JPH0689439A - 高密度光データ記憶装置及び情報書込／読取方法 - Google Patents

高密度光データ記憶装置及び情報書込／読取方法

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JPH0689439A
JPH0689439A JP5049181A JP4918193A JPH0689439A JP H0689439 A JPH0689439 A JP H0689439A JP 5049181 A JP5049181 A JP 5049181A JP 4918193 A JP4918193 A JP 4918193A JP H0689439 A JPH0689439 A JP H0689439A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 データ記憶装置のビット密度を高め、記憶容
量を向上させること。 【構成】 複数のビット領域をそれぞれが含む複数の記
憶セルを有すると共に機械的に安定な基板５上に支持さ
れた記憶媒体６と、複数の発光ダイオード８及び光源３
を使用する読取／書込装置２と、を備えた高密度光デー
タ記憶装置。前記読取／書込装置２は、前記複数の記憶
セルのうちの選択された１つをアドレスするための回折
制限光学素子８〜１４から構成される第１部分と、アド
レスされたそれぞれの記憶セル内の前記複数のビット領
域のうちの１つを選択するための近接領域光学素子１５
〜１７から構成される第２部分と、を備えることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、符号化データ、テキス
ト、イメージ、及び音声情報を含む電子情報を記憶及び
検索するための高密度光学記憶装置と、情報を書込み及
び読取るための方法と、に関する。この場合の「高密
度」は、１０9 ビット／ｃｍ2 以上で記憶された情報ビ
ット密度を意味する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光学記憶装置では、記憶ビットの
形状及びサイズはレーザビームの狭い焦点によって定義
され、直径約１マイクロメートルの円形ビット領域が形
成される。これは、記憶密度が約１０8 ビット／ｃｍ2
に制限されることを意味する。例えば、周知の（読取専
用）コンパクトディスク（ＣＤ）は、その使用可能面全
体に約１０10ビットの情報を記憶することができる。
【０００３】従来の消去可能（読取／書込）記憶装置で
使用される記憶媒体に関して、先導の光学競争者には実
質的に２つのグループがあり、それぞれ、情報を読取り
及び書込むためにその独自の技法を必要とする。それ
は、光磁気材料及び位相変化材料である。いずれの技法
も、薄膜記憶材料で被覆されたガラス又はプラスチック
ディスクを使用する。これらは記録用レーザに依存して
いるが、情報の書込及び読取へのアプローチは著しく異
なる。
【０００４】周知のように（例えば、 J.C. Iwata の
「光学記憶装置（Optical Storage ）」（IBM Research
Magazine, Vol. 25, No. 1, 4-7頁, 1987年））、光磁
気記録は、基板上に塗布された薄膜磁性材料の加熱（レ
ーザ及び外部磁界の存在による）に頼っている。薄膜の
温度が部分的に材料のキュリー点より高い温度に上昇さ
れると、外部磁界はその特定位置において始めの磁化方
向を反転させる。そして、その場所が冷却されると新し
い磁化方向が「凍結」されるので、情報ビットが記憶さ
れる。
【０００５】記憶された情報は、レーザビームを記憶媒
体上へ低パワーでフラッシュして、磁化方向が変化して
いる記憶位置により反射ビームの偏光面が少し回転され
る（カー効果として知られる現象）ことによって読み取
られる。この回転は光検出器により感知されることが可
能であり、記憶されたビットが識別される。
【０００６】記憶情報の消去は、単に、初めの磁化方向
を有する磁界の存在下、特定の記憶領域をキュリー点よ
り高い温度へ加熱することによって行われる。
【０００７】位相変化記録では、短い（１００ｎｓ未
満）レーザ光バーストが、媒体の高反射性結晶面上の小
スポットを、反射性の低いアモルファス又は半結晶状態
へ変換する。変換は、材料をその融点より高い温度へ急
速加熱した場合に生じる。そして、急速に冷却され、ア
モルファス状態へ「凍結」される。
【０００８】記憶情報を読み取る場合、アモルファス及
び結晶性の記憶位置全面に、レーザビームが走査され
る。反射光の変動が検出され、情報ビットを記憶してい
る位置が識別される。
【０００９】記憶媒体の初期状態への復元は、ビット位
置を材料の融点より低い温度へ、長時間（１０5 ｓのオ
ーダ）加熱することによって行われる。
【００１０】これらの技法はいずれも、回折によりビッ
トサイズが約λ／２へ制限されるという小型化における
厳しい欠点を有する。
【００１１】本発明では、幾つかの記憶機構が考えられ
る。そのうちの２つの機構及びその記憶装置が以下に例
として議論される。議論される第１の機構は、熱及び圧
力によって生じる小型くぼみという形で情報ビットが記
憶される変形可能な熱可塑性記憶材料を用いるものであ
る。第２の機構は、十分短い波長の光で照らされたとき
に電荷を捕獲する能力を有する記憶材料を使用する電気
光学システムである。
【００１２】これらの機構に共通する特徴は、２つの別
々の段階におけるアクセスである。第１段階において、
光は、回折制限により決定される数平方マイクロメート
ルの領域を選択する。第２段階では、小突起が、より小
さいサイズのビット（例えば、０．０１μｍ2 の小領
域）を前記領域内で選択する。この方法で、非常に多数
のチップ（１００万もの可能性がある）が平行して作動
されることができる。
【００１３】変形可能な熱可塑性材料へ圧入されたレー
ザ加熱チップによる表面の修正についての研究は、 H.
