JPS6355742A - 電子ビーム照射位置検出装置及び該装置を用いた情報記録再生装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子ビームを情報信号によって変調し、記録
媒体上に照射して情報の記録φ再生・消去を行い、特に
記録媒体上に電子ビームスポットの位置情報を検出する
手段を設け、高速・高精度に記録会再生を行うことので
きる情報記録・再生装置に関するものである。

［従来の技術］ 電子ビームを用いた情報記録再生装置としては、Ｍ　Ｏ
Ｓ　（Ｍｅｔａｌ　０ｘｉｄｅ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ）構造を持つメモリ層に、電子ビームを用いて情
報の記録・再生［株］消去を行う例があり、例えば「雑
誌”真空”　１９８３年第２８巻第４号３８２〜３２９
頁ｊ等に詳しい記載があるが、第４図を基に以下に簡単
に説明する。ＭＯ３構造を持つメモリ層は、金属層ＭＴ
Ｌ、５ｉ０２層ＳＩＬ、ｎ層ＮＬ、　　ｐ層ＰＬを積層
したようになっており、記録時においてメモリ層の表面
から電子ビームＥＢが照射されると、電子ビームＥＢは
金属層ＭＴＬを通過して５ｉ０２層ＳＩＬに達し、５ｉ
０２層ＳＩＬに電子と正孔の電荷対を形成する。この際
に、金属層ＭＴＬとｎ層ＭＬの間にバイアス電位ＴｄＢ
を印加しておくと、電子は金屑層ＮＴＩ。

を経由して系外に流れてしまうが、正孔はｎ層ＮＬに面
したＳ　ｉ　０２層ＳＩＬの中に残留し、メモリのビー
／　トに相出する正孔の集合体を形成する。バイアス電
位ＷＢを印加していない場合には、正孔と電子は再結合
しメモリ作用を示さないことになる。

読出し時においては、ｎ層ＭＬとｐ層ＰＬの間にバイア
ス電位ＲＢを印加して電子ビームＥＢを照射すると、正
孔の集合体の有無が検出器ＡＮＴに電流の形で検出され
る。一般に、この種のメモリでは二次元の拡がりを持つ
メモリ層に対して、１本の電子ビームを直交する２つの
方向の偏向手段により偏向させて記録再生を行う０例え
ば、偏向電極にアナログ電圧を印加することによって電
子ビームを偏向すると、デジタル的にＸ座標、Ｙ座標を
指定して二次元平面の一点を指定する場合と異なり、偏
向された電子ビームが正確に指定されたピットを照射し
ているか否かの保証が無く、特に大容量化に際してはこ
の点が大きな問題となる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述の従来例の欠点を除去すると共に
、高速・高精度な電子ビームアクセスが可能な情報記録
・再生装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、電子ビー
ム発生源と、該電子ビーム発生源から出射される電子ビ
ームを偏向する偏向手段と、前記電子ビーム発生源と対
向する位置に、所定のビームにより情報の記録又は再生
をする記録媒体とを設け、前記電子ビームを前記記録媒
体上に予め記録した位置情報コードの読み取りに使用す
ることを特徴とする情報記録・再生装置である。

［発明の実施例］ 本発明を第１図〜第３図に図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図においてＭＷは記録媒体であり、その上方には情
報の記録・再生・消去を行うための電子ビームＭＥＢの
発生源ＭＥＢＤが配置されている０発生源ＭＥＢＤは複
数の電子ビーム源を一次元に密に配列した要素であり、
例えば特公昭５４−３０２７４号、特開昭５４−１１２
７２号、特開昭５６−１５５２９号、特開昭５７−３８
５２８号公報等に開示されている形態と同様のものであ
る。電子ビーム発生源ＭＥＢＤは個々の電子ビームＭＥ
Ｈの電流密度を容易に変化することが可能なため、情報
の記録時或いは消去時には電流密度を高くして記録媒体
■の材質変化を生じさせ、ピッ）　ＰＩＴを形成したり
消滅させることができる。また、情報の再生時には電流
密度を低くして記録媒体Ｍにの材質変化を起こすことな
く、情報を再生することが可能である。なお記録媒体Ｍ
にの材料としては、電子ビームの照射によってアモルフ
ァスを結晶化、結晶をアモルファス化する相変化を起こ
すＧ　ｅ　（ｆｌ、５）　・Ｔ　ｅ　（５７，５）　−
Ａ　ｓ　（３１）等が用いられる。

