JPH05504435A - ３レーザ光ディスクドライブ装置 - 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】 ３レーザ光デイスクドライブ装置 本願の被譲渡人は、米国特許第４．８６４．５３６号（１９８９年９月５日発行 ；発明の名称「先メモリ方法及びシステム」）、米国特許出願第０７／１８４゜ ２６３号（１９８８年４月２１日出願；発明の名称「薄膜光ルミネセンス装置及 びその製造方法」）、米国特許出願第０７／２２５，８４６号（１９８８年７月 ２９日出願；発明の名称「光デイスクドライブシステム」）、及び米国特許出願 第０７／２７７．２５５号（１９８８年１１月２９日出願１発明の名称「３次元 光メモリ」）の被譲渡人に係る法人である。また、本願は、本願と同時に出願さ れた共願による米国特許出願第０７／４４９，００５号（発明の名称「電子トラ ッピング光記憶媒体」）を参照している。上記各開示技術は、本願に参考文献と して盛り込んだ。

技術分野 本発明は、データ記憶のための先太容量記憶装置、特に、それぞれのピーク波長 が互いに異なる３個のレーザを用い、純光電処理のみによりデータの書き込み、 読み出しそして消去、フォーカス及びトラッキングの各機能を実行する大容量デ ータまたは情報記憶方法及び装置に関する。

先行技術の説明 コンピュータデータ及び他のデータの記憶に使用される光記憶装置が当該技術分 野において現在周知である。この装置は、周知の磁気ディスク記憶装置よりも単 一ディスク内に格納できるデータ量が遥かに大きいという利点をもつ。はとんど の周知光デイスクドライブ装置は読み出し専用であるが、単一書込／多数回読出 （ＷＯＲＭ）型の消去可能光メモリシステムも周知である。これまで、消去可能 光メモリシステムは、ディスクメディア自体の技術上の複雑性や特性のために、 読出専用またはＷＯＲＭシステムよりも開発に際し直面する困難が遥かに大きが った。

ＷＯＲＭ装置では、ユーザは選択データをコード化できる。しがし、一旦コード 化されると、再生は何度でも可能であるが、ディスク上に記憶したデータを変更 することはできなかった。従来周知の（本願被譲渡人に係るものを除く）すべて の消去可能光記憶装置技術は熱を必要としており、このためにデータの書き込み 及び読み出し時に記憶媒体物質の物理的または化学的構造を変化させてしまうこ とが多い。さらに、このような方法では、その間にデータが書き込まれる位置を 加熱または物理的に変成させるための「中断」時間が必須であるから、ディスク 上へのデータ記録及び消去に時間がかかる。さらに、このような方法に使用され る記憶媒体は、不純物、不純物拡散、酸化及び他の不具合に対する感度が大きい ため、経時劣化が激しい。これらの不都合が進行すると欠陥となるが、この欠陥 は装置のオンオフを多数同経た後もしくは装置の製造及びテスト後でなければ表 面化してニないという問題がある。

上記従来の消去可能光ディスクドライブに生じていた上記問題を解決するため、 本発明の譲渡人は、ディスクドライブの記憶機能を司る光記憶物質への新規なア プローチを開発した。これは、通常、希土類元素が注入されたアルカリ土類結晶 などの物質類において電子トラッピングとして知られる現象を利用したものであ る。これら物質から成る薄型結晶質は、ガラスまたはアルミニウム等の種々の基 板構造により形成され、ディスク記憶媒体を構成する。トラッピング現象は純電 子的プロセスであるので、読出／書込／消去作用は非常に短時間で行える。従っ て、例えば単一の５１／４インチディスクの可能ディスク記憶容量は数ギガバイ トにも達する。

ここで記載の光デイスク記憶システムに使用する媒体として使用される物質は、 米国特許第４．８６４．５３６号の継続出願である米国特許出願第０７／１８４ ゜２６３号、及び１９８９年５月１６日に発行された米国特許第４．　８３０． 　８７５号等の主題となっている。本発明において使用される記憶媒体として有 用な他の物質の例としては、１９８９年６月１３日に発行された米国特許第４， ８３９゜０９２号、１９８９年２月２１日に発行された米国特許第４，８０６， ７７２号及び１９８９年６月２７日に発行された米国特許第４．８４２，９６０ 号等に開示されている。本発明の被譲渡人は、上記各米国特許の被ｒｊＩａ人で もある。これら各出願の開示内容は、本明細書に盛り込んだ。

本願の電子トラッピング及び電子トラッピング先メモリ媒体現象についての説明 中において、上記各米国特許及び米国特許出願、そして関連出願部分へのクロス リフェレンス中で言及されている出願を参照している。

磁気記憶現象に基づく回転ディスクメモリシステムには、トラッキング及びアラ インメントのための所定の制御信号を用いる必要がある。光回転ディスクメモリ システムでは、合焦作用を行うために更に他の制御信号が必要である。このよう に、トラッキング及びアラインメント信号は駆動機構に情報を供給し、これによ って、データの再生または書き込みが行われる位置まで磁気または光学ヘッドを 移動させることができる。光デイスクドライブの場合、このような必要とされる 信号として、合焦、速度、トラック位置及びマーク位置、そしてドライブの書き 込み・読み出し・消去機能、等を制御するために使用される信号が含まれる。

本願被譲渡人により開発されたちの以外の磁気ディスクドライブ装！及び全ての 他の消去可能光ディスクドライブシステムとは異なり、ここに開示の光デイスク ドライブシステムは、媒体として電子トラッピング物質から成る薄膜に依存して おり、読み出し用の反射には依存しない。むしろ、ディスクからの事前に書き込 まれたトラッキング情報を再生するために、赤外線光刺激下における第１所定波 長での媒体からの放射が用いられる。ディスクへ書き込まれた情報は、第２の周 知波長のピークをもつレーザを用いて書き込まれる。本発明は、同じ被譲渡人に より以前に開示された米国特許第４，８６４，５３６号及び米国特許出願第０７ ／２２５，８４６号等の消去可能光ディスクドライブシステムとは異なり、更に 第３波長のピークをもつ３個のレーザを使用している。ここで記載されるように 、各第３レーザは、互いに異なり且つ非干渉または離接した波長のピークをもつ 。　米国特許第４，８６４，５３６号及び米国特許出願第０７／２２５，８４６ 号に記載の方法及び装置を用いて、データは書き込みレーザにより電子トラッピ ング光メモリ媒体へ書き込まれる。このレーザは、４５０−６００ｎｍの波長、 好適には約４５０ｎｍの波長で作動する。読み出しレーザは、好適には最大応答 性が約１１０００ｎで得られる８２０−１４００ｎｍ波長の近赤外線をディスク へ照射するために使用される。フォーマット及びトラッキング情報は、規定パタ ーンで電子トラッピング層を破壊する高出力レーザを用いてディスクへ永久書き 込みされている。このような規定パターンは、書き込みレーザにより読み取り可 能であるのは、破壊領域は書き込みレーザビームが照射されても瞬間放射を行わ ないことによる。合焦作用は、ディスクの各セクタの定められた領域内へ読み出 しビームを照射し、焦点検出及び駆動システムへ適切な信号を供給することによ って行われる。