J. Mamin 及び D. Rugar の抄録「ＡＦＭでのレーザ促
進ナノリソグラフィ（Laser-Assisted Nanolithography
with an AFM）」（Bull. Am.Phys. Soc., Vol. 37 (19
92), 565/6 頁, paper No. M285）に報告されている。
【００１４】単一チップで電荷注入を行い、記憶媒体と
してチッ化シリコンを用いることによる記憶装置への情
報の書込については、 R.C. Barrett 及び C.F. Quate
の「走査型キャパシタンス顕微鏡法によるチッ化−酸化
−シリコン媒体の電荷記憶（Charge storage in a nitr
ide-oxide-silicon medium by scanning capacitancemi
croscopy ）」（ J. Appl. Phys. 70 (5), 1991年 9月
1日, 2725-2733 頁）から知ることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、先行
技術の欠点を解決すること及び／又は先行技術で示され
た技法を更に進展させることと、情報記憶技術を高ビッ
ト密度化、即ち高記憶容量化することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明は、２段階プロセスのアドレッシン
グを実行可能な高密度光データ記憶装置を提供する。本
発明の高密度光データ記憶装置は、複数のビット領域を
それぞれが含む複数の記憶セルを有すると共に機械的に
安定な基板上に支持された記憶媒体と、複数の読取／書
込光源／検出器及び問合せ光源を使用する読取／書込装
置と、を備えている。本発明の光データ記憶装置は、前
記読取／書込装置が、前記複数の記憶セルのうちの選択
された１つをアドレスするための回折制限光学素子から
構成される第１部分と、アドレスされた各記憶セル内の
前記複数のビット領域のうちの１つを選択するための近
接領域光学素子から構成される第２部分と、を備えてい
ることを特徴とする。
【００１７】回折制限光学素子から構成される第１部分
は、光源及び光検出器として作動することのできる複数
の半導体ダイオードを備えている。この半導体ダイオー
ドは、透明層に埋め込まれた同数のマイクロレンズと幾
何学的に位置合わせされている。近接領域光学素子から
構成される第２部分は、前記ダイオード及び前記マイク
ロレンズと幾何学的に位置合わせされた複数の粒子状突
起部を備えている。前記記憶媒体及び読取／書込装置
は、幅１００ｎｍ未満の間隙をその間に有して相互に平
行に位置合わせされて保持される。
【００１８】また、本発明の目的は、上記に説明したデ
ータ記憶装置へ情報を書き込んだり、そこから情報を読
み取ったりするための発明的方法によっても達成され
る。この方法は、以下の２段階アドレッシング機構、即
ち、（１）前記レーザ光源及びその対応の光学素子のう
ちの１つ又はそれ以上を起動することによりビットセル
アレイ内のビットセルを選択することと、（２）前記粒
子状突起部の位置における光領域濃度により個々の単一
ビット領域を選択することと、によって特徴付けられ
る。この方法には、情報書込のための以下のステップ、
即ち、前記粒子状突起部のうちの選択された１つを対応
のビットセル内の選択されたビット位置と位置合わせす
るために、前記読取／書込装置と前記記憶媒体の表面を
互いに平行に変位させ、情報ビットがそこに記憶される
ように前記記憶媒体の特性を局部的に変化させるステッ
プが含まれる。
【００１９】本発明では、任意の数のセルから平行して
情報を読み取るために以下のステップが実行される。そ
れは、前記粒子状突起部のうちの選択された１つと、情
報を読み取るべき対応のビットセル内のビット位置とを
位置合わせするために、前記読取／書込装置と前記記憶
媒体の表面を互いに平行に変位させ、前記問合せ光源を
起動させて光波を記憶装置内へ進入させるステップであ
る。前記光波は前記突起部で特に散乱し、その特性が既
に帯電されている記憶位置に対応するダイオードを照射
する。そして、前記ダイオードは、読取情報を表示する
電気出力信号を発生する。
【００２０】本発明の２つの実施例、並びにデータ記憶
