスクユニット としても知られているコンパクトディスクユニット用ヘッドの取り付は手段へ同 様の方法で取り付けられる。

この形式の接続は良く知られているので、その特別な詳細を説明する必要はない 。

光メモリ−１２を読み出すとき、レーザー２２から出た赤外線ビームは振幅変調 器２４によって十分に減衰しており、特定記憶位置からトラップされた電子を少 し放出させるだけである。光学材料１６には、トラップされた電子が十分密にあ るので、ビームは、すべての電子を放出させることはない、そのため、レーザー ２０によって書き込まれた特定の記憶位置は何回読み出してもそのデータを保持 し、それによって、リフレッシュ回路機構の必要性が最小になる。特定の記憶位 置内のデータを消去、あるいはメモリー内に「０」を書き込みたいときは、読み 出し用赤外線レーザー２２は、記憶位置にトラップされているほぼすべての電子 が放出されるように、その位置に全強度を出力してもよく、それによって、記憶 位置は「０」に戻る。そのため、レーザー２２は、ｒＯＪを書き込むときは書き 込み用光源として機能し、低い強度を当てるときは、読み出し用光源として機能 する。レーザー２２の全強度を光メモリ−１２に当てるため、振幅変調器は、最 小、あるいは変調なし、あるいは減衰なしに調整される。

上の説明は、励起されている、すなわち、トラップされた電子を有している状態 の光メモリーが、論理値ｒｌＪに対応していると仮定している。しかし、代わり に、特定の論理値（正か負か）は任意であるので、トラップされた電子の存在が 論理値「０」を示すように、光メモリ−１２を構成することもできる。

今度は、第５図について説明する。同図は、記憶装置１１０の代わりの構成を示 している。記憶装置１１０は第４図の装置１０の部品と同じあるいはほぼ同じ手 段を備えており、第５図の手段は、対応する手段と同一の下２桁の１００番台で 番号を付けた。

装置１１０は、書き込み用光源１２０と、アドレッサ−とじて機能する音響光学 デフレクタ１３２と、読み出し光源１２２と、読み出し光源のアドレッサ−とし て機能する、別の音響光学デフレクタ１４０と、駆動手段１４２と、Ｄ／Ａ変換 器１４４と、アドレスレジスタ１３４とを備えている。光メモリー１．１２Ａが 、第４図の光メモリ−１２と同じに構成されている。第５図のメモリーは、電子 トラップ材料１１６Ａと対応する基板１１４Ａでできた光学被膜である。

センサー１２６が、読み出し用及び書き込み用光源が配置されている側とは反対 のメモリー側に配置されている。

第５図に示す記憶装置に書き込むために、可視光線レーザー１２０がビーム１３ ６を出力し、該ビームは音響光学デフレクタ１３２へ送られ、その上で適正なア ドレスに対応する様々な角度に反射される。アドレスはアドレスレジスタによっ て定められ、Ｄ／Ａ変換器と、音響光学デフレクタ１４０のための、同図の中間 に示したような駆動装置へ送られる。第５図の構成は、可視光線レーザー１２０ が第１のメモリー１１２Ａに書き込み可能であることを示している。

メモリー１１２Ａ内のデータにアクセスしたいときは、赤外線レーザー１２０か ら出た光が音響光学デフレクタ１４０によって制御されて、アドレスレジスタ１ ３４の設定値に対応する記憶位置にアクセスする。アドレスレジスタ１３４の出 力は、駆動手段１４２を制御するアナログ信号へ変換される。駆動手段１４２は 、電圧−周波数変換器あるいは電圧制御発振器であるのが好ましく、その出力は 所望のアドレスに依存した周波数である。駆動手段】４２の出力り比、データの 読み出しが必要なアドレスにアクセスできる、デフレクタ１４０の反射角度を制 御する。ガルバノメーター形式のデフレクタを、音響光学デフレクタ１４０の代 わりに用いることができる。

読み出し用赤外線レーザー１２２の出力は、データを消去し記・開位置をｒＯＪ に設定するために、第４図の２４と同様の振幅変調手段によって、選択的に変調 させることができる。

ビーム１３８が音響光学デフＩツククー１４０によって適正なアドレスへ向けら れたとき、該ビームは、記憶位置が以前に「１」に設定されている場合は、光メ モリ−１１２Ａから光を放出させる０次いで、必要ならば、メモリー１１２Ａか らの出力光は、光１５０として、プラスチック基板を通過する。

