JPH0495237A

JPH0495237A - 積層光学データ記録媒体およびその使用方法

Info

Publication number: JPH0495237A
Application number: JP2211761A
Authority: JP
Inventors: J Werrenberg Paul; ポール・ジエイ・ウエーレンバーグ
Original assignee: Apple Computer Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 1990-08-13
Filing date: 1990-08-13
Publication date: 1992-03-27
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JP2802677B2

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〕本発明は光学データ記憶装置に関する。特に、集束ビー
ムは、１つの媒体を形成しているいくつかの様々に異な
る材料の層の中の１つである記録層にデータを読取シ或
は書込むのに使用される。

本発明は、その媒体の構成と、媒体中の記録層の配置と
、媒体中の光路と、媒体の読取シ及び書込みのためのヘ
ッドの構成及び配置と９両面媒体の構成とを宮む。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来
から知られている通常の穫類の光学データ記憶システム
においては、媒体は一度書込み形か又は再書き込み可能
かのいずれかである。どちらの場合にも、媒体には、透
明な基板材料で被覆された記録材料の層が形成されてい
る。読取り専用媒体では、データは、製造工程の間に、
たとえばマスキング又はエンボス加工などの方法によっ
て記録層に導入されるものと考えられる。−度書込み媒
体又は再書込み可能な媒体では、書込み過程の中でデー
タを記録層に書込む。その際には、通常、レーザー光ビ
ームのパワーと強さを増すことにより、記録層の局部領
域における光学特性ｔｉ化させる。記録層からデータを
読取るときの光ビームは、それより弱くて良い。

媒体を中心に関して回転するディスクとして形成するこ
とができ、集束光ビームを発射する光学ヘッドはディス
クの上方の様々な半径方向位置へ移動して、ディスクの
様々に異なる部分をアクセスする。光ビームは対物レン
ズを経て集束されて、光学ヘッドに最も近い媒体の上面
に入射し、下方の基板材料を通過し、実質的には媒体の
底面に位置する記録層にある焦点に達する。上面に付着
したちシ又はその他の汚れは焦点から外れているので、
記録層の読取りプロセス又は書込みプロセスを妨害しな
い。底面に付着したちシは、元ビームが集束する記録層
を過ぎたところにあるので、問題にならない。対物レン
ズが所定の開口数を有するとき、入射面から記録層まで
の距離りは適切なダストデフォーカス効果を得る之めの
何らかの最短長さよシ大きくなければならない。両面媒
体はそのような媒体を２つ、背中合せに配置したもので
、少なくとも２Ｌ　、すなわち１つの媒体の厚さ２倍の
厚さを有すると考えられるので、両面媒体は単一の媒体
の厚さを処理すべくセットされた機構には適合しない。

磁気光学記憶装置として知られている特定の種類の再書
込み可能な光学データ記憶装置においては、データを書
込むとき、集束光ビームの領域で強い磁界が必要である
。そのような磁界を得るための方法の中には、データを
書込む速度に匹敵する周波数で磁界を変調しなければな
らないものがいくつかあり、そのため、高速動作を実現
すると共に、消費電力を少なく保つように、磁界を発生
する磁気ヘッドのサイズを縮小し且つインダクタンスを
低く保持している。インダクタンスを小さくするという
条件を満たすには、物理的に小型の磁気ヘッドを使用し
なければならない。そうなると、光学ヘッドが媒体の様
々に異なる領域をアクセスする際に、アクセスすべき領
域に十分な磁界を与えるために、磁気ヘッドは光学ヘッ
ドと共に移動する必要がある。ま九、適切な磁界強度が
得られるように、磁気ヘッドを媒体中の記録層にできる
限シ近接して配置すべきである。