本被譲渡人によって先に開示されたシステムは、種々の欠点を持つ。主な欠点は 、デジタル論理回路及びデジタルタイミング回路を必要とすることである。該各 回路は、通常磁気ハードディスクドライブシステムによって使用され、合焦作用 中にデータを消去してしまう恐れを回避するためのものである。他の欠点は、ト ラッキング及びトラック検索作用中におけるトラック間への書き込みまたはデー タ領域内への書き込みを阻止するため、前記各デジタル回路をディスクドライブ システム内へ組み込まなければならないことである。

本発明は、それぞれが単一または複数の異なる機能を持つ３個のレーザを使用す ることによって上記欠点を解消した。書き込みレーザは、光デイスク上へデータ を書き込むためにのみ使用されるから、データの非読み出し時または非消去時に は、読み出しレーザはオンされない。

第３レーザは、合焦及びトラッキング機能の果たすために使用される。該レーザ は、書き込みレーザの作動波長と読み出しレーザの作動波長との間に位置する６ ５０−７８０ｎｍの範囲で作動する。この第３レーザを使用することにより、合 焦及びトラッキング作用中に記憶データを削除してしまう恐れがなくなり、且つ 書き込み及び読み出し双方のレーザビーム制御のためにディスクドライブに必要 となる駆動論理回路及びタイミング回路を簡略化することができる。このような システムは、サンプル型及び連続型双方の複合合焦／トラッキングサーボ機構の いずれでも使用できる。

発明の概要及び目的 上記のように、当該技術分野では、ディスクドライブを作動させるために２・要 なデジタル回路及びタイミング回路を大幅に簡略化できる、電子トラッピング物 質を記憶媒体として使用した消去可能光ディスクドライブシステムを構成及び作 動させるための２置及び方法が要望されていた。従って、本発明の主要目的は、 複雑なデジタル論理及びタイミング回路を使用することなく、異なる出力波長を 持つ３個のレーザを使用することによって書き込み、読み出し、消去、合焦及び トラッキングの各機能を容易に行うことのできる電子トラッピング媒体を用いた 消去可能ディスクドライランステムを構成及び作動させるための方法及び装置を 提供することにある。

具体的には、本発明の目的は、従来周知の消去可能光ディスクドライブシステム よりも安価に製造できると共に簡単な構成で作動できる情報記憶のための消去可 能光ディスクドライランステムを提供することにある。

更に詳しく述べると、本発明の目的は、それぞれが互いに異なり且つ非干渉の波 長範囲をもち、そして互いに異なる固有の機能を果たす複数のレーザと、電子ト ラッピング光記憶媒体を使用した消去可能光ディスクドライブシステムを提供す ることにある。

端的に述べると、本発明の上記及び他の目的は、磁気ハードディスクドライブと 同様の方法で回転し、電子トラッピング媒体の薄膜コーティングを含むディスク を備えた構成によって達成される。磁気ハードディスクドライブは、ウィンチェ スタ−ディスクドライブとしても知られている。データは、所定の第１波長範囲 で作動するダイオードレーザを用いてディスクの表面から読み出される。ダイオ ードレーザは、電子トラッピング光メモリ物質の荷電帯域内で直接変調及び作動 可能である。

第２レーザダイオードは読み出し／消去レーザとして機能し、書き込みレーザの 可視波長とは異なる近赤外線波長である第２範囲の出力波長を有する。読み出し ／消去レーザは直接変調も実行可能であり、読み出し照射のための要求に応じて オンオフ可能である。近赤外線読み出し照射により励起されると、予めディスク に書き込まれていた任意のビットが例えばオレンジ光帯域等でピークを持つ所定 の光を発生させる。このような発光検出は、その地点に記録された２値「１」に 対応する。逆に、その地点にこのような発光特性が存在しない時は２値「０」に 対応する。消去サイクルの作動中、読み出し／消去レーザは、書き込まれた個々 のビットを消去するために更に高出力となるよう変調される。第１ダイオードま たは書き込みレーザの可視光と第２ダイオードまたは読み出し／消去レーザの近 赤外線光との間の波長範囲で作動する第３レーザは、電子トラッピング光メモリ 物質ディスク上への合焦及びトラッキングに用いられる。具体的には、この第３ または合焦及びトラッキングレーザの波長範囲は、可視書き込みレーザ波長範囲 よりも大きく、読み出し／消去レーザ波長範囲よりも小さい。このようにして、 記憶データに悪影響を及ぼすことなく、連続合焦技術を使用すること力呵能とな る。

本発明に係る光デイスク駆動システムには、３個のレーザ波長の合成及びディス クから非干渉性読み出し光を分離するために、処理光学系が配置されている。

ディスク上へのレーザの合焦には、非点収差型且つボイスコイル駆動性の閉鎖ル ープサーボシステムか用いられる。フォトダイオードまたはフォトマルチプライ ヤ−管が読み出しデータ信号のピックアップに使用される。データの入出力は、 標準的コンピュータインターフェースで処理される。

本発明の上記及び後に明らかにされる他の目的、利点及び特徴を含む本発明の特 性は以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び図面を参照することによってよりよ く理解されよう。