第６図は、別の光学記憶装置２１０を示しており、該装置の構成手段は、第４図 の実施例の対応する手段と同じ下２桁の２００番台の番号を付けられている。第 ６図の構成は、センサー２２６Ａと２２６Ｂを組み合わせた平行アクセスに用い ることができる、複数の読み出し−書き込みヘッド２１８Ａ及び２１８Ｂを示し ている。アドレスレジスタと電動機駆動装置が、各ヘッド２１８Ａ、２１８Ｂに 用いられているが、簡単のため、これらは図示していない。

第６図は、論理すなわちブールｒｏＲＪ関数を利用した構成をも概略的に示して いる。詳細には、二つのメモリー２１２Ａ及び２１２Ｂが平行に配置されており 、各メモリーは、記憶材料２１６Ａ及び２１６Ｂでできたストライブを交替で有 している。

交替ストライプ２１６Ａ及び２１６Ｂによって２つの記憶位置、すなわち、一方 は２１２Ａ上の記憶位置、他方はメモリー２１２Ｂ上の記憶位置に、単−読み出 しビーム２３８でアクセスすることができる。説明のため、第６図の頂部には　 ビーム２３８が二本のビームとして示されている。しかし、実際には十憶材料２ １６Ａでできたストライブ上の記憶位置に当たり、残りのビームが、記憶材料で 被覆されていないメモリー２１２Ａの部分に当たる。後者の部分は透明なプラス チックを通って容易に通過し、記憶材料でできたストライブ２１６Ｂの一部に当 たる。従って、ビーム２３８と読み出し−書き込みヘッド２１８Ａは、論理ＯＲ 関数であるセンサー２２６Ａへの出力を使って、二つの記憶位置を同時に読み出 すのに用いることができる。もし、二つの記憶位置のいずれかが論理値ｌであれ ば、センサー２２６Ａは光を検知して、別のコンピュータ回路機構に用いるため の正の信号を出力する。もっと簡単なバージョンとしては、単一のメモリー上の 二つの記憶セルに同時にアクセスすることによって、ＯＲ関数を得ることができ 、いずれかの記憶位置が１を記憶しているときは、センサーは、可視光線を感知 する。第６図の二つのメモリー構成の別のバージョンは、三つの出力レベル、す なわち、両方のメモリーセルが低いときに対応する「０」、メモリーセルの一つ だけが高いときに対応する「１」、両方のセルが高いときに対応する「２」を有 しているセンサー２２６Ａを用いることができる。「２」を検知することによっ て、論理ＡＮＤ関数の作動を実現できる。

第７図は、書き込み用光が、もし必要ならば光ファイバ３６０で供給される、平 行読み出し−書き込みメモリーを示している。

メモリー３１２は、平行書き込み（かつ、光学読み出し及び／又は消去）が光フ ァイバ３６０を通して行うことができるように、ファイバ３６０の接合に対応し た、ファイバ光干渉板３６２上に直接接着あるいは被覆された、（前記実施例の １つからつくった）メモリー材料でできている。メモリー３１２の出力は光合し て読み出し用光源３２２により加えられ、グイクロイツタフィルター３３０によ って反射されたときは、フォトアレイセンサー３２６により、メモリー３１２の すべての位置で平行に読み出すことができる。出力光３５０を合焦するために、 ｌあるいは複数のレンズを、メモリー３１２とセンサー３２６との間に用いるこ とができる。ファイバ３６０を通る（書き込み、読み出し及び／又は消去用）光 放射を供給し、及び／又はレンズ３６６を通る（書き込み、読み出し及び／又は 消去用）光放射を供給することによって、メモリー３１２の位置（１あるいは複 数のメモリーセル）にアクセスすることができる。

本発明は様々な特定の材料、構造、及び構成によって説明してきたけれども、こ れらは、説明のためだけであることを理解すべきである。様々な変更や改良が当 業者によってなされることができるであろう。従って１本発明の特定は、次の請 求の範囲を参照して定められなければならない。

