JPS58188343A - 情報記憶装置 - 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】 技術分野 本発明は、情報記憶装置に係り、特に情報記憶装置のた
めの多重ビーム・ダイオード・レーデ・アレイに関する
。

背景技術 磁気テープ・メモリおよび磁気ディスク・メモリに代わ
る可能性をもったメモリとして、デシタル光メモリに強
い関心がもたれている。従来の光メモリ（米国％許第４
，２８３，７７７号）は、１つのがスレーブ光源とそれ
に関連した音響光学ｆｗＩ４器とを用いた光学システム
によシ、一時に１つのデータ・トラックまたは１つのデ
ータ・チャンネルを選択的に記録する、すなわち、選択
的に書込むものであった。このような記録はある場合に
はそれで十分であるが、このような記録では、このよう
なメモリの入カバン＃Ｐｓに厳しい制限が加えられる。

複数個のデータ・トラック拠同時に書込むために、また
は１つのデータ・トラックの複数個の領域に同時に書込
むために、複数１−のがスレーブとそれらの個々のレー
デにそれら自身の光路と音響光学変調器を用いた場合、
このようなシステムの入力バンド幅の制限は緩和される
が、レーデやｆ調器および光路内の他の部品の相対位置
を一定に保つことが難しいことにょシ、書込みビームを
正しく整合状態に常に保っておくことはむつかしい。し
たがって、複数個のがスレーブを用いそしてそれらのお
のおのが自分自身の光路と音響光学ｆ調器を用い九シス
テムに固有の非信頼性に関する間融点のない、複数個の
トラック、または複数個のトラック領域を有する光メモ
リ書込み装置が喪−される。

発明の要約 本発明は、集積された注入形ダイオード・レーデ・アレ
イを有する装置により、光メモリの複数個のデータ・ト
ラックまたは１つのデータ・トラックの複数個の領域が
同時に記録される光記憶装置に関するものである。アレ
イ内の各レーデは自分自身の駆動装置を有し、そして別
々に変−される。フラット・フィールド・コレクタおよ
び対物レンズは、レーデ・アレイの広い放射面から放射
される光点の偉を、光メモリの上につくる。光学メモリ
のデータ・トラックの要求された位置を横断するように
放射表面の縦軸を配置することによシ、アレイ内のレー
デ間の対応する距離だけ隔てられたデータ・トラック（
１対１光学システムであるとする）かえられるが、アレ
イの放射面の縦軸をデータ・トラックの要求された位置
に対し直角でない角度に配置することにより、大きなト
ラック密度をうろことができる。アレイの放射面の縦軸
をデータ・トラックの要求された位置にそのまま整合し
て配置することにより、１つのデータ・トラック内の複
数個の領域に同時に記録することができ、またこのよう
に整合することにより、デユティ・サイクルに限定され
ないシステムかえられる。アレイ内のすべてのレーデか
ら均一な出力をうろことはむつかしいので、各レーデの
出力が監視されて（例えば、レーデの背面から出る出力
を関連した同じチップ上の検出器によって監視するり、
それぞれの出力がフィードバック回路によって一節され
る。複数個のトラックを読出すさいには、アレイ内のレ
ーデを駆動する電力が小さくされて、レーデは連続波で
動作する。このレーデ・アレイは当然固体内につくられ
るので、複数個のがスレーブを用いたシステムでみられ
る相対位置が変動して信頼性が損われるということは本
発明による装置にはなく、シたがって、複数個の書込み
ビームは要求された整合状態を維持する。さらに、この
光記憶装置の入力バンド幅は大幅に増加するであろう。

発明の実施態様 第１図および第２図は本発明による多重−一ム書込みお
よび読出し光メモリ装置を示したものである。この装置
は直膨状ダイオード・レーデ・アレイ２を有し、この直
線状ダイオード・レーデ・アレイ２は複数個の注入形ダ
イオード・レーデ４Ａ、４Ｂ、４Ｇを有する。レーデ４
Ａ　、　４Ｂ　。