図面の簡単な説明 図１及び１ａは、本発明に係る消去可能光ディスクドライブシステムに使用され る光ディスクの好適且つ代替構造を示す図：図２は、本発明に係る消去可能光デ ィスクドライブシステムの模式図：図３８は、本発明に係る消去可能光ディスク ドライブシステムに使用されるサーボシステムのトラッキング部の模式図；図３ ｂは、本発明に係る消去可能光ディスクドライブシステムに使用されるサーボシ ステムの合熾部の模式図： 図４は、本発明に係る光デイスクドライブシステムに使用される光学処理ユニッ ト及びアクチニエータアーム組立体の模式図：図５及び６は、本発明に使用され る他の合焦／トラッキング構造を示す図；図７は、図５及び６に示した合焦／ト ラッキング構造中の象限検出器の作用を示す図である。

各図を通じて、同等の構成要素には同一符号を付す。図１は、消去可能光ディス クドライブに使用される第１の好適なディスク構造を示す。基板構造１０上には 種々の物質層が蓄積されており、この基板構造は酸化アルミニウム等のセラミッ ク物質で形成することが好ましい。その他、高温ガラス及び５ＰＩＮＥＬ　（マ グネシウム・アルミニウム・ケイ酸塩）等の他のセラミック物質が使用可能であ る。基板の厚さは、１−２ｍｍが好適である。尚、図示した各層は、ディスクの 各層またはサイズの相対寸法に関して実物大には描かれていないことに留意され たい。

基板表面には、蒸着あるいは電子ビーム蓄積、スパッタリングまたは多くの他の 同様の処理によって第１反射１１２が形成されている。この第１反射層１２は、 ディスク１０１上への読み出しレーザビームの入射により生成された可視光子放 射を反射させ、大きな強度をもつ読み出し信号が生成される。第１反射層１２は アルミニウム等の金属から形成され、５００オングストロームの厚さをもつ。

電子トラッピング層１４は、第１反射層１２頂面に蓄積し、前述のように、電子 トラッピング現象によってデータ記憶容量を備える。その厚さは、１−５ミクロ ンであるのが望ましい。電子トラッピング層上には吸光層１６が形成されている 。吸光層１６は、赤外線読み出しビーム及び可視書き込みビームの双方からの反 射散乱光を吸収する。いずれのビームも、図では光ビーム１８として示されてい る。吸光層１６は、硫化鋼または他の硫化金属から形成され、その厚みは好適に は５００−５０００オングストロームである。

第２光反射層２１が吸光層１６上に蓄積されており、低電力での合焦及びトラッ キングを容易化するために鏡面を形成している。この第２層２１は、第１反射層 １２と同じ物質で形成される。光透過性被覆層２３が反射層２１頂面に形成され ており、基板上の各光学層を埃や湿気から保護すると共に、ディスクに対する読 み出し及び書き込み作用が該被覆を介して行える。被覆層２３は光透過性ポリマ ーから形成され、その厚さは約０．０１−１ｍｍであり、塵埃排除機能をもつ。

図１のディスク構造ではディスク頂面からディスク１００へ入射する光ビーム１ ８を示したが、基板１０の他側にも層１２．１４．１６．２１及び２３を同様に 形成し゛Ｃ両面ディスクとすることも可能である。このようなディスク構造を図 １ａに示す。ここで、ディスク１０１は、光ビーム１８が照射される当該側に対 してのみ書き込み／読み出しが可能であることに留意する必要がある。

また、本願と同時に出願された米国特許出願番号第０７／　号（発明の名称：　 「電気トラッピング光記憶媒体の光デイスク構造」）に開示の光デイスク構造は 、図１及び１ａに示したディスク構造の替わりに使用可能である。

図２には、ディスク１０自体を除いた、本発明の消去可能光ディスクドライブシ ステムを構成する主要部品が模式的に示されている。当業者には明白であるが、 本発明に係る消去可能光ディスクドライブシステムは、パーソナルまたは他のコ ンピュータにおける周辺機器として、ウィンチェスタ−またはハードディスクド ライブシステムに代用することができる。このようなコンピュータは、消去可能 光ディスクドライブシステムのコントローラ２２に接続されたＳＣＳ　Ｉインタ ーフェース２０を介して消去可能光ディスクドライブシステムと通信可能である 。

当該技術分野では周知であるが、コントローラは、本発明に係る消去可能光ディ スクドライランステムを制御するために、ＲＡＭ／ＲＯＭメモリ２４または他の メモリのいずれかに記憶されたファームウェアを使用する。

コントローラは、軸サーボシステム２６へ信号を供給し、これによってディスク が一定速度、好ましくは４０００ｒｐｍ以上で回転する。コントローラは、また 合焦／トラッキング／検索の各機能を果たすサーボシステム２８へ接続されてい る。サーボシステム２８の模式ブロック図を図３ａ、３ｂに示す。サーボシステ ム２８は、合焦アクチュエータ３０及びロータリアクチュエータ３２双方を作動 させるように接続されており、該両アクチニエータは光ヘッドの可動部３６上に 担持されている。ロークリアクチュエータ３２の代わりに、リニアアクチュエー タを使用する事も可能である。

サーボシステム２８は、光学ヘッドの固定部４０上に取り付けられた検流ミラー ３８を作動させる作用も果たす。更に、サーボシステム２８は、適切な時刻及び 周期で合焦アクチュエータ３０、ロークリアクチュエータ３２及び検流ミラー３ ８を駆動するための指令をサーボシステム２８へ供給する読み出し／書き込み／ 消去チャンネル４２からの信号の送信及び受信を行う。

読み出し／ＩＦき込み／消去チャンネル４２には、赤外線４象限検出器４４及び アバランシェダイオード４６からの出力が供給されている。赤外線４象限検出器 ４４は、全ての可視及び近赤外線波長に対して感応するが、合焦／トラッキング 波長信号のみが入射して読み出しまたは書き込みレーザビームは入射しないよう 、光路上に配置されている。

赤外線４象限検出器４４は、その内部に含まれた４個のダイオードの適切な演算 組合わせによって合焦、トラッキング及び合焦合成信号を形成するために使用さ れる。検出器から発生したこれらの信号は、合焦及びトラッキング作用を実行す るために使用される。アバランシェダイオード４６はディスクの発光波長に応答 し、そ出力は読み出し／書き込み／消去チャンネル４２内で増幅された後、コン トローラ２２及びＳＣＳ　Ｉインターフェース２０へ送出される。