浄？（内容に変更なし） 波長（ｎｍ） 波長［ｎｍ］ ２１２Ａ２１２日 平成　年　月　日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、特許出願の表示　ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０１９８１、発明の名称　光学記憶 方法及び装置 ３、特許出願人 名称　クラオンテックス　コーポレーション５、補正書の提出年月日　１９８９ 年６月２２日補正された請求の範囲 ［１９８９年６月２２日に国際事務局により受領した：原請求項３．１７及び２ ３を特徴する 請求項１．２．４−１６．１８−２２及び２４−２８を訂正する：新請求項２９ −３５を追加する；他の請求項は変更しない］１、データを記憶しかつ取り出す ための方法において、ａ、電子トラップ発光体で形成された第１の光学メモリー のある位置で、 ｆｉｌ前記位置にアドレスし、 ｆｉｉ）前記位置の前記メモリーへ第１の波長の書き込み用光エネルギーを当て て、それによって、前記発光体の電子が、前記位置において励起されたエネルギ ーレベルでトラップされることによって前記データを書き込み、ｂ。

（ｉ）前記位置にアドレスし、 （ｉｉ）前記位置へ前記第１の波長よりも長い第２の波長の読み出し用光エネル ギーを当てて、前記位置でトラップされた電子の一部を解放させ、前記解放され た電子からフォトンを放出させ、 ｆｉｉｉｌ前記フォトンの放出に対応する、放出された光エネルギーを感知して 、それによって、前記蓄積されたデータを実質的に破壊せずに読み出す ことによって前記位置で前記データを読み出し、前記電子トラップ発光体は、高 い記憶密度を得るために基板上に蒸着させた薄膜として形成されていることを特 徴とする方法。

２、さらに。

ａ、前記位置にアドレスし、 ｂ、前記位置へ消去用光エネルギーを当てて、前記位置にトラップされたほぼす べての電子を解放させることによって、前記位置のデータを消去することを特徴 とする請求項１の方法。

３、削除 ４、前記消去用光エネルギーが前記読み出し用光エネルギーより高い出力で、か つほぼ同一の波長である請求項２の方法。

５、前記書き込み用光エネルギーが可視光線であり、前記読み出し用光エネルギ ーが赤外線であり、前記放出された光エネルギーが可視光線である請求項１の方 法。

６、前記書き込み用光エネルギーがレーザーによって印加され、前記読み出し用 光エネルギーがレーザーによって印加される請求項１の方法。

７、前記書き込み用光エネルギーが前記メモリーの第１の側からレーザーによっ て印加され、前記放出された光エネルギーが、前記第１の側を反対の、前記メモ リーの第２の側から感知される請求項１の方法。

８、複数のデータビットが前記第１のメモリーへ同時に書き込まれる請求項１の 方法。

９、前記電子トラップ発光体が、 アルカリ土類金属の硫化物及びセレン化物のグループから選択された。主結晶を 形成するための基礎材料と、第１の添加物として５０乃至３００重量ｐｐｍのサ マリウムとの混合物で構成され、それによって前記発光体が電子トラップ特性を 達成する請求項１の方法。

ｌＯ１前記電子トラップ発光体が、さらに、酸化ユーロピウム、フッ化ユーロピ ウム、塩化ユーロピウム、及び硫化ユーロピウムのグループから選択されたユー ロピウム化合物であって、第２の添加物として、３００乃至８００重量ｐｐｍの 前記ユーロピウム化合物を含む請求項９の方法。

１１、前記電子トラップ発光体が、さらに、第２の添加物として３００乃至１５ ００重量ｐｐｍの酸化セリウムと、５０乃至２００重量ｐｐｍのサマリウムとを 含む請求項９の方法。

１２、前記電子トラップ発光体が、さらに、１乃至５重量％の硫酸バリウムを含 む請求項９の方法。

１３、　ａ、複数の記憶位置を有する電子トラップ発光体で形成された第１のメ モリーと、 ｂ、前記第１のメモリーの記憶位置を選択するためのアドレス手段と、 Ｃ１前記アドレス手段によって選択された記憶位置に書き込み用光エネルギーを 当てて、それによって、前記発光体の電子が前記位置で励起されたエネルギーレ ベルでトラップされ、データが記憶される第１の光エネルギー源と、ｄ、前記ア ドレス手段によって選択された記憶位置へ、制御された量の光エネルギーを当て て、それによって、前記位置にトラップされた電子の一部を解放させ、その結果 、前記解放させた電子からフォトンを放出させる第２の光エネルギー源と、 ｅ、前記位置からのフォトンの放出に対応して放出された光エネルギーを感知し 、それによって、記憶されたデータが、実質的に破壊せずに読み出されるセンサ ーとから成るデータ記憶装置。