公知の通常の磁気光学システムでは、媒体の上面の上方
に光学ヘッドを配置しており、元ビームは基板を経て記
録層に集束する。それに対し、磁気ヘッドは媒体の底面
の下方に配置されるので、底面にある記録層により近く
なっている。この場合、媒体の両面に移動・位置決め機
構を設ける必要があり、それらの機構はディスクを挾ん
で共に移動し々けれはならない。このように複雑さが増
すことによってサイズは大きくなり、コスト高になると
共に、消費電力は増し、アクセス時間は長くなり且つ信
頼性は低下する。媒体は両面から同時にアクセスされる
ので、両面媒体を使用しても記憶容量は犬きくならない
。磁気ヘッドを上面側へ移し、光学ヘッドと組合せて、
立置決め機構を簡単にすると、磁気ヘッドは適切な磁界
強度を得るには記録層から遠くなシすぎてしまうであろ
う。

本出願の発明によれば、光学媒体を同じ全ダストデフォ
ーカス距離りに対して半分の厚さにすることができる。

そのため、標準形の片面媒体と同じ厚さで両面媒体を構
成することが可能になる。

あるいは、標準と同じ厚さの媒体で、よシ犬きｉダスト
デフォーカス効果が得らｎる。本発明ｆｔ磁気光学シス
テムに適用した場合、光学ヘッドと磁気ヘッドを媒体の
同じ側で組合せると共に、磁気ヘッドを記録層にご〈近
接させることができるようになる。組合せ光学・磁気ヘ
ッドは複式ヘッド。

すなわち別個のヘッドよシ低コストであり、信頼性は高
い。媒体へのアクセスを一方の側から実行できるので、
両面媒体は２つの独立した。すなわち同時に動作するヘ
ッドを利用でき、従って、アクセス時間は短くなり、そ
のぶん、転送速度は増すのである。これらの利点は、片
面形１両面形Ｋかかわらず、ディスク、テープ又はカー
ドの形態をとる読取シ専用光学システム、−度書込み光
学システム及び再書込み可能光学システムで得られる。

〔問題点を解決する九めの手段〕

本発明は、記録層と、記録層の下方にある透明な基板層
と、基板層の下方にある反射層とを含む光学データ記憶
媒体を提供する。記録層は媒体の上面の付近に配置さｎ
１光の一部を透過する。反射層は媒体のほぼ底面に位置
している。上面に入射した光ビームは記録層を通過し、
間に入った基板層を通り、底面から内反射し、再び基板
層を逆方向に通って、記録層にある焦点に遅する。この
ように光路が１折返している」ために、光路長は同じで
あっても、媒体基板を半分の厚さにすることができるの
である。この光路は読取シ又は書込みに使用可能である
。磁気光学システムの場合、磁気ヘッドを上面側へ移し
、記録層に近接させることができる。光学ヘッドと磁気
ヘッドとを組合せ、単一のユニットとして移動させるこ
とが可能になるので、スピードアップと信頼性の向上が
はかれる一方で、コストは低減し且つ消費電力は少なく
なる。このような光学媒体を２つ背中合せに配置すると
、両面媒体が得られ、いずれの側からも読取シと書込み
が可能になるのである。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して不発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明による磁気光学データ記憶システムの
光学媒体と、光学ヘッドと、磁気ヘッドとを示す横断面
図である。各構成要素はおおまかに簡略化し之形態で示
されており、実物大ではない。また、本質的な特徴を明
らかに見やすくするため、支持要素を省略した。構成要
素の位ｔｔ説明するに当たっては、便宜上、特定の上下
方向に関連する「最上方部」、「最下方部」、「上方」
及び「下方」といった用語を使用するが、それらの用語
は他の向きでの本発明の実Ｎを制限するものではない。

以下では、磁気光学システムについて説明するのである
が、磁気ヘッドを取除くと共に、当該技術で知られてい
るような他の変形を加えるととくより、磁気光学システ
ム以外の光学データ記憶システムにも本発明を適用でき
る。

組合せ光学・磁気ヘッド１４Ｇは光学媒体１３０の上方
でわずかな距＠ｑ１２Ｑだけ移動する。この組合せ光学
・磁気ヘッド１４０は対物レンズ２０と。

コイル３０とを有する。光ビーム１０は、光学媒体１３
０に向かって伝搬する間に、対物レンズ２０を通過する
。対物レンズは、元ビーム１０を光学媒体１３０の内部
の記録層６０にある黒点９０に集束するように設計され
且つ配置されている。この対物レンズ２０は記録層６０
の焦点９０から反射される戻シビームも集束する。対物
レンズ２０の構成と作用は当該技術では知られている。