また、電子ビーム発生源ＭＥＢＤの側部にはトラッキン
グ用電子ビーム発生源ＴＥＢＤが設けられ、この発生源
ＴＥＢＤはトラッキング用電子ビームＴＥＢを発生する
。また、電子ビーム発生源ＭＥＢＤに対してトラッキン
グ用電子ビーム発生源ＴＥＢＤと反対の側部にはアドレ
スコード読取用の電子ビーム発生源ＣＥＢＤが設けられ
、この発生源ＣＥＢＤはアドレスコード読取用電子ビー
ムＣＥＢを発生する。各電子ビームＭＥＢ　、　ＴＥＢ
　、　ＣＥＢは約０．２７１ｍ程度の径を有し、トラッ
キング用電子ビームＴＥＢ及びアドレスコード読取用電
子ビームＣＥＢの電流密度は、記録媒体Ｍに上に形成さ
れるトラッキング用スポットＴＥＢＳ及びアドレスコー
ド読取用スボッ）　ＣＥＢＳが記録媒体Ｍにの材質に変
化を生じさせない程度に低くされている。

更に記録媒体■上には、Ｘ方向を向く２木の平行な導電
体から成るトラッキング用基準パターンＰＬ、　ＰＲが
設けられ、このパターンＰＬ、　ＰＲにはトテラキング
用電子ビーム発生源ＴＥＢＯからの電子ビームＴＥＨの
照射によって電流が流れるようになっており、２本の基
準パターンＰＬ、　ＰＲの間隔は約０．１ＪＬｍである
。基準パターンＰＩ、、　Ｐ旧とは電流を導き出すリー
ド線ＬＬＬ　、　ＬＬＲが接続され、これらの出力電流
は電圧に変換され、それぞれ増幅器ＡＬ、　ＡＲを経て
差動増幅器ＤＡに接続されている。

差動増幅器ＯＡは増幅器ＡＬ、　ＡＲの出力差を増幅す
るものであり、この出力によって基準パターンＰＬ、Ｐ
Ｒを流れる電流量を比較する。差動増幅器ＩＩＡからの
出力は位相補償回路ＰＲＣを経てドライバ丁ｒＡ：Ｊに
接続されている。ドライバＴＣＤの出力は、トラッキン
グ用電子ビームＴＥＢ　、情報の記録・再生−消去用の
複数の電子ビームＷＥＢ　、アドレスコード読取用電子
ビームＣＥＢをｙ方向に同時に偏向するための均一電界
を発生する偏向電極ＴＣＰ　、　ＴＣＬに印加されてい
る。このドライバＴＣＤは基準パターンＰＬに流れる電
流が基準パターンＰＲに流れる電流より大きいときに偏
向電極ＴＣＲが正、　ＴＣＬが負になるように、差動増
幅器ＯＡの出力に応じて偏向電極ＴＣＰ　、ＴＣＬ　に
電圧を印加するようになっている。

この電圧の印加は差動増幅器ＤＡの出力に応じて。

基準パターンＰＬに流れる電流が基準パターンＰＲに流
れる電流より小さいときに偏向電極ＴＣＲが負、ＴＣＬ
が正になるようにする。また、記録媒体ＭＭ上には金蒸
着等の方法で形成され、大略としてＸ方向を向くアドレ
スコードＣＤが設けられている。

制御回路ＣＰＵから信号ＳＬＩがドライバＳＣＤに送ら
れ、ドライバＳＣＤはトラッキング用電子ビームＴＥＢ
　、　Ｗ＆の電子ビームＷＥＢ　、アドレスコード読取
用電子ビームＣＥＢをＸ方向に偏向するための偏向電極
ＳＣＩ　、　ＳＣ２を駆動するようになっている。