４Ｃはチャンネル付基板形であることができ、これらの
レーデは、米国特許第４，０９９，９９９号に記載され
ているように、基板１の一部分と、ボンゾ電流路接合５
０と、接合５０の一部分を通るチャンネル５２と、案内
層５４および５６と、活性領域５８とを有し、これらの
レーデのおのおのは基板電極８と共同で動作する電極６
　Ａｒ　６　ＢＪ６Ｃによってえられるそれら自身の変
調された電流駆動器を有する。後で説明するように、レ
ーデ４Ａ、４Ｂ、４０は書込みに対してはパルス方式で
駆動δれ、そして胱出しに対しては連続波で駆動される
。

このレーデ・アレイ２の放射面３と閾値敏感配録媒体１
４の間に、フラット・フィールド・コレクタ１０と対物
し／ズ１２が配置される。記録媒体１４の典型的なもの
は除去可能ディスクである。

このディスクは、静止したレーデ・アレイ２に対し事実
上一定の角速度で、スピンドル１７の軸のまわりに動作
期間中（図示されていない装置によって）回転される。

第２図に最もよく示されているように、スラット・フィ
ールＰ・コレクタ・レンズ１０はレーデ・アレイ２のレ
ーデ４ｈ、４Ｂ。

４Ｃのそれぞれから放射される発散光ビーム５ム。

５ｇ、５ｃを平行光線にし、そして対物レンズ１２はこ
の平行光ビーム５Ａ、５Ｂ、５０を記録媒体または記憶
媒体１４の上に集光する。コレクタ・レンズ１０と対物
レンズ１２はに１光学偉かえられるように整合している
ことが好ましい。

実用装置として受入れられるために、対物レンズ１２は
サーボ制御音声コイル（図示されていない）によって記
録媒体１４に対し前後に移動することができ、それによ
り光ビーム５Ａ、５Ｂ１５０は記録媒体１４に鮮鋭に集
光される。

記録媒体１４は適当な光レベル閾値敏感記録物質である
。例えば、記録媒体１４は、ガラスまたはプラスチック
のような光学的に透明な基板の上に被櫟された除去可能
なテルルをベースとする反射性のフィルム１５を有する
のが適切である。この場合、レーｒ４Ａ、４Ｂ、４Ｄの
それぞれのノ臂ルス出力は、電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃにそ
れぞれ加えられる電流を変幽することによって制御され
る時、次のようにして選定される。すなわち、フィルム
１５０表面で測定される時、書込みのさいにはパルスビ
ーム５Ａ、５Ｂ、５０の強度はこの変―の関数としてフ
ィルムの予め定められた除去可能閾値レベル付近で変動
する。したがって、書込みの時、ビーム５Ａ　、５Ｂ　
、５ａはフィルム１５内に小さな穴をあける、またはフ
ィルムの一部分の物理的性質を変える、例えば、フィル
ムのその部分の吸収率や、反射率や、分極を変えると〜
・つた変化を起こさせる。このような穴や物理的性質の
変化が記録されるべき２進データである。これとは異っ
て、絖出しのさいには、レーデ４　ｈ　ｒ４Ｂ　、４０
のそれぞれの出力は小さくされて、連ＶＡ＠ビーム５Ａ
、５Ｂ、５００強度はフィルム１５の除去可能閾値の十
分下の値に留められる。

したがって、連続波ビーム５　Ａ　、５　Ｅ　ｌ　５０
はフィルム１５の光学的性質に影響を与えな℃・が、フ
ィルムから反射されたビームは、フィルムを走査する時
、フィルムに予め記録されてし・たデータに応じて、強
度変調される。反射された読出しビームは従来の方法で
検出される。例え）ｆ１前記特許の記載に従う検出器ア
レイ（図示されて（・な℃・）によって検出される。