たとえば、Ｇ、　Ｂｏｕｖｈｕｉｓ他のｒＰｒｉｎｅｉ
ｐｌｅｓ　ｏｆ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｄｉｓｃ　Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ　Ｊ　（Ａｄａｍ　Ｈｉｌｇｅｒ　Ｌｔｄ、フリ
ストル及びボストン、ｌ５ＢＮＯ８５２７４７８５−３
）を参照。

磁気光学システムにおいては、環状コイルを成すように
巻付けられたワイヤから構成され、変調自在の電源によ
って駆動されるコイル３０が焦点９０の領域に磁界を発
生させる。あるいは、透明支持体に螺旋状の導電厚膜を
蒸着することにより、コイル３０を形成することも可能
である。光ビーム１ａが妨害なく通過できるように、コ
イル３０には中心開放領域が設けられている。磁気コイ
ル３０は、光学・磁気ヘッドが光学媒体の表面の上方を
移動する際にコイル３０の軸と、対物レンズ２０の光軸
とがほぼアライメントし且つ光学媒体の平面に対し垂直
であるように、光学ヘッドに取付けらｎている。焦点９
０の領域の磁界は、従来より知られているように、磁気
畳光字書込み及び消去プロセスに際しては必要に応じて
変調される。

１例として先に挙げたＧ、　Ｂｏｕｖｈｕｉｓ　他のｒ
Ｐｒｉｎｅｉｐｌｅｓ　ｏｆ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｄｉｓ
ｃ　ＳｙｓｔｅｍｓＪ　　ｆ参照０以下に説明するよう
Ｋ、光学媒体１３０は多数の接着層から形成されている
。

光学媒体１３０のほぼ平坦表入射面４０の下方には、下
方の層をかき傷や汚れから保護する働きをする保！Ｉ模
層５０がある。この実施例では、保護膜層は、窒化けい
素Ｓｉ３Ｎ４を約４０ミクロンの厚さに真空蒸着するこ
とにより形成されている。

その他の材料、厚さ及び蒸着方法も当該技術では知られ
ている。たとえば、Ｇ、Ｋｎｉｇｈｔ＋　ｃ、　Ｋｕｒ
ｔｚ共編ｒ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　５ＰＩＥ
＋　０ｐｔｉｃａｌ　ＤａｔａＳｔｏｒａｇｅ　Ｔｏｐ
ｉｃａｌ　ＭａａｔｉｎｇＪ　（ｌ５ＢＮ　０　８１９
４−０１１３−７）を参照。

保護膜層５０の下方には、符号化されたアナログ情報又
はデジタル情報を保持する記録層６０がある。記録層６
０は、光学媒体に入射した元ビーム１０の大部分を通過
させるように、光に対し部分透過性を示す。その一方で
、記録層６０は光の一部を反射する。そのため、光ビー
ム１０は記録層６０の焦点９０から反射されるのである
。この反射ビームは光学ヘッドに戻り、検出される。記
録層６０は事前に情報で符号化されていても良いし、書
込み自在であっても良い。情報はアナログ。

デジタルのいずれの形態であっても良い。符号化情報は
表造工程中に記録層６０に導入されても良いし、後に、
光学媒体に対する書込みプロセスによって追加されても
良い。

たとえば、読取シ専用ディスクであれば、記録層６０は
、媒体製造工程中に形成される部分反射材料で被覆され
た様々な長さのピットの点刻パターンを呈するであろう
。

一度書込みディスク又は再書込み可能なディスクの場合
には、記録層６０の材料は光に対し部分吸収性をも示す
。それにより、非常に強い光ビームを使用してディスク
にデータを書込むことが可能になる。焦点９０では、光
ビームの強さは、その箇所での記録層６０の吸収と結び
付いて、その箇所の記録材料を溶融又は変質するのに十
分なレベルとなる。図示し念磁気・光学システムにおい
ては、記録層６０への書込みは、磁界をオン／オフさせ
ながら、非常に強い光ビームによって行われる。その結
果、材料は、磁界がオンのときに書込まれたか又はオフ
のときに書込まれたかに応じて、異なる反射側光特性を
得ることになる。磁気・光学記録を目的とするときには
、テルビウム鉄コバル）ｔ−約１０ナノメートルの厚さ
に真空蒸着することによって、記録層６０を形成できる
。この目的に適する他の材料、厚さ及び蒸着方法も当該
技術では知られており、また、多層薄膜を使用する記録
層の構成も知られている。１例として、先に挙げた「Ｐ
ｒｏｃｓｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　５ＰＩＥ　Ｊを参照。