１４、さらに、前記アドレス手段に選択されたアドレスを供給するために接続さ れているアドレスレジスフを備える請求項１３の装置。

１５、前記第１及び第２の光エネルギー源が、前記第１のメモリーに対して移動 自在なヘッド上に取り付けられている請求項１３の装置。

１６、前記アドレス手段が、前記第１及び第２の光源から出た光エネルギービー ムを、前記第１のメモリーの異なる記憶位置に向かわせるために作動可能な第１ 及び第２のデフレクタを備える請求項１３の装置。

１７、削除 １８、前記第２の光源が、さらに、前記位置にトラップされたほぼすべての電子 を解放させるために、前記アドレス位置へ消去用光エネルギーを当てるように作 動可能である請求項１３の装置。

１９、前記第１の光源が、可視光線レーザーであり、前記第２の光源が赤外線レ ーザーである請求項１３の装置。

２０、前記第１及び第２の光源と前記センサーが前記第１のメモリーの両側にあ る請求項１３の装置。

２１、さらに、複数の記憶装置を有する電子トラップ発光体で形成された第２の 光メモリーを備え、該メモリーは、前記第１のメモリー及び前記第２のメモリー へ光エネルギーを同時に当てるために配置されており、前記センサーは、前記第 １及び第２の光メモリーからの光エネルギーを感知し、前記センサーの出力は前 記第１及び第２の光メモリーのデータの論理関数に依存している請求項１３の装 置。

２２、前記電子トラップ発光体が。

アルカリ土類金属の硫化物及びセレン化物のグループから選択された、主結晶を 形成するための基礎材料と、第１の添加物として５０乃至３００重量ｐｐｍのサ マリウムとの混合物で構成され、それによって前記発光体が電子トラップ特性を 達成する請求項１３の装置。

２３、削除 ２４、前記電子トラップ発光体が、さらに、酸化ユーロピウム、フッ化ユーロピ ウム、塩化ユーロピウム、及び硫化ユーロピウムのグループから選択されたユー ロピウム化合物であって、第２の添加物として、３００乃至８００重量ｐｐｍの 前記ユーロピウム化合物を含む請求項２２の方法。

２５、前記電子トラップ発光体が、さらに、第２の添加物として、３００乃至１ ５００ｐｐｍの酸化セリウムを含む請求項２３の装置。

２６、前記電子トラップ発光体が、さらに、１乃至５重量％の硫酸バリウムを含 む請求項２２の装置。

２７、アルカリ土類金属の硫化物及びセレン化物のグループから選択された、主 結晶を形成するための基礎材料と、第１の添加物として５０乃至３００重量ｐｐ ｍのサマリウムとの混合物を含む電子トラップ発光体で形成された光メモリー媒 体と、前記メモリー媒体を取り付けている酸化アルミニウムでできた基板とを備 え、 前記電子トラップ発光体は、高い記憶密度を得るために、蒸着された薄膜として 前記酸化アルミニウム基板に形成されてい２８、さらに、 ａ、前記第１のメモリーの記憶位置を選択するためのアドレス手段と、 ｂ、前記アドレス手段によって選択された記憶位置に書き込み用光エネルギーを 当てて、それによって、前記発光体の電子が前記位置で励起されたエネルギーレ ベルでトラップされ、データが記憶される第１の光エネルギー源と、Ｃ１前記ア ドレス手段によって選択された記憶位置へ、制御された量の光エネルギーを当て て、それによって、前記位置にトラップされた電子の一部を解放させ、その結果 、前記解放させた電子からフォトンを放出させる第２の光エネルギー源と、 ｄ、前記位置からの７４トンの放出に対応して放出された光エネルギーを感知し 、それによって、記憶されたデータが、実質的に破壊せずに読み出されるセンサ ーとを備える請求項２７の装置。