読み出し／書き込み／消去チャンネル４２は、５個の主要サブシステムを有する 。第１のサブシステムはフロントエンドであり、光検出器及び低レベル信号を信 号処理に適した信号へ変換するために必要な処理回路を含む。読み出し／書き込 み／消去チャンネル４２の第２のサブシステムはスレッショルド制御回路であり 、読み出し信号及び合焦合成信号をデジタル化するために使用されるアナログ基 準レベルを発生する。ピーク検出器は、読み出し／書き込み制御サブシステムか らのゲート信号により使用及び制御される。

読み出し／書き込み／消去チャンネル４２の第３サブシステムは、エンコーダ／ デコーダ回路である。該回路は、書き込み作用中、まずエラー訂正コード（ＥＣ Ｃ）情報をデータへ付加し、次いでこのデータを２，７ＲＬＬコードに符号化す る。読み出し作用中、エンコーダ／デコーダ回路は、まずディスクからの２゜７ ＲＬＬコ一ド化データ復号化する。ＥＣＣプロセッサは、その後各エラーを訂正 する。この２．７ＲＬＬ以外の周知のコード化方法も採用できる。

読み出し／書き込み／消去チャンネル４２の第４サブシステムはクロック同期回 路であり、該回路は２個のクロック信号を生成する。書き込みクロックは、ディ スク上へ前フォーマットされるクロックビットに同期したフェーズロックドルー プにより発生する。読み出しクロックは、書き込みクロックから派生する。両ク ロックが必要なのは、ディスク上への書き込みビームが読み出しビームよりも遅 延した形となるからである。これら両ビーム間の位相関係は、ディスク表面上の 位置により変化する。理由は、ディスクの線形速度は、トラック半径に比例、す なわち読み出しトラックによって変化するからである。

読み出し／書き込み／消去チャンネル４２の最後のサブシステムは、読み出し／ 書き込み制御回路である。該制御回路は、ディスク面から得たセクタ及びトラッ ク情報を復号化し、また池のサブシステムに使用されている多くの信号のタイミ ングの制御も行う。

読み出し／ｌき込み／／￥４去チャフチヤンネル４２出力は、レーザダイオード 駆動器４８へ供給される。該駆動器４８は、読み出し／書き込み／消去チャンネ ル４２からの指令を受けると、レーザダイオード５０．５２及び５４の何れか適 切な１つを励起する。これについては、図４を参照しつつ後に詳述する。

本発明の消去可能光ディスクドライブに使用される電子トラッピング物質は、そ の機能損失かなければ３個のレーザ以外からの光に露光されることはないので、 ディスク１０は、コントローラ２２による制御の下でカートリッジ１菊機構５６ により装荷されるカートリッジ（不図示）内に収納されていることが望ましい。

光デイスクカートリッジは、着脱可能磁気光ディスクの場合と同様の周知方法で 構成されることか好適であるが、この周知方法とは唯一カートリッジが光遮蔽さ れているという点が異なる。本発明の消去可能光ディスクドライブシステムを駆 動するために種々の電源５８が配設されているが、これらは当業者にとって周知 である。

以下に図４を参照しつつ説明する。本発明の消去可能光ディスクドライブは、図 ４にディスク１０と共に示した光学処理システム６２を用いる。ディスク１０が 、光遮蔽カートリッジ内に収納されていることが望ましく、これによって外部光 や汚染粒子から保護される。更に、こうしたカートリッジ内にディスクを収納す ることにより、周知の磁気ディスクドライブシステムに比して大きな利点が得ら れる。即ち、ディスクを収納したカートリッジはいつでも光ディスクから取り出 すことができ、また他のカートリッジと交換できる。

図２は、単一の光ディスクを駆動する本願発明に係る消去可能光ディスクドライ ブの一実施例を示すものであるが、上述した方法で適切に構成されるならば、該 ドライブを更にもう一つヘッドを付設してディスク１０の底面側も使用すること も可能である。或いは、電子トラッピング光記憶媒体が各面側に形成された「サ ンドイッチ型ディスク」を使用することも可能である。同様に、複数ヘッド及び 複数ディスク構造を採用して、本発明に係る消去可能光ディスクドライブシステ ムの記憶容量を増大させることもできる。また、光ディスク１０を更に電子トラ ッピング層で被覆させることによってその記憶容量を向上させることも可能であ る。

光ヘッドの可動部３６に用いられるサーボシステムの一部を図３ａに示す。光ヘ ッドの動作は、次の３種類の機能に対応した動作に分類される＝１）トラッキン グ、２）シーキング、及び３）開ループ制御。トラッキングは、読み出し、書き 込み、及び消去の各作用中において、媒体下方のトラック径方向への移動を可能 とするようにヘッド位置の微細制御を行う。シーキングは、媒体下方に存在する トラックを変更するようにヘッド移動の粗制御を行う。開ループ制御は、トラッ クの検出の２要がない対象物の移動即ちヘッドの停止などを可能とする。ン一り ／トラックスイッチは、光ヘッドの制御がトラッキング制御回路からかシーキン グ制御回路からかを特定する。シーク／トラックスイッチがトラッキング制御を 特定しているならば、図３ａの回路はヘッド動作を制御するよう作用する。図３ ａのキャリッジ制御信号は、図３ａのトラッキング回路がヘッド移動のために選 択されない時にのみ使用される。これにより、ヘッド動作のシーキング及び開ル ープ制御が可能となる。同図に示されるように、読み出し／書き込み／消去チャ ンネル４２中のトラッキング増幅器から受信したトラッキングエラー信号は、高 周波位相補償回路６４、ゼロクロス検出器６６及びアナログ−デジタル変換器６ ８の各入力へ同時に供給される。トラッキング増幅器は、前述のように、４象限 検出器４４からの信号を入力する。

ゼロクロス検出器６６及びＡ／Ｄ変換器６８からの出力は、プロセッサ７０へ供 給される。プロセッサ７０は信号処理回路から構成されることが好適であり、モ ータ電流デジタル／アナログ変換器７２へ信号を供給する。該変換器７２の出力 は、加算回路７４へ供給される。