読取りプロセスの間には、光学媒体１３０ヲ投射して、
折返し光路に６って焦点９０に達するために、弱い光ビ
ーム１０を使用できる。この焦点９０からの反射ビーム
は折返し光路に沿って光学ヘッドまで戻り、そこで、ビ
ームの有無２強さ又は偏光シフトを検出し、復号するこ
とができる。

記録層６０の下方には、光学媒体１３０に構造上の剛性
を与えると共に、真空蒸着層を支持する媒体基板ＴＯが
ある。基板７０は、さらに、元ビーム１０が収束して焦
点９０に達するまでに２度通過するスペースを形成する
。この基板１０は、光ビーム１０として使用さｎている
光の波長に対し透明であるか又は非常に高い透過性を示
す。この基板７０は透明なポリカーボネートから形成さ
れるのが好ましく、厚さは約０．６ミリメードルである
。ＰＭＭＡ又は７オトポリマ一層を伴なうガラスなどの
他の材料も当該技術では知られている。たとえば、先に
挙げたｒ　Ｐｒｏｅｅ＠ｄｉｎｇｓ　ｏｆ　５ＰＩＥ　
Ｊを参照。

媒体基板７０の下方には、光学媒体１３０の背面として
機能する反射層８０がある。この反射層は、アルミニウ
ムを約１００ナノメートルの厚さに真空蒸着することに
よって形成できる。その他の反射材料や反射多層構造シ
ー当該技術において刊られている。たとえば、Ｇ、　Ｄ
ｒｉｓｃｏｌｌ　ｔ４　ｒ　Ｔｈｅ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ
　ｏｆ　０ｐｔｉｃｓ　Ｊ　（Ｍｅ　Ｇｒａｙ　Ｈｉｌ
ｌ、　ｌ５ＢＮ　Ｏ−０７−０４７７１０−８）ケ参照
。反射層８０の下方に別の保護層又は支持層全遺訓する
ととも可能であろう。

以上説明した層の材料と厚さの変更、並びにその他の層
の挿入や除去は本発明の範囲内に含まれている。上記の
層は、いずれも、−群の材料層又はいくつかの材料層の
組合せによって形成できるであろう。光学媒体１３０の
構造について重要な点は、記録層６０が光学媒体１３０
の最上方部の付近に配置されることと、記録層６０から
“離間し之、光学媒体１３０の最下方部のような場所に
、１つ又は複数の反射層８０が設けられることである。

記録層６０と反射層８０との離間距ｍは、記録層６０及
び反射層８０の厚さと比較して大きい。

光学記憶媒体１３０からの読取シプロセスにおいては、
光ビーム１０は光学媒体１３０に入射する。

元ビーム１０が対物レンズ２（１通過するところと、光
学媒体１３０の入射面４０を介して光学媒体１３０に入
射するところの光ビーム１０の外径が示されている。そ
の後、収束する光ビーム１０は保護膜層５０と、記録層
６０と、透明な基板７０とを通過する。さらに、収束す
る光ビーム１０は透明な基板７０の裏側にある反射層８
０から反射されて、再び透明な基板７０を通過し、記録
層６０にある焦点９０に達する。記録層６０の焦点９０
を照明し次光の一部は、発散する反射ビームとして、再
び透明な基板７０の中に向かって反射される。この発散
性ビームは透明な基板γ０を通過し、反射層８０から反
射され、再び透明な基板ＴＯを通り、記録層６０と保護
膜層５０を通過し、光学・磁気ヘッド１４０に入射して
、対物レンズ２０に達する。この発散性ビームは、信号
の強さ又は偏光シフトを検出するために当該技術で知ら
れている手段により検出され且つ復号されるべき信号情
報を搬送する。たとえば、先に挙げたＰｒｏｃｓａｄｉ
ｎｇｓ　ｏｆ　５ＰＩＥを参照。