また、アドレスコード読取用電子ビームＣＥＢ　ｔ−Ｖ
方向に偏向するために偏向電極ＯＣＲ、ＣＣＩ、が設け
られ、これらの偏向型′ｐｉｃｃＲ、ＣＣＬは制御回路
ＣＰＵから出力される信号ＳＬ３によりドライバＣＣＤ
により駆動される。更に、アドレスコードＣＤの情報の
斜め上方には、記憶媒体Ｍにとの間に電位ＶＢが印加さ
れた二次電子検出器ＳＮＳが設けられ、その出力は増幅
器ＩＡ、デコーダＤＣＤを介して制御回路ＣＰＵに入力
されている。なお、第１図に示した殆どの構成要素は電
磁シールドされた真空容器中に収納されている。

オーブンルーズによりフィードバックをかけずに、直接
に電圧を制御して電子ビームを偏向する場合に、電子ビ
ームスポットの位置決め精度は、ドライバＴＣｒＪの精
度、分解能、外部磁界等の影響によって左右されるため
、記録媒体Ｍに上での電子ビームスポットの位置は成る
誤差範囲を持つことになるが、アドレスコードＣＤはこ
の誤差範囲よりも若干長い周期で同じアドレスコード群
が繰り返すように描かれている０例えば、第２図に示す
ように記録媒体ＭＭ上のＸ方向の有効記録長を１０ｍｍ
とし、この１０ｍｍに電子ビームＣＥＢを偏向するため
の偏向電極ＳＣ：１　、　ＳＣ２への印加電圧レンジが
±５００Ｖ、偏向電極ＳＣＩ　、　ＳＣ２に電圧を印加
するドライバＴＣＤの分解能と精度がダイナミックレン
ジの０．１％即ち±５００ｖのフルスケースに対して±
０．５ｖ、その他の誤差成分も電圧に換算して±０．３
Ｖあるとすると、総合で±０．８Ｖの電圧誤差が存在す
る。これは１０ｍｍの有効記録長さに対して、記録媒体
ＭＦＩ上で±８ｇｍの誤差範囲を持つことになるので、
アドレスコード群はこの誤差範囲よりも長い周期、例え
ば２０ｇｍの周期で繰り返して描かれている。

このアドレスコードＣＤ上をアドレスコード読取用電子
ビームＣＥＥが、ドライバｃｃｎによって偏向電極（、
ＯＬ　、　ＣＣＲ間に印加された電界により照射される
と、電子ビームＣＥＢの照射によって記録媒体Ｍにの表
面又はアドレスコードＣＤから二次電子ＳＥが放出され
る。この二次電子ＳＥは２００〜５００ｖの電圧ＶＢに
よって、シンチレータ、光パイプ、光電子増倍管から構
成される二次電子検出器ＳＮＳに導かれる。一般に、高
速の反射電子はこの低い電圧による電界には殆ど軌道を
曲げられず、入射方向近傍に反射するため、二次電子検
出器ＳＮＳはこれを避けた位置に置かれている。二次電
子検出器ＳＮＳからの出力信号は増幅器ＩＡで増幅され
、デコーダｆ］ＣｒＪを通って、読み取られた信号コー
ドがアドレスに変換される。このアドレスは制御回路Ｃ
ＰＵに入力され、制御回路ＣＰＵはこのアドレスを解釈
してアドレスコード読取用電子ビームＣＥＥを走査する
ためのドライバＣＯＤに信号ＳＬ３を、全電子ビームを
偏向電極ＳＣ：１　、　ＳＣ２間に電圧をかけることに
よってＸ方向に偏向するためのドライバＳＣＤに信号Ｓ
ＬＩを送出する。また、制御回路ＣＰＵには更に上位の
制御回路から新しいアドレスへのアクセス命令ＮＡＤＲ
が送られてくる。

このような構成において、トラッキング用ビームスボッ
）　ＴＥＢＳが基準パターンＰＩ、、　ＰＲと第３図（
ａ）に示すような関係にある場合に、基準パターンＰＬ
、　ＰＲに流れる電流を比較すると、電子ビームＴＥＢ
の照射量の多い基準パターンＰＬにより大きい電流が流
れるため、前述したように偏向型８ｉＴＣＲが正、偏向
電極丁孔が負になるように電圧が印加され、トラッキン
グ用電子ビームＴＥＢは偏向電極ＴＣＲ側に偏向され、
ビームスポットＴＥＢＳは基準パターンＰＬ側からＰＲ
側に移動する。このとき、情報の記録争再生・消去用の
複数の電子ビームＷＥＢ及びアドレスコード読取用電子
ビームＣＥＢも、トラッキング用電子ビームＴＥＨの受
ける電界２全く同じ電界の影響を受けて偏向される。