このレーデ・アレイ光学メモリ書込み・読出し装置は別
々の光路をもったデュアル・ガス・レーずを用いた装置
ではえら、れない配置および安定度に関する利点を有す
る。レーデ４　Ａ　、　４　Ｂ　ｔ　４０は光食刻法に
よってつくられるから、レーデ関の相対距離は極めて精
密に制御することができ、そしてアレイが固体でできて
いるので、この相対距離は一定のままに保たれる。また
、すべてのレーザ゛の出力が同じ光学装置（フラット・
フィールド・レンズ１０および１２）によって層１５に
伝送されるので、異なる光路内の光学部品が相対的に動
くことによる不安定度は大幅に小さくなる。

第６図に示されているように、光ビーム５ム。

５Ｂ、５Ｃ！の放射領域を通る縦軸３Ａはフィルム１５
上に書かれるべき要求されたデータ・トラック位置を横
断している。したがって、レーデ・アレイ２が第６図に
示された位置にある場合、データ・トラック間距離、す
なわち、データ・トラック・ピッチはアレイ内の対応す
るレーデ間距離に光学装置の倍率を乗じたものに等しい
。レーデを製造するだめの従来の光食刻法によシ、レー
デ間距離が１０〜２０ミクロン程度に小さなレーデ・ア
レイをうることかできるが、電気的混線や熱的混線のた
めに実用的なレーデ間距離は約５０〜１００ミクロンが
限界である。したがって、第６図に示された配置をもつ
実用レーデ・アレイでは、最小間隔、すなわち、最小ピ
ッチが約５０〜１００ミクロンである並行データ・トラ
ックを誉込むことができる。

大抵の場合には、データ・トラック間距離は第６図に示
されたレーデ・アレイ配置に対してえられる距離より大
幅に小さいことが要求される。すなわち、多くの場合に
、５０〜１００ミクロン以下のデータ・トラック距離が
要求される。データ・トラック間の距離を小さくシ、か
つ複数個の隣接するデータ・トラックに同時になお書込
むことができるために、レーデ・アレイ２の縦軸３Ａを
データ・（ トラックに対して直角方向には配置しないで、第４図に
示されているように、縦軸３Ａを隣接するデータ・トラ
ックの要求された位置と鋭角θをなすように配置するこ
とである。角度−が大きくなればなる程（ただし、θは
９０°を越えない）、よυ大きなトラック密度をうろこ
とができる。

固体レーデのデユティ・サイクルは、大抵の場合、限定
されたものである。すなわち、第５図に示されているよ
うに、固体レーデは励振サイクルの一部分の間だけｔ−
り・エネルギ・パルスを生ずることができ、これらのピ
ーク・エネルギ・パルスの後の出力は連続波レベル以下
である。書込みはこのピーク・エネルギのところまたは
その近傍でのみ可能であるから、データ・スポットが記
録される時間率、すなわち、データ速度は小さい。

第６図に示されているように、書込まれるべき１つのデ
ータ・ト、ラック部分と垂直に整合するようにレーデ・
アレイ２の縦軸３ムを配置することにより、大きなデー
タ速度かえられる。この配Ｉでは、書込まれるべきデー
タ・トラックのための入力２進デ一タ信号が、例えば、
１対２デマルチゾレクサ８０に供給される。このデマル
チプレクサはデータ信号をデータ信号クロック速度でサ
ンプルし、そして電極６Ａおよび６Ｂのそれぞれに出力
する。レーデ４Ａおよび４Ｂ＃′ｉクロック速度の半分
の速さで交互にパルス動作し、そのさい第６図および第
４図の実施例で用いられた出力レベルの約２倍で、そし
てこれらの実施例の約半分のオン時間で動作する。また
は、第３図および第４図の実施例とはｙ同じ平均出力レ
ベルをもった出力レベル・オン時間の組合わせで、レー
デ４ムおよび４Ｂが動作する。このようなパルス動作に
より、引続くデータ・スポットに対する電源のインクリ
ーゾが口」能となる。すなわち、シー１′＃４ムおよび
４Ｂの１つがデータ・トラックのデータ・スポットに書
込む。記録媒体１４は第６図および第４図の実施例の正
常回転速度の少なくとも２倍で回転できるので、異なる
電源を用いて交互データ・スポットを書込むならば、よ
り大きなデータ速度をうろことができる。