高いシステム性能を得るために、記録層６０の吸収特性
９反射特性及び透過特性を調整する。磁気光学システム
用の記録層６０の場合、典型的な値は、吸収率が３０％
１反射軍は２０％、透過率は５０％となっているが、こ
れらの１直を変更しても、本発明の＃、囲からは逸脱し
ない。透過率が高ければ、焦点９０に達するビームは強
くなるので、それに相応して、戻る発散性光ビームの強
さも増す。反射率が高くなると、記録層６０の焦点９０
から反射される戻り発散性光ビームの強さが増すであろ
う。また、−度書込みシステム又は再書込み可能なシス
テムでは、記録層６０に１つのスポットを書込むのに必
要な強さを低減するために、吸収率を高くすることが望
ましいであろう。

ヘッドと、媒体とを組込んだ光学記憶装置駆動部の場合
には、光学嗜磁気ヘッド１４０と、光学媒体１３００Å
射面４０との通常の離間距離ｑ１２０は約０．１ミリメ
ートルである。コイル３０の中心と記録層６０との通常
の磁気離間距１．ＩＨｒ１０Ｇは約０゜２ミリメートル
である。ダストデフォーカス距離りは、光ビームが光学
媒体１３０の入射面４０から記録層６０″′！で進む距
離に等しい。元ビームは後方反射層８０からの反射を経
て記録層６０に達するので、この距離は少なくとも透明
な基板ＴＯの厚さの２倍、すなわち、約１．２ミリメー
トルである。

磁気コイル３０と対物レンズ２０が光学媒体の同じ側に
あり、記録層６０は基板ＴＯの裏側にある従来のシステ
ムの場合、ダストデフォーカス距離りと、磁気コイルの
離間距離ｒとの比は１：１よりわずかに小さい。本発明
では、典型的な値が上記のようであるとき、この比は約
６：１である。

磁界強度は磁気コイル３０からの距離の三乗に逆比例し
て低下するので、本発明によれば、記録層６０における
磁界強度は、従来のシステムと比べて、はぼ６の三乗倍
、すなわち２１６倍になる。従って、コイル３０ｔ−駆
動する際の消費電力をはるかに少なく抑えた上で、適切
な磁界強度を得ることができるのである。

第２図は、本発明による両面磁気・光学データ記憶シス
テムを示す。両面媒体は第１の片面光学媒体１６０と、
第２の片面光学媒体１８０とから形成される。両面媒体
は単一のユニットとしても形成できるであろうが、第２
図に示すように、２つの片面媒体１６０　、１８０を互
いに背中合せに配置することによ）形成されても良い。

エポキシ接着剤層１７０により２つの媒体を一体に保持
することができる。この接着剤層１７０は２つの反射層
ｌ１１１ｔｌ−互いに近接して保持し、両面光学媒体を
形成している。

その他の接着剤又は固着方法を使用することも可能であ
ろう。

ディスクとして形成した両面媒体を単一のスピンドルで
回転させることができる。本発明の範囲内で、−様な接
着剤層による利点を利用せずＫ、・不均一な接着剤層又
はディスクのハブ領域に加えられるクランプ圧力を使用
することＫより、２枚の片面ディスクを単一のスピンド
ルで同時に回転させることもできる。

レンズと、コイルの各要素を含む第１のヘッド１５０は
＠１の光学媒体１６０に対して読取シ及び書込みを実行
し、第２のヘッド１９０は第２の光学媒体１８０に対し
て読取シ及び書込みを実行することができる。このよう
に、第２図に示すように、２つの互いに結合されるか又
は独立して配置された光学ヘッドと、両面ディスクとを
含む単一の駆動装置は、片面光ディスクの２倍のオンラ
イン記憶容量を有する。