及び検索のための発明的方法の詳細は、図面を参照しな
がら、例として以下に説明される。
【００２１】
【実施例】上述のように、従来の光学記憶装置における
記憶密度は、レーザビームが集束される最小直径（即
ち、＞３００ｎｍ）によって制限されるのが当然であ
る。従って、１μｍのビット直径では、得られる記憶密
度は約１０8 ビット／ｃｍ2 である。これに対して本発
明の概念は、以下に説明されるように、かなり小さい
（即ち、１０〜１００ｎｍオーダの）ビットサイズを可
能にし、従って１０10ビット／ｃｍ2 より優れた記憶密
度を可能にする、走査型近接領域光学顕微鏡と共に開発
された幾つかの技法を使用する。
【００２２】図１は、本発明に従う記憶装置の第１実施
例の部分断面図を示す。記憶装置は、記録キャリヤ
（１）及びプローブヘッド（２）としてそれぞれ作用す
る２つの平板（フラット）１及び２と、光源３と、制御
及び駆動電子装置４と、を実質的に有している。制御及
び駆動電子装置４は平板１及び２の対向面を互いに変位
させることができ、変位させている間も、その間隙幅を
５ｎｍ乃至１５ｎｍに位置合わせさせて平行に保持する
ことが可能である。当業者には知られているように、圧
電セラミックアクチュエータは、１０〜１００μｍ範囲
で変位を起こすことができる。このようなアクチュエー
タを本発明と共に用いることが有利であるが、図面には
示されていない。
【００２３】平板１及び２の間の空隙サイズが小さいこ
とから、これらの対向面は、光波長に関する「λ／１０
０」の仕上がりに対応して、直径３〜１０ｎｍの領域全
体が３〜５ｎｍの平面度へ機械加工されなければならな
い。また、前記表面は、同じ許容差３〜５ｎｍ内で平行
に保持されるべきである。これらの許容差は、高品質の
光学インタフェロメトリでは標準的なものである。間隙
サイズは、２段階メカニズムによって制御されるのが好
ましい。１つの段階は平板１及び２の間で大まかなアプ
ローチを行い、もう１つの段階はフィードバック制御の
下で距離の微調整を行う。これを実行するために要求さ
れる技法は、走査型プローブ顕微鏡（ＳＸＭ）及びイン
タフェロメトリック技法から借用することができる。
【００２４】この第１実施例では、記録キャリヤである
平板１は、機械的に安定な基板５と、その頂部にある薄
層形状の記憶媒体６と、を実質的に備えている。記憶媒
体６は、例えばレーザビームにより局部的に加圧及び加
熱された場合に可塑的に変形する適切な材料から成る。
明らかにこのような記録キャリヤでは、多数の情報ビッ
トは、たいていは無制限の期間、記憶されることができ
る。
【００２５】プローブヘッドである平板２は、発光ダイ
オード８（レーザダイオードでもよい）のアレイと、前
記ダイオード８の中心にありダイオード８により放出さ
れる光を透過する孔１０を有する不透明スクリーン９
（任意に）と、を支持する機械的に安定な基板７を備え
ている。平板２は、更に、１０〜１００μｍ範囲の焦点
距離を有するマイクロレンズ１２のアレイを一体化する
透明スペーサ層１１と、スペーサとして及び高屈折率薄
層１４のための基板として機能する低屈折率材料の透明
層１３と、を備えている。透明層１３は、前記層１３及
び１４と、平板１及び２の間の空隙１５の上部と、極薄
半透明コーティング１６と、によって形成される光導波
システムのコアとして作用する。コーティング１６は、
金属（金及び銀が好まれる）又は非金属（例えば薄酸化
物、ＳｉＯ2 ）である。コーティング１６は、同一サイ
ズ及び形状の小粒子１７のアレイを有しており、その直
径は１０乃至１００ｎｍの範囲である。その形状は、０
（半球）乃至約１０（ニードル）の偏心性を有する
（半）楕円形である。また、短い円柱形、円錐形、又は
ピラミッド形であってもよい。
【００２６】ダイオード８のアレイ（約３×３ｍｍを占
める１００×１００アレイと仮定する）の製造について
は、標準的技法を使用することができる。また、異なる
材料から成る種々の層、即ち層９、１１、１３、１４及
び１６、並びにレンズ１２及び突起部１７も、標準的付
着技法によって製造することができる。
【００２７】コーティング１６上に位置する粒子１７
は、金属又は非金属である。これらは、例えば、孔を有