第６図に示されたレーデ・アレイ配置は、また、システ
ムの信頼性の点からバックアップ設備を必要とする場合
に応用される。ダイオード・レーデは相当大きな寿命を
もつと期待されるけれども、故障する場合もある。レー
デ４Ａおよび４Ｂだけが正常時に動作しているｔｌｇ；
６図の場合には、レーｒ４Ａおよび４Ｂが正常に動作し
ているかどうかを後で説明するように背面の出力を監視
することによって検出し、もし故障が検出された場合に
は、この故障したレーデに供給される信号が、遅延線路
のようなデータ流のタイミングを電子的に変更する装置
によって、レー＋ｒ４０に供給するように切替えられ、
それによって、レーデ４０が故障したレーずと全く同じ
トラック位置に書込む（または読出す）であろう。した
がって、レーデが故障した時、そのレーデを物理的に取
替えることが不必要になり、そしてシステムが停止する
時間がなくて済む。

実際に応用される多くの場合には、データが記録媒体に
正確に記録されたかどうかを記録直後に検査することは
有益である。この要請に応じて、１つのレーデをデータ
の記録に用い、そして他のレーデをこの記録されたデー
タを直後に読出すのに用いるというシステムが考えられ
てきた。複数個のデータ・トラックが同時に記録される
場合、誉込み後に読出しを行なうことは、２つの平行な
列に配列されたレーデから成る２次元状に配列されたレ
ーデ・アレイ９０により、２つの平行なレーず光スポツ
ト列をうろことによって実行することができる。第７図
に示されているように、レーデ列の放射領域を通る縦軸
７Ａおよび７Ｂは、（第６図のところで考察したように
）書込まれるべきデータ・トラックの要求された位置に
対し直角方向である。２次元状アレイ内の１つのレーデ
列（軸ＩＡ上のレーｒ）はパルスの持続時間内に駆動さ
れて書込みスボッ）　ｒＷＪを生じ、そして２次元的ア
レイ内の他のレーデ列（軸７Ｂ上のレーデ）は連続波期
間中に駆動されて、記録媒体１４０回転方向の読出しス
ポットの前に位置する続出しスボッ）「ｒ」を生ずる。

反射された読出しスポットの検出または反射された続出
しビームの検出は、従来の方法で、例えば、前記特許に
記載された検出器アレイで実行される。第８図に示され
ているように、隣接するデータ・トラックの間の距離を
小さくするために、アレイ９ｏ内のレーデ列の放射領域
を通る縦軸７Ａおよび７Ｂは、これらの軸が要求された
データ・トラックの位置に対して（第４図のところで考
察したように）もはや直角でないように配置される。こ
の場合にも、角度θが大きくなればなる程、より大きな
データ・トラック密度かえられる。

２次元状のレーデ・アレイ９ｏは別々の直線状レーデ・
アレイを２組結合させることによってえられる。この場
合、この２組のおのおのは第１図に示された型のもので
あり、そしてこれらが第９図に示されているように、互
いに接近して配置される。この２次元状レーデ・アレイ
は別の方法によってうろことができる。例えば、２次元
状であるための階段を有する１つの基板上に、このよう
なアレイを成長させることによりうろことができる。ま
たは、第１０図に示されているように、１次元状アレイ
からの放射光をプリズムまたはビーム・スプリッタを通
すことにより、第１０図に示されているように、書込み
ビームの光路からずれた光路を有する読出しビームをつ
くることによってうろことができる。第１０図では、簡
単のために、１つのレーデ・ビーム５Ａと１つのビーム
・スプリッタ１１およびこれに関連した鏡と検出器だけ
が示されている。第１０図に示された実施例テハ、書込
みビーム・エネルギの約５−が胱出しビームとして用い
られ、この書込みビームはパルス状で書込みでは高出力
であシ、そして読出しの時を含めてすべての他の時間に
は低い連続波出力の状態にある。