２９、第１のデータが第１の位置に書き込まれ、第２のデータが別の位置から同 時に読み出される、請求項１に記載の方法。

３０、さらに、前記第１の光メモリーの他の位置で追加されたデータを同時に読 み出し、かつ書き込むことを特徴とする請求項ｌに記載の方法。

３１、電子トラップ発光体で形成された第２の光メモリーを備え、前記追加され た方法が、前記第１のメモリー上の位置にあるデータと、前記第２のメモリー上 の位置にあるデータとを、前記位置の両方へ読み出し用光エネルギーを同時に当 て、前記位置でトラップされた電子の一部を解放させ、前記解放させた電子から フォトンを放出させ、結合した放出光エネルギーを感知することによって、同時 に読み出し、それによって、論理ｒｏＲＪ及びＩ’ＡＮＤＪ関数が達成されるこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。

３２、前記書き込み用エネルギー及び読み出し用光エネルギーが、差し向けられ た光エネルギービームとして印加される請求項１に記載の方法。

３３、読み出し用光エネルギーを変調し、それによって、記憶位置は、前記位置 でトラップされたほぼすべての電子を解放させ、それによって前記位置に記憶さ れたデータを消去する、増加させた読み出し用光エネルギーを受りることができ る手段をさらに備える、請求項１３に記載のデータ記憶装置。

３４、前記第１及び第２の光エネルギー源が、差し向けられた光エネルギービー ムを特徴する請求項１３に記載のデータ記憶装置。

３５、読み出し用光エネルギーを変調し、それによって、記憶位置は、前記位置 でトラップされたほぼすべての電子を解放させ、それによって前記位置に記憶さ れたデータを消去する、増加させた読み出し用光エネルギーを受けることができ る手段をさらに備える、請求項２８に記載のデータ記憶装置。

手続補正書（方式） ％式％ 、発明の名称　光学記憶方法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　出願人 名称　クラオンテックス　コーポレーション国際調査報告 １°１＠＋ｎａｌ°ａａ＋ｌ　ＡＩ’ｌｌ＋Ｉｌｌ″″′Ｎ″”　ｐｃ〒ｚ＋＋ ｃａａ　／Ｉ’ｌ　Ｉ　ＩＱ　１