する適切なマスクがコーティング１６の頂部に配置さ
れ、これらの孔を介して金属が付着され（蒸着又はスパ
ッタリングによる）、マイクロメカニカルプローブを有
する走査力学顕微鏡（scanning force microscopy ）で
使用されるのと同様の小ピラミッド又はニードルを形成
する従来のリソグラフィにより製造することができる。
【００２８】ナノメートル直径の材料を付着させるため
の１つの方法は、ＥＰ−Ａ−０１６６１１９号に説明さ
れている。この参考文献では、スパッタリング又は蒸着
により先端が鋭利にされたチップへ供給される自由金属
原子は、チップと前記表面との間に存在する強電界の影
響下で、電界脱離し、表面に付着される。
【００２９】ＥＰ−Ａ−０１９６３４６号の教示による
と、光導波路に集束されるレーザビームの影響下、メタ
リフェラスガスの光分離によって粒子１７を発生させ、
自由金属原子をコーティング１６の表面に結合させるこ
ともできる。
【００３０】粒子１７を製造する更にもう１つの方法
は、 H.J. Mamin らの文献「金の走査型トンネル顕微鏡
チップからの原子放出（ Atomic Emission from a Gold
Scanning-Tunneling-Microscope Tip）」（Phys. Rev.
Lett. 65, No. 19 (1990), 2418-2421 頁）からわか
る。この文献では、自由金属原子は、走査型トンネル顕
微鏡のチップからの電界蒸着によって付着される。
【００３１】上述のように、粒子１７は、同一サイズで
なければならない。製造プロセスが所望の均一性を提供
しない場合、はるかに突出している粒子から電界蒸着に
より修正が行われる。
【００３２】代替として、粒子１７は、２５乃至９０ｎ
ｍの範囲の同一直径を有するポリスチレン球粒から構成
されてもよい。これらの球粒はコーティング１６表面で
吸収される。そして、コーティング１６及び球粒は双方
とも、２０ｎｍまでの厚さの金膜で被覆される（U.Ch.
Fischer 及び D.W. Pohlの「Observation of Single-Pa
rticle Plasmons by Near-Fiele Optical Microscopy
」Phys. Rev. Lett. 62, No. 4 (1989), 458-461頁を
参照）。
【００３３】ここで再び図１を参照すると、光源３（個
々の記憶位置の状態を問い合わせするために使用され
る）は、レーザダイオード８が感光性を有し光検出器と
して使用可能であるような波長で作動するレーザから成
る。光源３からのレーザビームは、層１３乃至１６と平
板１及び２の間の間隙１５とから形成される導波路構造
内へ送り込まれる。マイクロレンズ１２のアレイにおけ
る散乱を回避するために、低回折率層１３は十分厚いよ
うに選択される。導波路を通過した後、レーザビームは
吸収体へ送られてもよいし、レーザへ戻されることもで
きる。導波路内へレーザビームを送りこんだり、そこか
ら送り出すために、プリズム又は格子のような標準的カ
プラを使用することができる。
【００３４】動作中、平板１及び２は、記憶媒体６の表
面と粒子１７との間の間隙が≦１０ｎｍとなるように、
相互に接近される。個々の記憶位置のアドレッシング
は、平板１及び２を所望の記憶位置が粒子１７に対向し
て配置されるような距離だけ横方向に変位させることに
よって、平行に実行される。粒子１７は、照射される
と、領域濃度及び全ての方向の光散乱の原因となる光路
の摂動を示す。
【００３５】図２に示されるように、書込の場合、平板
２は、粒子１７が記憶媒体層６へ小さな力を与えるよう
な距離だけ平板１上へ低下される。この力は、記憶媒体
の弾性力より十分低い値へ調整される。この調整は、当
業者には明らかなように、例えば、走査力学顕微鏡から
借用される技法を使用して行われる。次に、与えられた
アドレスに「１」ビットを記憶するために、選択された
領域に対応するレーザダイオード（８ａ、８ｄ及び８
ｅ）が作動される。
【００３６】作動されたレーザダイオード８ａ、８ｄ及
び８ｅは、それぞれ、対応粒子１７ａ、１７ｄ及び１７
ｅを加熱して記憶媒体層６をその下方へ可塑的に変形さ
せ、くぼみ１８ａ、１８ｄ及び１８ｅのアレイが形成さ