第３図、第４図、第６図、第７図および第８図で、デー
タ・トラックは簡単のために直線であるとして書かれて
いる。実際には、データが′１ｊＩＩＩ！ｌ［個の同心
トラック形状に記録されるかまたは連続した輝線トラッ
ク形状に記録されるかによシ、これらのトラックは円の
小さな弧または輝線の一部分である。

各レーデの光出力が均一であるレーデ・アレイを製造す
ることは難しいから、各レーデの出力が監視されて、適
当なフィード・パック回路により、各レーデの出力が均
一になるように調節される。

このような調節は、例えば、ショットキ検出器アレイ２
０によって行なわれる。このアレイ内の長方形の検出器
２０Ａ、＃２０Ｂ＃２００はレーデ・アレイ２内のレー
デ４　Ａ　＃　４　Ｂｅ　４　Ｃのそれぞれの背面の近
くに配置される。これらのショットキ検出器２０Ａ、２
０Ｂ、２０Ｃは適当なシャドウ・マスクを通してのシリ
コン基板１のＯｒ／Ａｕ／Ｓ　ＶＡｕメタライゼーショ
ンによってつくることができる。

ショットキ検出器アレイ２０の詳細な製造法は５Ｃｉｆ
ｒｌｌｌＥ１等名の論文［Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　０ｕ
ｔｐｕｔ　ＰｏｗｅｒＤｅｔｅｃｔｏｒ　ｆｏｒ　Ａｌ
ＧａＡｓ　Ｌａ５ｅｒ　Ａｒｒａｙ　Ｊ　　、１．に、
ＩＣ，ｌ。