トラッキングアクチュエータは、ガルバノメータミラー３８として構成されてい る。該ミラー３８は、光ヘッドの可動部３６の光路内に含まれており、ビームを 対物レンズ１１６の孔部内で移動させることによって精細トラッキング性能を与 える。ガルバノメータ駆動器またはトラッキングモータ駆動器７８は、図３ｂの 合焦モータ駆動器９０に使用されるものと同じ市販されている電流駆動器である 。ガルバノメータミラーの第１共振周波数は、４０Ｈｚ未満である。ガルバノメ ータミラー３８に関する第２及び他の全ての共振周波数は、１２ＫＨｚ以上であ る。ガルバノメータミラーは光ヘッドの固定部４０の一部であるから位置センサ は不要であり、従ってシークが行われる時には移動しない。

光ヘッドの可動部３６を移動させるロータリアクチュエータは、加算器７４から ６００Ｈｚのバイパスフィルタ７６を介して送られる補償トラッキングエラー信 号を濾過することによって駆動され、これによって６００Ｈｚ未満の残存トラッ キングエラーが低減されることとなる。トラッキングエラー補償信号の低域濾過 部はロータリアクチュエータを駆動するために使用され、一方トラッキングエラ ー補償信号の高域濾過部は、ガルバノメータミラー３８を駆動するために使用さ れる。シーク中、補償トラッキングエラー信号の代わりにキャリッジ制御信号が バイパスフィルタ７６へ供給される。これにより、ガルバノメータミラー３８が 速度ループの一部となる。

完全ディスク１０には偏心性がなく、トラッキングループも随時閉止することが できるが、実際のディスクは理想的に完全センタリングされていることはないか ら、合焦中であっても読み出しビームはディスクの回転に従って多くのトラック を横切ることとなる。従って、初期トラック捕捉は、ゼロクロス検出器６６の出 力をモニタし、トラック交差間の間隔がループの帯域幅の往復距離よりも長くな るまで待つことによって達成される。この時、トラッキングループが閉止し、プ ロセッサ７０がトラッキングロック信号を生成する。トラッキングエラー信号は 、連続的にモニタされつづけ、トラック交差が終止したことの確認が行われる。

サーボンステムの合焦サランステムを図３ｂに模式的ブロック図で示した。図２ に示した読み出し／書き込み／消去チャンネル４２から派生した合焦エラー信号 は、読み出しレーザ５２の読み出し点のベスト焦点とディスク１０上の電子トラ ッピング光メモリ層１６との間の距離に比例する。合焦サブシステムは、この信 号を用いて対物レンズを位置決めし、焦点がその所望最適点にくる。

合焦サブシステムは、ハイブリッドチャンネルとして構成されており、所要信号 の高周波部はアナログ処理され、低周波数部は信号処理チップ（プロセッサ）７ ０によりデジタル処理される。この構成により、含まれる比較的高帯域幅（約４ ０ＫＨｚ）及び処理が必要な多数チャンネルの適切な処理を行うことができる。

一方、当業者であれば、ハイブリッドチャンネルを完全デジタルチャンネルとし て構成できることは自明である。

フォーカスエラー、フォーカス総和及びチャンネル４２内の差動総和増幅器によ り発生されたゼロクロス検出信号はプロセッサ７０によりモニタされ、これによ ってドライブの合焦作用が容易化される。フォーカスエラーアナログ信号は、単 にリード／ラグ　アナログフィルタまたは高周波位相補償回路８２を通過する。

該補償回路８２は、ループ帯域幅において適切な位相マージンを提供する。これ ハ次式ノ転送機能ヲ持つ：　Ｖｏ／Ｖｉ　−（Ｓｔｚ＋１）／（Ｓｔｐ＋１）。

ここで、１／ｌｚ及びｌ／ｌｐはそれぞれゼロ及びポール位置である。もしフォ ーカスアクチュエータ３０が帯域幅点またはその近傍の周波数において更に位相 遅れを持つならば、このフィルタに補償用のリードを加えることによって一層複 合的に構成することもできる。更に、もしアクチュエータ３０が通常の閉ループ 作用と干渉する共振周波数をもつならば、このフィルタはそれらの各周波数をノ ツチアウトするように構成できる。

高周波位相補償回路８２または進み／遅れフィルタ８２による処理を受けた後、 合焦エラー信号はゲイン制１１１Ｄ／Ａコンバータ８４へ供給され、該コンバー タによってプロセッサ７０がアナログループのゲインを制御することとなる。こ れにより、プロセッサは、レーザダイオードまたは媒体の出力に拘りなく、正し いループ帯幅を保持可能となる。プロセッサ７０は、合焦総和信号をモニタする ことによってこれを達成する。この信号は、赤外線４象限検出器４４の４素子か らの出力の総和であり、合焦チャンネルを通る信号量に比例する。ゲインコント ロールＤ／Ａコンバータ８４からの出力は、加算器８６へ供給される。

合焦エラー信号は、簡単な比較器などから成るゼロクロス検出器８８へも供給さ れ、これがプロセッサ７０へ送出されるべき合焦エラー信号のゼロクロスを高信 頼性で瞬時に示す。ゼロクロス検出器８８の使用により、合焦エラー信号をサン プリングすることにより生じる遅延を排除でき、また後述する合焦捕捉シーケン ス中においても有用である。

合焦エラー信号が供給される置換の素子はＡ／Ｄコンバータ６８である。このコ ンバータ６８は信号をプロセッサ７０へ供給し、これによってプロセッサは合焦 エラー信号をサンプルすると共に、低周波数または得られた合成モータ駆動信号 を演算する。更に、フィードフォワード信号も発生可能であり、この信号は合焦 チャンネルへ加算され、残存合焦エラーを低減するために使用される。信号プロ セッサ７０からモータ電流Ｄ／Ａコンバータ９２への出力により、各信号が該コ ンバータ９２から加算器８６によってアナログチャンネルへ加算される。

図３ａ及び３ｂに示したＡ／Ｄコンバータ６８は、多数の入力チャンネルを備え た単−Ａ／Ｄコンバータで構成できる。このようなＡ／Ｄコンバータ６８は、合 焦総和、アクチュエータ電流等任意の他のアナログシステムパラメータや、ダイ オード出力、レーザダイオード電流等のモニタや、診断或いは他の目的に使用す ることができる。