一方、トラ−、キング用ビームスポットＴＥＢＳと大漁
パターンＰＬ、　ＰＲが第３図（ｂ）に示す関係にある
場合には、基準パターンＰＬとＰＲに流れる電流を比較
した場合に、電子ビームＴＥＢの照射量の多い基準パタ
ーンＰＲにより大きい電流が流れるため、前述したよう
に偏向電極ＴＣＲが負、ＴＣＬが正になるように電圧が
印加され、トラッキング用電子ビームＴＥＢは偏向電極
ＴＣＬ側に偏向され、ビームスボッ）　ＴＥＢＳは基準
パターンＰＲ側からＰＬ側に移動する。このときも第３
図（ａ）の場合と全く同様に、情報の記録・再生・消去
に使用している複数の電子ビームＷＥＢ及びアドレスコ
ード読取用電子ビームＣＥＢはトラフキング用電子ビー
ムＴＥＢと同じ電界を受けて偏向される。

また、第３図（Ｃ）に示した状態では、差動＃！ｌ＠器
ＤＡからは信号が出力されないため、偏向電極ＴＣＰ　
、　ＴＣＬには電圧が印加されず、トラッキング用電子
ビームＴＥＢも複数の電子ビームＷＥＢもアドレスコー
ド読取用電子ビームＣＥＢも全く偏向されない。

実際には、第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）の状
態が適切に制御され、トラッキング用スボッ）　ＴＥＢ
Ｓが基準パターンＰＲ，ＰＬの中間の位置、即ち第３図
（ｅ）の状態になるように維持される。

本実施例においては、ビームスポットＴＥＢＳの径の１
／Ｉ　Ｏ，即ち０．０２ＪＬｍφ程度の高精度でトラッ
キング用電子ビームＴＥＢを基準パターンＰＬ、　ＰＲ
に沿って走査することが可能である。従って、トラッキ
ング用電子ビームＴＥＢと全く同じ電界を受けている複
数の電子ビームＭＥＢ及びアドレスコード読取用電子ビ
ームＣＥＢも、トラッキング用電子ビーム丁ＥＢと同じ
精度で走査を行うことになり、基準パターンＰＬ、　Ｐ
Ｒを基準に記録されたピッ）　ＰＩ丁を、再生時或いは
消去時にも基準パターンＰＬ、　ＰＲをトラッキング用
電子ビームＴＥＢで走査することにより、極めて正確に
トレースすることが可能である。

このようなトラッキング制御のもとで、制御回路ＣＰυ
に新しいアドレスへのアクセス命令ＮＡＤＲカもたらさ
れると、制御回路ＣＰＵは直ちに新しいアドレス値に相
当する偏向を全ての電子ビームＴＥＢ　、　ＭＥＢ　、
　ＣＥＢに与えるための電圧を、偏向電極ＳＣＩ　、　
ＳＣ２間に印加するようにドライバＳＣＤに指示する０
例えば、１６進法で新しいアドレス値が６００ＦＯでそ
れに対応する電圧が３５０７であれば、ドライバＳＣＤ
は偏向電極ＳＣＩ　、　ＳＣ２間に３５０ｖを印加する
が、前述したように実際には誤差が最大でアドレスコー
ド１周期の１６／２０＝０．８Ｖ存在する。第２図を例
にとって説明すれば、３５０Ｖを印加しても、電子ビー
ムＣＥＢは６００ＥＡから６００Ｆ６の範囲に存在する
が。