れるのに十分な熱（任意に、プラズモン励起により強化
される）を与えるレーザビームを発生する。レーザダイ
オード８ａ、８ｄ及び８ｅがオフされて平板２が引っ込
められると、層６は、その融点より十分低い温度へ急速
に冷却され、くぼみが「凍結」されるようになる。従っ
て、それぞれの情報ビットは記憶されて保持される。装
置が適切に調整された場合、くぼみの深さは２０〜５０
ｎｍである。
【００３７】記憶媒体６に情報を書込む速度は、主に、
平板２が２つの連続記憶動作（即ち、１つの記憶位置か
ら次の記憶位置へ）の間で再配置可能な機械的な動作速
度によって制限される。１０μｓの再配置サイクル及び
３３×３３ビット位置アレイを仮定すると、書込速度は
約１０8 ビット／ｓである。
【００３８】読取の場合、問合せ光源３がオンされる。
層１３乃至１６と平板１及び２の間の間隙１５の上部と
から構成される導波路に入る光は、遭遇する全ての欠
陥、特に粒子１７、で散乱される。上述の「Phys. Rev.
Lett. 62 (1989), 458-461 頁」に記載された Fischer
-Pohl の参考文献からわかるように、散乱強度は、粒子
１７に隣接する媒体の距離に依存する。くぼみ１８ａ、
１８ｄ及び１８ｅの場所では、距離は約２０乃至５０ｎ
ｍだけ大きい。この結果、これらの位置では散乱強度が
強く変動する。増大係数又は減少係数は調整に依るもの
であり、形状及び材料のパラメータは２〜３であり、好
ましい条件では１０に至る。
【００３９】散乱強度のこのような増大係数は、レーザ
ダイオード８が、全ての粒子１７で生じる「通常の」散
乱と、くぼみ、即ち記憶された「１」ビットの位置で生
じる散乱と、の間を識別するのに十分である。ダイオー
ドの立ち上がり時間はナノセカンドのオーダーなので、
読取プロセスは非常に高速である。
【００４０】記憶ビットの消去は、記憶媒体６に生成さ
れたくぼみ１８の水平化を必要とする。くぼみの発生に
熱が使用されたことから、記憶材料の粘度が低下され
て、円滑表面を再確立するのに十分なだけ記憶材料が流
動するような温度へ、記憶媒体全体を加熱することが考
えられる。
【００４１】上述のように、平板１及び２の相互変位
は、制御及び駆動電子装置４の制御の下、圧電セラミッ
クアクチュエータにより実行されることができる。アク
チュエータは、粒子１７のそれぞれ１つが、使用される
圧電セラミックアクチュエータの最大伸長／収縮により
決定される領域内の全ての記憶位置を順次アドレスする
ように起動される。この領域は１ビットセルと定義され
る。
【００４２】粒子１７が１０乃至１００ｎｍ範囲の直径
を有すると仮定すると、ビットサイズは、控えめにいっ
て約１００ｎｍ（直径）であると計算することができ
る。記憶セルを画定する走査範囲が３０μｍである場
合、約１０5 ビット／セルの記憶容量が得られる。アレ
イサイズが１００×１００セルである（全記憶領域が３
×３ｍｍに対応する）場合、全記憶容量は約１Ｇビット
になり、これは１０10ビット／ｃｍ2 以上の記憶密度に
相当する。
【００４３】データのディジタル記録の場合、制御及び
駆動電子装置４は、例えば、各「１」ビットの情報毎に
くぼみ１８が生成され、「０」ビットは記憶媒体に変化
を起こさないように制御されるが、他の方法を使用でき
ない理由は何もない。
【００４４】音声又は音楽等の情報のアナログ記録の場
合、制御及び駆動電子装置４は、例えば、記憶媒体６に
形成されたくぼみの深さが、記憶される情報の強弱に依
存するように制御される。従って、例えば、情報の「フ
ォルテ」部分は、「ピアノ」部分よりも深いくぼみとな
る。
【００４５】以下に議論される本発明に従う第２の記憶
機構は、電荷を捕獲し、得られる電界によりその屈折率
を変化させることのできる記憶材料を用いる電気光学シ
ステムである。このような材料の例としては、カリウム
タンタルニオブ酸塩（ＫＴＮ）が挙げられる。また、記
憶媒体は、電荷記憶のために最適化される層（例えば、
Ｓｉ3 Ｎ4 ）と、電気光学活性のための層と、の２つの
個々の層から構成されてもよい。
【００４６】図３に示されるように、この第２実施例の
構造は、記憶媒体を除いて、第１実施例の構造と実質的
に同一である（従って、同一部分は、全て、図３におい