加算器８６からの出力は合焦モータ駆動器９０へ供給される。合焦モータ駆動器 ９０は、電流フィードバックモードに使用される市販の高電流駆動器で構成でき る。電流はまた、モノリシック真正ＲＭＳコンバータ回路によってもモニタする ことができる。合焦モータ駆動器９０からの出力は、基準値と比較される。もし 基準値の方か大きければ、合焦モータ駆動器が停止する。更に、電流駆動器はま た受動的に、アクチュエータ保護回路９４によってその最大瞬間電流以上の電流 が流れないように制御される。

合焦サーボシステムをディスク面上でロックさせるには、まず対物レンズ１１６ を合焦エラー検出器の少なくともＳカーブにより定められる対象範囲内における 適切な距離近くへ動かす。これを行うため、コントローラ２２内のマイクロプロ セッサが合焦電流のための傾斜機能を発生する。これによって、対物レンズ１１ ６がイン及びアウトに移動する。同時に、コントローラ２２内のマイクロプロセ ッサが合焦総和及び合焦エラー信号、そしてゼロクロス検出器の出力をモニタす る。マイクロプロセッサは、合焦総和信号が十分であり、合焦エラー信号が最大 または最小を通過し、そしてゼロクロス検出器がトリガされたことを確認すると 、マイクロプロセッサが迅゛速にループを閉止して合焦が達成される。同時に、 信号が合焦ロックラインへ出力される。

図３ａに示す合焦サブシステムの作用とトラッキングサブシステムとの主な相違 は、アクチュエータ駆動信号が２個の信号に分割されることである。その一方の 信号は回転ヘッド位置決めアクチュエータのための低帯域幅信号であり、他方の 信号はガルバノメータミラー３８への高帯域幅信号である。当業者であれば自明 であるが、これに変えて線形ヘッド位置決め機構を使用する事も可能である。

図４において、本発明に係る消去可能光ディスクドライブに使用される３個の異 なるレーザ５０．５２及び５４を用いた光処理システムが模式的に示されている 。ダイオードレーザは、書き込みレーザ５０と同様に機能し、４５０−６００ｎ ｍの範囲の波長で作動する。約５００ｎｍの波長にピークを持つ複周波数ダイオ ードレーザを書き込みレーザとして用いることが望ましい。書き込みレーザビー ムは、第１の５００ｎｍ反射器１００によって９０度の角度で反射し、更に３個 の反射器を通過し、約７８０ｎｍの１／４波長プレートを経て、０．５０または それ以上の孔を持つ対物レンズ１１６によりディスク１０の表面へ収束される。

対物レンズ１１６は、前述した回転アクチュエータにより担持されている。この ようにして、データはディスクへ書き込まれる。

読み出し及び消去機能は、第２レーザにより行われる。第２レーザもまたダイオ ードレーザであり、約８２０−１４００間の出力波長をもつ。読み出し／消去レ ーザ５２は、約８７０ｎｍでピークの波長を持つダイオードレーザであることが 望ましい。読み出し／消去レーザ５２は、直接変工され、再生照射に応じてオン オフされる。消去サイクル中、レーザ５２は各ビット消去に対して高出力に変調 される。

読み出し／消去レーザ５２からの出力は、第２反射器１０２へ入射される。これ は、８７０ｎｍ反射器であることが好適である。読み出しレーザ５２からの出力 ビームは９０度で反射し、２個の反射器１０４及び１０８を通過し、１／４波長 プレートを経て対物レンズによりディスク上に収束する。

第３ダイオードレーザは、６５０−７８０ｎｍの波長範囲内で作動するものであ り、合焦及びトラッキングのために使用される。合焦／トラッキングレーザ５４ は、電子トラッピング光メモリ素材の照射帯域と読み出し／／Ｉ！Ｉ去レーザ５ ２の近赤外線波長との間に収まる波長範囲を有する。このように、連続合焦及び トラッキング技術は、記憶データに対する最小限の悪影響で使用できる。

第３レーザ５４からの出力は、好適には７８０ｎｍの波長の偏光ビームスプリッ タ１０６を通過する。ビームは、その後第３反射器１０４へ入射し、該反射器１ ０４は、約７８０ｎｍの波長を入射ビームに対して９０度の角度で反射する。

第３反射器１０４により反射されたビームは、第４反射器１０８を通過し、１／ ４波長プレート１１４を経て、対物レンズ１１６によりディスク１０へ収束する 。

水平偏向された合焦フォーカス／トラッキングビームは、偏光ビームスプリッタ １０６を介して伝送され、読み出し反射器１０８及び水平偏向を円形偏向へ変換 する４／１波長プレート１１４を介して７８０ｎｍ反射器１０４により反射され 、そして対物レンズ１１６によってディスク１０上に収束する。反射した７８０ ｎｍ波長光ビームは対物レンズ１１６により収集され、１／４波長プレート１１ ４を介して戻される。この１／４波長プレート１１４で、光ビームは読み出し反 射器１０８を介して垂直偏向に変換され、その後７８０ｎｍ反射器１０４から反 射される。

反射器１０４からは垂直偏向光が偏向ビームスプリッタ１０６により反射され、 非点収差望遠鏡１２２を経る。非点収差望遠ＩＩｔ１２２は、色消し二重レンズ 素子１１８及び円柱レンズ１２０から成る。このレンズの組み合わせにより、色 消し二重レンズ１１８の焦点においてビームが円に形成され、ビームは焦点の各 側に直交に対向して線状焦点を形成する。４象限検出器４４は、色消し二重レン ズ１１８の焦点に配置されている。

ディスクが対物レンズ１１６下方で揺れると、円形焦点が４象限検出器４４の何 れかの側へ移動し、線状焦点か４象限検出器４４上へ入射する。２個の線状焦点 が直交対向するように配置されているので、焦点の片側にある２個の直交対向し た検出素子が照射されることとなる。焦点の他側では、対角線上に対向した一対 の素子が照射される。このように、合気時においては、４象限検出器４４の全４ 個の素子が等しく照射される。図３ｂに示した合焦サーボ電子プロセッサ７０を 両焦点面間で差動させることかできる。そして二のため、４象限検出器４４を形 成する対角線上に対向した各素子の合計どうしの差が用いられる。すなわちこの 差によって合焦サーボ電子プロセッサ７０が差動して合焦する。