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ、第Ｑｌ−１６巻第５号（１９８０年５月）
に記載されている。原理的には、各ショットキ検出器は
それぞれの関連したレーデの背面からの光を受取シ、そ
して各ショットキ検出器で生じた信号が演算増幅器フィ
ードバック回路の入力に加えられ、そしてこのフィード
バック回路がレーデ駆動電流を調節し、このようにして
アレイ２内のすべてのレーデの光出力信号レベルが均一
になるようにされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の情報記憶装置の斜視図、第２図は第１
図の装置の平面図、第３図、第４図および第６図は第１
図の装置のレーデ・アレイの方向がこの装置の記録媒体
に対して異った角度をもった場合を説明するだめの図、
第５図はダイオード・レーずのデユティ・サイクルを示
すグラフ、第７凶および第８図は記録媒体に対し複数個
のレーデ・アレイが異った方向をもった場合を示す図、
第９図は２次元状レーデ・アレイの側面図、および第１
０図は１つのビームから別々の読出しビームおよび書込
みビームをつくるための装置構成図。 １４・・・・・・・・・・・・・・・・・・記憶媒体２
　・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体ダイオ
ード・レーデ・アレイ６　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・レーデ駆動装置１０．１２・・・光学装置 代理人　浅　　村　　　皓 外之名 Ｒθ、４ 時閉 Ｆ１ａ、　５ Ｈθ、８ Ｈθ、９ Ｈθ、ＩＯ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　光レベル閾値敏感配録用物質を有し、その上
   に位置的に記録が行なわれるデータ・トラックを有する
   記憶媒体と、 共通の半導体基板の上に直線状に整合して配列された複
   数個の注入形ダイオード・レーずを有する半導体ダイオ
   ード・レーデ・アレイと、前記アレイからの複数個の光
   ビーム放射をうるために前記アレイ内の前記レーデの少
   なくともいくつかのレーデに異表る駆動信号を供給する
   ための装置と、 前記記録用物質の上に複数個の前記光ビームを集光する
   だめの光学装置とを有し、 集光された前記光ビームを通る線が前記データ・トラッ
   クの要求された位置に対して直角でないある角度をなし
   ている情報記憶装置。
2. （２）光レベル閾値敏感記録用物質を有し、その上に入
   力データ信号に従って位置的に記録が行なわれるデータ
   ・トラックを有する記憶媒体と、共通の半導体基板の上
   に直線状に整合して配列された複数個の注入形ダイオー
   ド・レーデと、前記プレイから複数個の光ビームの放射
   をうるために、前記アレイ内の前記レーデの少なくとも
   いくつかのレーデに異なる駆動信号を供給するための前
   記レーデに対する駆動装置と、 前記記録用物質の上に複数個の前記光ビームを集光する
   ための光学装置とを有し、 集光された前記光ビームを通る線が記録されるべきデー
   タ・トラックの一部分の位置と整合している情報記憶装
   置。
3. （３）　　光レベル閾値敏感記録用物質を有し、その上
   に入力データ信号に従って位置的に記録が行なわれるデ
   ータ・トラックを有する記憶媒体と、直線状に整合して
   配列された複数個の注入形ダイオード・レーデをおのお
   のが有する少なくとも２′）の半導体ダイオード・レー
   デ・プレイと、前記アレイのおのおのからの複数個の光
   ビームの放射をうるために、前記アレイのおのおのの前
   記レーデの少なくともいくつかのレーデに異なる駆動信
   号を供給するだめの駆動装置と、前記記録用物質の上に
   複数個の光げ−ムを集光するための光学装置とを有し、 前記アレイのうちの１つのアレイ内のレーデに対する前
   記駆動信号がパルス情報ｆｌｌｌ信号であシそして前記
   アレイのうちの他のアレイ内のレーデに対する前記駆動
   信号が連続波信号であり、前記アレイのおのおのの集光
   された前記光ビームを通る線が前記データ・トラックの
   要求された位置に対し直角でないある角度をなしている
   情報記憶装置。
4. （４）　光レベル閾値敏感記録用物質を有し、その上に
   位置的に記録が行なわれるデータ・トラックを肩する記
   憶媒体と、 共通の半導体基板の上にｉ［線状に整合して配列した複
   数個の注入形ダイオード・レーずを有する半導体ダイオ
   ード・レーデ・アレイと、前記アレイから複数個の光ビ
   ームの放射をうるために前記アレイのなかの前記レーデ
   のうちの少なくともいくつかのレーデに異なる駆動信号
   を供給するための装置と、 複数個の前記光ビームを前記記録用物質の上に集光する
   だめの光学装置とを有し、 集光された前記光ビームを通る線が前記データ・トラッ
   クの要求された位置に対しある角度をもって横断するよ
   うに配置された情報記憶装置。
5. （５）　　光レベル閾値敏感記録用物質を有し、その上
   に入力データ信号に従って位置的に記録が行なわれるデ
   ータ・トラックを有する記録媒体と、直線状に整合して
   配列された複数個の注入形ダイオード・レーデをおのお
   のが有する少なくとも２つの半導体ダイオード・レーデ
   ・プレイと、前記アレイのおのおのから複数個の光ビー
   ムの放射をうるだめに前記アレイのおのおののなかの前
   記レーデのうちの少なくともいくつかのレーデに異なる
   駆動信号を供給するだめの駆動装置と、複数個の前記光
   ビームを前記記録用物質の上に集光するための光学装置
   とを有し、 前Ｈ己アレイのうちの１つのアレイのなかのレーずの駆
   動信号がパルス情報変調信号であり、そして前記アレイ
   のうちの他のアレイのなかのレーデの駆動信号が連続波
   信号であることと、前記アレイのおのおのの集光された
   前記光ビームを通る縁が前記データ・トラックの要求さ
   れた位置に対しある角度で横断するように配置された書
   込み後に読出せる性能をもった情報記憶装置。