ても同じ参照番号を保持している）。記憶媒体は、平板
１の基板１９が機械的に安定な電気伝導性材料から成る
点が異なる。基板１９は、暗抵抗が特に高い光導電層２
０を支持する。光導電層２０には、上記のカリウムタン
タルニオブ酸塩等の電気光学活性材料層２１が付着され
る。層２１は、平板２の粒子１７からの又は光導電層２
０が低抵抗状態にある間の基板１９からのフィールドエ
ミッションによる電荷の効果的注入のために、十分薄く
なければならない。
【００４７】個々の記憶位置のアドレッシングは、本発
明の第１実施例について説明したのと同一の方法で実行
される。特定ビットは、ビット位置が所属する記憶セル
に対応するダイオード８を使用可能にすることによって
アクセスされ、対応の粒子１７がアドレスされているビ
ットの上に配置される。
【００４８】書込の場合、電気光学活性層２１への電荷
注入に十分な電圧が、コーティング１６、即ち粒子１７
と、基板１９との間に印加される。アドレスされたダイ
オード８からの光パルスは、層２０を介する各粒子１７
と基板１９との間の光路を、電荷注入が前記粒子１７の
下方領域で生じるのに十分なだけ導電性にする。これ
は、一方では粒子１７における静電濃度によって、他方
では層２０の光導電率が対応して増大した光学近接領域
の濃度によって、達成される。
【００４９】図３では、ダイオード８ａ及び８ｄが起動
され、その対応の粒子１７ａ及び１７ｄにおいて表面プ
ラズモンを励起すると考えられる（上記の Fischer-Poh
l の文献を参照）。プラズモンに対応して、最適条件で
は＞１０の係数で、電界が特に強力に高められる。これ
らの強電界は、励起された前記粒子１７ａ及び１７ｄに
対向する位置２２ａ及び２２ｄにおいて電気光学活性層
２１の特性を局部的に変化させるよう作用する。
【００５０】読取動作は、本発明の第１実施例について
説明したのと同じように実行される。レーザ光源３が起
動され、レーザ光が、平板２の層１４及びコーティング
１６と、平板１及び２の間の間隙１５と、平板１の電気
光学活性層２１と、で形成される導波路内へ送り込まれ
る。光波は、間隙１５内へ延出する全ての粒子１７で散
乱される。散乱強度は粒子１７の環境特性に依存するの
で、屈折率の変化で変動する。屈折率が変化するところ
では、特定粒子１７は、電気光学活性層２１の対向位置
に記憶された電荷と対になっている。変動は、粒子１７
ａ及び１７ｄの表面プラズモンの励起によって強化され
る。散乱光は、マイクロレンズ１２のアレイの対応のレ
ンズ１２ａ及び１２ｄによって集められ、ダイオード８
ａ及び８ｄへそれぞれ集束される。
【００５１】記憶された情報を全て消去するために、非
常に強力な光波が導波路１３〜１６、２１内へ進入され
る。光波は、記憶媒体２１が再び更なる記憶サイクルの
準備状態となるように、記憶された電荷を破壊する。あ
るいは、記憶された電荷は、コーティング１６と光導電
層２０との間に適切な方向の電界を印加することによっ
て除去されてもよく、光導電層２０はその抵抗減少のた
めに照射される。
【００５２】個々の記憶ビットの消去は、対応ダイオー
ドを光エミッタとして作動することにとて達成され、制
御及び駆動電子装置４が平板１及び２の相互変位を起こ
す。
【００５３】本発明の第２実施例で達成できるサイクル
時間、ビットサイズ及び記憶容量は、実質的に、第１実
施例で得られたものに対応する。
【００５４】平板１及び２の作業面を相互に関して正確
に平行に位置決めすることが非常に重要である。１つの
選択は、２つの平板１及び２の表面がファブリ−ペロイ
ンタフェロメータのように構成されるという事実を利用
するインタフェロメトリック技法の応用である。ここで
要求される精度で作動する能動ミラー調整装置は、市販
されている。
【００５５】平行位置決めのためのもう１つの選択につ
いて図４を参照して以下に説明する。図４は、横方向に
変位している途中でも、平板１及び２を正確に平行な関
係に（即ち、許容差３乃至５ｎｍ内で）、常に保持する
ための簡単な手段を示している。平板２は制御及び駆動
電子装置４によって剛性フレーム２３内でつり下げられ
て保持される。粒子１７を有するコーティング１６で示
される平板２の下面は、平行であると仮定される平板１