トラッキングは、２個の垂直対向した素子対の合計どうしの差により行われ、そ の間システムは焦点位置でロックされている。焦点ビームか反射帯域の異なるエ ツジを横切ると、高反射性トラッキング帯域（図６２照）と比較されるように、 ＥＴＯ〜１素材の低反射性により、それより少ない光がトラックの当該側にある 一対の４象限検出器へ入射する。トラッキングサーボ電子プロセンサ７０ヘオン オフトラツク情報を供給する４象限検出器４４は、各素子の垂直に対向した各素 子対の合計どうしの差により構成される。

読み出しレーザビームの入射によってディスク１０の表面に放出される光子は対 物レンズ１１６及び１／４波長プレート１１４を通り、第４反射器１０８へ向か う。この反射器１０８は、６３３ｎｍ反射器であることが望ましい。データビー ムは、入射ビームに対して９０度の角度で反射し、読み出し収束レンズ１１０を 介して送出される。二のレンズ１１０は、好ましくは１２０ｍｍの最適焦点長を 持つ色消し２重レンズ系である。その後、データビームは読み出し検出器１１２ 上へ入射し、この検出器１１２はディスク１０からの読み出しデータに対応した 電気信号を生成する。読み出し検出器１１２は、光電子増倍管を用いることがで きる。或いは、適切なフィルタ及びミラーを備え、データビームを検出すると共 にそれを電気信号へ変換するフォトダイオードでもよい。

図５は、連続複合トラッキング装置に適合するようにフォーマットされたディス ク上に現れるビームの指向性を表したものである。このフォーマットは、交流集 中反射帯域２００及びデータ帯域２０８とから成る。読み出し／消去レーザビー ム２１０は、８７０ｎｍにピークを持つ波長を有する。書き込みレーザビーム２ ０２は、４２Ｑｎｍでピークを持つ波長を育する。レーザビーム２０２及び２１ ０は、データ帯域２０８上に位置するように揃えられている。合焦／トラッキン グビーム２０６は７８０ｎｍでピークを持つ波長を有しており、反射トラッキン グ帯域２００へ入射する。読み出しビーム２１０及び書き込みビーム２０２は、 それらの作動中以外はオフされている。

読み出し／消去ビーム２１０は、書き込みビーム２０２を導き、また要求に応し て書き込み前に消去を行う。合焦／トラッキングビーム２０６は、反射トラッキ ング帯域２００上に配置されているので、合焦及びトラッキング機能は書き込み データを消去することなく連続的に行うことができる。シーキング作用中、合焦 ／トラッキングビーム２０６はオン状態のままであり、これによって合焦状態が 保持されると共に、図７において象限検出器により観察されるように、帯域管に おける反射率変化により、効果的なトラックカウント機構を提供することかでき る。

図６は、典型的なサンプルサーボトラッキング装置の構成を示す。二のフォーマ ットでは、個々の揺れマークが一定の間隔でトラック中心の各側に蓄積されてい る。書き込み及び読み出しビームはトラック中心に揃えられ、トラックの予め定 められたセグメントで書き込み、読み出し及び消去の各作用を行う。合焦作用は 、データトラック中心で行われる。合焦／トラッキングビーム２０６の非破壊的 特性により、合焦作用は、一定または周期的に保持することができ、それによっ て記憶データが損なわれることはない。合焦／トラッキングビーム２０６が揺れ マークを通過すると、各反射マークからの振幅増大が４象限アレイによって観察 される（図７） 図７８は、４象限検出器へ入射する非点収差型合焦ビームの収束条件を示すもの である。収束時、円形ビームは、検出器４４の全４象限へ均一に入射光を分布さ せる。焦点からはずれた状態では、非点収差ビームが形成される。このビームは 対角線上に配置された対向象限の内の２個を他の２個よりも強く照射する楕円を 形成する。この条件は、焦点の対向側では逆になる。対角線上に対向配置された 象限の合計どうしの差をめることによって、焦点における変化が認知され、補正 することができる。

象限検出アレイ上の連ｖｃ複合フォーマットに対するトラッキング機能の例を図 ７ｂに示す。ビームはトラック上に存在するが、全４象限上に等しい照射分布が 見られる。反射トラッキング帯域２００の何れかの側では、反射性が著しく低下 している。トラックがビーム下方で揺れると、まず合焦トラッキングビーム２０ ６の一エツジがクリップされ、次いで他方がクリップされる。これにより、垂直 方向に対向した象限間に不等な照射分布が与えられる。象限のこれら各対の総和 の差をとることにより、位置情報か得られ、位置揃え補正を行うことができる。

フォーマットサンプルサーボに対するトラッキング例を図７Ｃに示す。揺れマー クと同じ径の合焦／トランキングビーム２０６は、まず１つのマークの半分を照 射し、次いで他のマークの半分を照射し、こうしてトラック位置を定める。図７ Ｃは、両マークがサンプルされた後において検出器アレイが確認する複合像を示 す。トラック上では、双方の揺れは等しく照射され、象限の垂直方向に対応した 対土へ等しい照射分布を与える。オフトラックでは、何れかの側において他方よ りも１マーク多く照射され、１つの垂直方向に対向した象限対が地対よりも大き な入射エネルギーレベルをもつことになる。この垂直方向に対向した対の合計ど うしの相違の不均衡によって、トラッキングサーボへの方向情報が与えられる。

以上、−の適切な実施例についてのみ言及してきたが、本発明はこれに限らず、 上記開示内容及び添付の特許請求の範囲を勘案し、本発明の技術思想から逸脱す ることなぐ種々の変更が可能である。

要約書 ３レーザ光デイスクドライブシステム データを光エネルギーの形態で保持するためにディスク表面（１ｏ）に被覆され た電子トラッピング媒体（１４）と、読み出し１ノーザの電子トラッピング媒体 上への入射によって生成した光線の波長範囲とは異なりまた互いにも異なる波長 範囲をそれぞれ持つ３個のレーザビーム（５０，５２，５４）を用いた消去可能 光ドライランステム。光遮断／汚染防止環境内に収納されたディスク上へ可視光 レーザビームによりデータが書き込まれる。データはディスクから読み出され、 ディスクは近赤外光レーザビーム（５２）を用いて消去される。ディスクドライ ブシステムの合焦及びトラッキング機能は、可視光レーザビーム及び電子トラッ ピング光記憶媒体からの光子放射の波長範囲よりも大きいが、読み出し／消去レ ーザの波長範囲よりも小さい別の波長範囲を持つレーザビーム（５４）により行 われる。