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ．第１の電子トラップ光学読み出し書き込みメモリー上のある位置で、 （ｉ）前記位置にアドレスし、 （ｉｉ）前記位置へ書き込み用光エネルギーを当てて、そこに電子をトラップす ることによってデータを入力することによって書き込みを行い、 ｂ． （ｉ）前記位置にアドレスし、 （ｉｉ）前記位置へ読み出し用光エネルギーを当てて、トラップされた電子の解 放によりフォトンを放出させ、（ｉｉｉ）前記フォトンの放出に対応する、放出 された光エネルギーを感知する ことによって前記位置で読み出しを行うことを特徴とする方法。
2. ２．さらに、前記位置へ消去用光エネルギーを当てることによって、前記位置の データを消去することを特徴とする請求項１の方法。
3. ３．前記書き込み用光エネルギーが前記読み出し用光エネルギーと異なる波長を 有している請求項２の方法。
4. ４．前記消去用光エネルギーが前記読み出し用光エネルギーより高い出力で、か つ同一の波長である請求項２の方法。
5. ５．前記書き込み用光エネルギーが可視光線であり、前記読み出し用光エネルギ ーが赤外線であり、前記放出された光エネルギーが可視光線である請求項１の方 法。
6. ６．前記書き込み用光エネルギーがレーザーによって印加され、前記読み出し用 光エネルギーがレーザーによって印加される請求項１の方法。
7. ７．前記読み出し用光エネルギーが前記メモリー媒体の第１の側からレーザーに よって印加され、前記放出された光エネルギーが、前記第１の側を反対の、前記 メモリー媒体の第２の側から感知される請求項１の方法。
8. ８．複数のデータビットが前記第１のメモリーへ同時に書き込まれる請求項１の 方法。
9. ９．前記第１のメモリーが、 アルカリ土類金属の硫化物及びセレン化物のクループから選択された基礎材料と 、５０乃至３００ｐｐｍのサマリウムとで構成されるメモリー媒体を有している 請求項１の方法。
10. １０．前記メモリー媒体が、さらに、 酸化ユーロピウム、フッ化ユーロピウム、塩化ユーロピウム、及び硫化ユーロピ ウムのクループから選択されたユーロピウム化合物であって、３００乃至８００ ｐｐｍの前記ユーロピウム化合物を含む請求項９の方法。
11. １１．前記メモリー媒体が、さらに、 ３００乃至１５００ｐｐｍの酸化セリウムと、５０乃至２００ｐｐｍのサマリウ ムとを含む請求項９の方法。
12. １２．前記メモリー媒体が、さらに、 １乃至５重量％の硫酸バリウムを含む請求項９の方法。
13. １３．ａ．第１の電子トラップ光学読み出し−書き込みメモリーと、 ｂ．前記第１のメモリーの記憶位置を選択するためのアドレッサーと、 ｃ．前記アドレッサーによって定められた記憶位置に書き込み用光エネルギーを 当てるための、第１の光エネルギー源と、 ｄ．トラップされた電子の解放に対応して前記第１のメモリーから放出される光 エネルギーを感知するためのセンサーと から成る装置。
14. １４．さらに、前記アドレッサーに選択されたアドレスを供給するために接続さ れているアドレスレジスタを備える請求項１３の装置。
15. １５．前記第１の光源が、前記第１のメモリーに対して移動自在なヘッド上に取 り付けられている請求項１４の装置。
16. １６．前記アドレッサーが、前記第１の光源から出た光エネルギービームを、前 記第１のメモリーの異なる記憶位置に向かわせるために作動可能なデフレクタで ある請求項１４の装置。
17. １７．さらに、前記第１のメモリーへ読み出し用光エネルギーを当てるための第 ２の光エネルギー源を備えている請求項１４の装置。
18. １８．前記第２の光源が、さらに、前記第１のメモリーへ消去用光エネルギーを 当てるために作動可能である請求項１４の装置。
19. １９．前記第１の光源が、可視光線レーザーであり、前記第２の光源が赤外線レ ーザーである請求項１８の装置。
20. ２０．前記第１の光源と前記センサーが前記第１のメモリーの両側にある請求項 １４の装置。
21. ２１．さらに、第２の電子トラップ光学読み出し−書き込みメモリーを備え、該 メモリーは、前記第１のメモリー及び前記第２のメモリーへ光エネルギーを同時 に当てるために配置されており、前記センサーは、前記第１及び第２のメモリー からの光エネルギーを感知し、前記センサーは、前記第１及び第２のメモリーか らの光エネルギーを感知し、前記センサーの出力は前記第１及び第２のメモリー のデータの論理関数に依存している請求項２０の装置。
22. ２２．前記第１及び第２のメモリーが、アルカリ土類金属の硫化物及びセレン化 物のグループから選択された基礎材料と、５０乃至３００ｐｐｍのサマリウムと で構成されるメモリー媒体を有している請求項２１の装置。
23. ２３．前記第１のメモリーが、 アルカリ土類金属の硫化物及びセレン化物のクループから選択された基礎材料と 、５０乃至３００ｐｐｍのサマリウムとで構成されるメモリー媒体を有している 請求項１４の装置。
24. ２４．前記メモリー媒体が、さらに、 酸化ユーロピウム、フッ化ユーロピウム、塩化ユーロピウム、及び硫化ユーロピ ウムのグループから選択されたユーロピウム化合物であって、３００乃至８００ ｐｐｍの前記ユーロピウム化合物を含む請求項２３の装置。
25. ２５．前記メモリー媒体が、さらに、 ３００乃至１５００ｐｐｍの酸化セリウムを含む請求項２３の装置。
26. ２６．前記メモリー媒体が、さらに、 １乃至５重量％の硫酸バリウムを含む請求項２３の装置。
27. ２７．アルカリ土類金属の硫化物及びセレン化物のグループから選択された基礎 材料と、５０乃至３００ｐｐｍのサマリウムとを含むメモリー媒体を備え、 前記メモリー媒体が酸化アルミニウムでできた基板に取り付へ けられている 電子トラップ光学読み出し−書き込みメモリーを備える装置。
28. ２８．さらに、 ａ．第１の電子トラップ光学読み出し−書き込みメモリーと、 ｂ．前記第１のメモリーの記憶位置を選択するためのアドレッサーと、 ｃ．前記アドレッサーによって定められた記憶位置に書き込み用光エネルギーを 当てるための、第１の光エネルギー源と、 ｄ．トラップされた電子の解放に対応して前記第１のメモリーから放出される光 エネルギーを感知するためのセンサーと、 を備える請求項２７の装置。