の記憶媒体６、２０、２１の上面と向かい合っている。
平板１は、圧電アクチュエータ２５及び２６によりフレ
ーム２３内に支持される調整ブロック２４上にある。平
板１の少なくとも２つの側面には、粒子支持コーティン
グ１６の横方向延長部３１及び３２と共働するトンネル
チップ２９及び３０を備えたトンネリングトランスデュ
ーサ２７及び２８が堅く取付けられている。
【００５６】動作中、適切なトンネリング状況と、コー
ティング１６及び記憶媒体６、２１の表面の適切な平行
度と、を仮定すると、等量の一定トンネリング電流が、
トンネチップ２９、３０と延長部３１、３２との間の間
隙をそれぞれ横切って流れる。平行化のずれは、少なく
とも１つのトンネル電流の激しい変化を生じる。フィー
ドバックループ（図示せず）では、アクチュエータ２
５、２６のいずれか１つ又は両方へ訂正信号が送り返さ
れ、調整ブロック２４の適切な傾斜が発生される。従っ
て、平板１は、平板１及び２の平行アライメントを再確
立することができる。
【００５７】当業者には明らかなように、トンネルチッ
プ１９、３０を層１６の下面と直接共働させ、層１６の
下面が導電性であると仮定することによって、横方向延
長部３１、３２がなくても同じ調整効果を得ることがで
きる。あるいは、層１６が非導電性である場合、チップ
２９、３０が極薄の片持ちばり上に支持され、原子力
（ファンデルワールス力等）の影響下での片持ちばりの
ずれが平行化の調整を制御するようモニタされる力学顕
微鏡構成を提供することができる。
【００５８】
【発明の効果】上記に説明したように、本発明によっ
て、情報記憶技術を高ビット密度化、即ち高記憶容量化
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う記憶装置の第１実施例の部分断面
図である。
【図２】書込プロセス中の図１の断面図であり、３ビッ
トが記憶されている。
【図３】本発明に従う記憶装置の第２実施例の部分断面
図である。
【図４】平板１及び２を正確に平行な関係に常に保持す
るよう設計されたメカニズムを示す。
【符号の説明】
１ 平板 ２ 平板 ３ 光源 ４ 制御及び駆動電子装置 ５ 基板 ６ 記憶媒体 ７ 基板 ８ 発光ダイオード ９ スクリーン １０ 孔 １１ スペーサ層 １２ マイクロレンズ １３ 低屈折率層 １４ 高屈折率層 １５ 間隙 １６ コーティング １７ 粒子

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のビット領域をそれぞれが含む複数
    の記憶セルを有すると共に機械的に安定な基板（５、１
    ９）上に支持された記憶媒体（１；６、２０、２１）
    と、複数の読取／書込光源／検出器（８）及び問合せ光
    源（３）を使用する読取／書込装置（２；７〜１７）
    と、を備えた高密度光データ記憶装置であって、 前記読取／書込装置（２；７〜１７）は、前記複数の記
    憶セルのうちの選択された１つをアドレスするための回
    折制限光学素子（８〜１４）から構成される第１部分
    と、アドレスされたそれぞれの記憶セル内の前記複数の
    ビット領域のうちの１つを選択するための近接領域光学
    素子（１５〜１７）から構成される第２部分と、を備え
    ることを特徴とする高密度光データ記憶装置。
  2. 【請求項２】 前記読取／書込装置（２；７〜１７）内
    において、前記複数の読取／書込光源／検出器は、レー
    ザ光を放出すると共に前記問合せ光源（３）により発生
    された光を検出することができる半導体ダイオード
    （８）として設計され、前記ダイオード（８）は第１透
    明層（１１）内に一体化された同数のマイクロレンズ
    （１２）と位置合わせされており、 少なくとも第２の透明層（１３、１４）及び半透明導電
    コーティング（１６）が提供され、前記コーティング
    （１６）は、前記ダイオード（８）及び前記マイクロレ
    ンズ（１２）と位置合わせされた複数の粒子状突起部
    （１７）を支持し、前記記憶媒体（１；６、２０、２
    １）及び前記読取／書込装置（２；７〜１７）は、その
    作業面の間に幅１００ｎｍ未満の間隙を有して相互に配