国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．記憶媒体の電子トラッピング光メモリ媒体と、消去可能光ディスクドライブ システムにおける読み出し、書き込み、合焦及びトラッキング機能を実行するた めに使用される複数のレーザと、を有する消去可能光ディスクドライブシステム において、 ａ．前記電子ラッピング光記憶媒体からデータを読み出すため、第１波長にピー クを持つ第１レーザビームを発生する第１レーザと、ｂ．前記消去可能電子ラッ ピング光記憶媒体にデータを書き込むため、前記波長と異なる第２波長にピーク を持つ第２レーザビームを発生する第２レーザと、ｃ．前記消去可能光ディスク ドライブシステムの合焦及びトラッキング機能を実行するために使用され、前記 各波長と異なる第３の異なる波長にピークを持つ第３レーザビームを発生する第 ３レーザと、を含むことを特徴とする消去可能光ディスクドライブシステム。
2. ２．請求項１に記載のシステムにおいて、前記電子トラッピング光記憶媒体は、 前記第１レーザビームが前記記憶媒体のデータが書き込まれた部分に入射したと きに前記波長と異なる第４波長にピークを持つ光線を発生し、前記データ読み出 しのための第１波長は、前記第４波長よりも大きいことを特徴とする消去可能光 ディスクドライブシステム。
3. ３．請求項２に記載のシステムにおいて、前記第２レーザにより発生した第２波 長は、前記電子トラッピング光記憶媒体からの光線の第４波長よりも小さいこと を特徴とする消去可能光ディスクドライブシステム。
4. ４．請求項２に記載のシステムにおいて、前記第３レーザにより発生した第３波 長は、前記電子トラッピング光記憶媒体からの光線の前記第４波長と、前記第１ レーザから発生した前記第１波長との間に存在することを特徴とする消去可能光 ディスクドライブシステム。
5. ５．請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１レーザはまた、前記電子トラ ッピング光記憶媒体上に書き込まれたデータを消去するためにも用いられること を特徴とする消去可能光ディスクドライブシステム。
6. ６．前記光ディスクドライブシステムの読み出し、書き込み、消去、合焦及びト ラッキングの各機能を実行するために使用される複数のレーザを含み、電子トラ ッピング記憶媒体を用いた消去可能光ディスクドライブシステムの駆動方法にお いて、 ａ．前記消去可能電子ラッピング光記憶媒体からデータを読み出すため、第１の 波長にピークを持つ第１レーザビームを発生する第１レーザと、ｂ．前記消去可 能電子ラッピング光記憶媒体にデータを書き込むため、前記波長と異なる第２波 長にピークを持つ第２レーザビームを発生する第２レーザと、ｃ．前記消去可能 光ディスクドライブシステムの合焦及びトラッキング機能を実行するために使用 され、第３の異なる波長にピークを持つ第３レーザビームを発生する第３レーザ と、 を含むことを特徴とする消去可能光ディスクドライブシステム駆動方法。
7. ７．請求項６に記載の方法において、前記電子トラッピング光メモリ媒体は、前 記第１レーザビームが前記記憶媒体のデータが書き込まれた部分に入射したとき に前記各波長と異なる第４波長にピークを持つ光線を発生し、前記データ読み出 しのための第１波長は、前記第４波長よりも大きいことを特徴とする消去可能光 ディスクドライブシステム駆動方法。
8. ８．請求項７に記載のシステムにおいて、前記第２レーザにより発生した第２波 長は、前記電子トラッピング光記憶媒体からの光線の第４波長よりも小さいこと を特徴とする消去可能光ディスクドライブシステム駆動方法。
9. ９．請求項７に記載のシステムにおいて、前記第３レーザにより発生した第３波 長は、前記電子トラッピング光記憶媒体からの光線の前記第４波長と、前記第１ レーザから発生した前記第１波長との間に存在することを特徴とする消去可能光 ディスクドライブシステムの駆動方法。
10. １０．請求項６に記載のシステムにおいて、前記第１レーザはまた、前記電子ト ラッピング光記憶媒体上に書き込まれたデータを消去するためにも用いられるこ とを特徴とする消去可能光ディスクドライブシステムの駆動方法。
11. １１．電子トラッピング光記憶媒体を記憶媒体として使用した消去可能ディスク ドライブシステムにおいて、 ａ．複数のトラックを有する回転型消去可能光ディスクと、ｂ．固定部及び可動 部を有する光ヘッドと、ｃ．前記光ヘッドの可動部は消去可能光ディスクの表面 上を移動し、前記各トラックのいずれかに位置決めされ、 ｄ．前記消去可能光ディスクからデータを読み出すために、第１波長にピークを 持つ第１レーザビームを発生する読み出しレーザと、ｅ．前記消去可能光ディス ク上へデータを書き込むために第２波長にピークを持つ第２レーザを発生する書 き込みレーザと、ｆ．前記消去可能光ディスクの表面に対する合焦及びトラッキ ング機能を行うために、第３波長にピークを持つ第３レーザビームを発生する第 ３レーザと、を含むことを特徴とする消去可能ディスクドライブシステム。
12. １２．請求項１１に記載のシステムにおいて、前記電子トラッピング光記憶媒体 は、前記第１レーザビームが前記記憶媒体へのデータが書き込まれた部分に入射 した時に前記波長と異なる第４波長にピークを持つ光線を発生し、前記データ読 み出しのための第１波長は、前記第４波長よりも大きいことを特徴とする消去可 能ディスクドライブシステム。
13. １３．請求項１１に記載のシステムにおいて、前記第２レーザにより発生した第 ２波長は、前記電子トラッピング光記憶媒体からの光線の第４波長よりも小さい ことを特徴とする消去可能ディスクドライブシステム。
14. １４．請求項１１に記載のシステムにおいて、前記第３レーザにより発生した第 ３波長は、前記電子トラッピング光記憶媒体からの光線の前記第４波長と、前記 第１レーザから発生した前記第１波長との間に存在することを特徴とする消去可 能ディスクドライブシステム。
15. １５．請求項１１に記載のシステムにおいて、前記第１レーザはまた、前記電子 トラッピング光記憶媒体上に書き込まれたデータを消去するためにも用いられる ことを特徴とする消去可能ディスクドライブシステム。