上述の実施例及びその他の実施例は、特許請求の範囲に
より規定される本発明の真の趣旨から逸脱せずに実施可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による磁気光学データ記憶システムの
光学媒体と、光学ヘッドと、磁気ヘッドとを示す横断面
図、第２図は、本発明による両面磁気光学データ記憶シ
ステムを示す図である。１０−＠−・光ビーム、２０・・・・対物レンズ、３０
・・・・磁気コイル、４Ｇ・・・・入射面、５０＠・・
・保護膜層、６ｏ・・・・記録層、ＴＯ・・・・基板、
８０・・・・反射層、９ｏ・・・・焦点、１３Ｇ　−、
−・・光学媒体、１４０・・・・組合せ磁気・光学ヘッ
ド、１５０・・・・第１のヘッド、１６０・・・・第１
の片面光学媒体、１７０・・ｈａエポキシ接着剤層、１
８０・・・・第２の片面光学媒体、１９０・・・・第２
のヘッド。特許出願人　　アプル・コンピュータ・インコーホレー
テッド代理人山月政樹

Claims

【特許請求の範囲】

（１）記録層と；前記記録層の下方の透明な基板層と；前記基板層の下方の反射層とを具備する光学データ記憶
媒体。
（２）第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と
を有する透明な基板層と；前記第１の面の外側にある記録層と；前記第２の面の外側にある反射層とを具備する光学デー
タ記憶媒体。
（３）下方に位置する層を保護し且つ光ビームを通過さ
せる保護膜層と；前記保護膜層の下方にあつて、光の一部を透過し、デー
タを保持する記録層と；前記記録層の下方にあつて、光ビームを通過させる基板
層と；前記基板層の下方にあつて、光ビームを前記基板層の中
へ反射して戻す反射層とを具備する積層光学データ記憶
媒体。
（４）下方に位置する層手段を保護する保護膜層手段と
；前記保護膜層手段の下方にあつて、光の一部を透過し、
データを保持する記録層手段と；前記記録層手段の下方
にあつて、前記記録層手段を経て透過した収束性光ビー
ムを前記記録層手段にある焦点へ反射して戻す反射層手
段と；前記記録層手段と前記反射層手段との間にあつて
、前記収束性光ビームが通過して収束するための間隔を
形成する基板層手段とを具備する光学データ記憶媒体。
（５）第１の記録層と；前記第１の記録層の下方にある第１の透明な基板層と；前記第１の基板層の下方にある反射層と；前記反射層の下方にある第２の透明な基板層と；前記第
２の基板層の下方にある第２の記録層とを具備する両面
光学データ記憶媒体。
（６）第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と
を有する第１の透明な基板層と；前記第１の面の外側に
ある第１の記録層と；前記第２の面の外側にある第１の
反射層と；前記第１の反射層の外側にある第２の透明な
基板層と；前記第２の透明な基板層の外側にある第２の記録層とを
具備する両面光学データ記憶媒体。
（７）積層光学データ記憶媒体を使用する方法において
、光の一部を透過する記録層を経て入射収束性光ビームを
受取る過程と；前記光ビームを透明な基板層を通過して進ませる過程と
；前記光ビームを反射層から反射させる過程と；前記光ビ
ームを前記基板層を経て逆方向に戻す過程と；前記光ビームを前記記録層にある焦点に収束する過程と
から成る方法。
（８）積層光学媒体の表面から離間して配置され、その
表面の上方で移動する光学ヘッドを具備し、前記光学ヘ
ッドは前記積層光学媒体の中へ収束性光ビームを発射し
且つ前記光学ヘッドは前記積層光学媒体から射出した発
散性光ビームを受取り、前記積層光学媒体は、反射層の
上方にある基板層の上に、光の一部を透過する記録層を
有しており、前記それぞれの層は前記記録層と、前記基
板層とを経て前記収束性光ビームを受取り、前記反射層により反射された光ビームは前記基板層を経
て戻り、前記記録層にある焦点に達し、前記それぞれの
層は前記焦点からの反射として前記発散性光ビームを発
生し、さらに、前記発散性光ビームを前記基板層を経て搬送し
、前記発散性光ビームは前記反射層により反射され、前
記基板層と、前記記録層とを経て戻り、前記積層光学媒
体から射出されるような光学データ記憶システム。