    向に位置合わせされて保持される、 ことを特徴とする請求項１記載の高密度光データ記憶装
    置。
  3. 【請求項３】 前記読取／書込装置（２；７〜１７）及
    び前記記憶媒体（１；６、２０、２１）は、制御及び駆
    動装置（４）の制御の下、その作業面に平行な面内で相
    互に変位されるよう支持され、前記変位は各寸法内で１
    ０乃至１００μｍに達し、前記変位により含まれる領域
    はビットセルを画定し、 前記複数の粒子状突起部（１７）は、このビットセル１
    個に対応している、 ことを特徴とする請求項１記載の高密度光データ記憶装
    置。
  4. 【請求項４】 前記読取／書込装置（２；７〜１７）
    は、前記レーザダイオード（８）とそれぞれ位置合わせ
    された複数の孔（１０）を有するスクリーン（９）を更
    に備えることを特徴とする請求項１記載の高密度光デー
    タ記憶装置。
  5. 【請求項５】 前記読取／書込装置（２；７〜１７）の
    一部（１３、１４、１６）と前記記憶媒体（１；６、２
    ０、２１）の一部（６、２０）とは、前記問合せ光源
    （３）により放出される光のために、間隙（１５）をそ
    の間に有する導波路を形成することを特徴とする請求項
    １記載の高密度光データ記憶装置。
  6. 【請求項６】 前記記憶媒体（１；６、２０、２１）
    は、機械的に安定な基板（５）の上に支持された熱可塑
    性材料層（６）から成ることを特徴とする請求項１記載
    の高密度光データ記憶装置。
  7. 【請求項７】 前記記憶媒体（１；６、２０、２１）
    は、暗抵抗の高い光導電性材料の第２層（２０）上にコ
    ーティングされた帯電可能な電気光学活性材料の第１層
    （２１）から成り、前記第２層（２０）は機械的に安定
    な基板（１９）上に支持されることを特徴とする請求項
    １記載の高密度光データ記憶装置。
  8. 【請求項８】 前記記憶媒体（１；６、２０、２１）の
    作業面は、圧電アクチュエータ（２５、２６）によっ
    て、前記読取／書込装置（２；７〜１７）の前記コーテ
    ィング（１６）の対向面に関して厳密に平行な位置に支
    持されており、前記アクチュエータ（２５、２６）の一
    端部は剛性フレーム（２３）へ固定され、他端部は前記
    記憶媒体（１；６、２０、２１）を支持する調整ブロッ
    ク（２４）へ取付けられており、前記アクチュエータ
    （２５、２６）は前記読取／書込装置（２；７〜１７）
    及び／又は前記記憶媒体（１；６、２０、２１）の作業
    面に配置された少なくとも３つの間隙幅センサへ接続さ
    れていることを特徴とする請求項１記載の高密度光デー
    タ記憶装置。
  9. 【請求項９】 記憶媒体（１；６、２０、２１）と、同
    数のマイクロレンズ（１２）と位置合わせされた複数の
    レーザ光源（８）及び問合せ光源（３）を使用すると共
    に、前記ダイオード（８）及び前記マイクロレンズ（１
    ２）と同様に位置合わせされた複数の粒子状突起部（１
    ７）を支持する半透明導電コーティング（１６）を備え
    た読取／書込装置（２；７〜１７）と、を備えたデータ
    記憶装置へ情報を書き込んだり、そこから情報を読み取
    るための方法であって、 前記レーザ光源（８）及びその対応の光学素子（１２）
    のうちの１つ又はそれ以上を起動することによって、ビ
    ットセルアレイ内のビットセルを選択するステップと、 前記粒子状突起部（１７）の位置における光領域濃度に
    より個々の単一ビット領域（１８ａ、１８ｄ、１８ｅ；
    ２２ａ、２２ｄ）を選択するステップと、 の２段階アドレッシング機構によって特徴付けられる情
    報書込／読取方法。
  10. 【請求項１０】 前記アドレッシングステップは、関連
    のビットセル全てに対して平行して実行されることを特
    徴とする請求項９記載の情報書込／読取方法。
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