６００ＦＯをダイレクトにアクセスする保証はない、そ
こで、次に制御回路ＣＰＵはドライバＣＣＤに対してア
ドレスコード読取用電子ビームＣＥＢが、アドレスコー
ド（Ｄ上を走査するように偏向電極ＣＣＬ　、　ＣＣＲ
間に電圧を印加するよう指示する。電子ビームＣＥＨの
走査によって放出された二次電子ＳＥは、二次電子検出
器ＳＮＳにより検出され、デコーダＤＣＤによってアド
レス値に変換されるが、第２図の例ではコードは１６種
類しかなくアドレス値０からＦに対応している。例えば
、デコーダＩ］ＣＤからＣというアドレス値が得られる
と、制御回路ＣＰυはアドレスを６００ＥＣと解釈して
ドライバＳＣＤによって偏向電極ＳＣＩ　、　ＳＣ２間
に更に電圧をΔＶだけ印加して電子ビームＣＥＢを６０
０ＦＯへ近付く方向に偏向する。デコーダＤＣＤからの
入力としてアドレス値Ｃを受は取った制御回路ＣＰＵが
アドレスを６００ＥＣと解釈して、６００ＦＣと誤らな
い理由はアドレスコードＣＤの繰り返し周期を電子ビー
ムの位置決め誤差範囲より長くとったため、第２図を例
にとれば３５０ｖを印加した場合に、可能性のあるアド
レスは６００ＥＡ〜６００Ｆ６までで６００ＦＣは含ま
れないからである。

また本実施例では、トラッキング用ビームを電子ビーム
ＴＥＢとしたのみならず、情報の記録・再生令消去を行
うビームＷＥＢ及びアドレスコード読取用ビームＣＥＢ
をも電子ビームとしたため、トラッキング用電子ビーム
ＴＥＢを偏向する手段により、容易にビームの偏向を行
うことができる。更に電子ビームは個々に偏向手段を必
要としないため、高密度に複数個配列することが容易で
ビームの高密度化を行うことができ、高速、高密度な記
録が可能となる。また、本実施例ではトラッキング用型
子ビーム発生源丁ＥＥＤと複数の電子ビーム発生源ＭＥ
日りとアドレスコード読取用電子ビーム発生源ＣＥＢＤ
とを説明の都合上別々の要素としたが、複数の電子ビー
ムを発生する１つの素子において、その１本又は数本の
電子ビームをトラッキング用、更に１本又は数本の電子
ビームをアドレスコード読取用、残りを情報の記録φ再
生・消去用に使用するという形態とすることも可能であ
る。

また本実施例では、電子ビームを電界により偏向する例
について説明したが、磁界による偏向によっても全く同
じ効果が得られることは云うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る情報記録・再生装置に
よれば、オープンルーズによる電圧印加とアドレスコー
ドの読み取りという２つの動作を順次行うことにより、
従来にない高速かつ高精度なアドレスアクセスが可能と
なる。また、記録媒体上のアドレスコードを成る周期で
繰り返し使用するように構成したため、アドレスコード
長が短くなり、アドレスコード読み取り時間の短縮、記
録媒体上でアドレスコードの占める面積を減少できると
いう効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る情報記録・再生装置の一実施例の
構成図、第２図はアドレスコードの説明図、第３図はト
ラッキング用基準パターンと電子ビームスポットの関係
図、第４図は従来例の電子ビームを用いたメモリの構造
図である。 符号ＭＭは記録媒体、ＨＥＲＤ、　ＴＥＢＤ、　ＧＥＢ
Ｄは電子ビーム発生源、ＴＣＬ　、ＴＣ：Ｒ、ＳＬ：１
　、　ＳＣ２、ＣＣＬ、ＣＣＲは偏向電極、ＣＤはアド
レスコード、ＳＮＳは二次電子検出器である。 特許出願人　　　キャノン株式会社 ゴ工 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子ビーム発生源と、該電子ビーム発生源から出射
   される電子ビームを偏向する偏向手段と、前記電子ビー
   ム発生源と対向する位置に、所定のビームにより情報の
   記録又は再生をする記録媒体とを設け、前記電子ビーム
   を前記記録媒体上に予め記録した位置情報コードの読み
   取りに使用することを特徴とする情報記録・再生装置。 ２、位置情報コードの読み取りに使用する電子ビームを
   走査するための偏向手段を別個に設けた特許請求の範囲
   第１項に記載の情報記録・再生装置。 ３、記録媒体上に同一の位置情報コード群を所定の長さ
   で繰り返し設けた特許請求の範囲第２項に記載の情報記
   録・再生装置。 ４、前記位置情報コードの読み取りは前記位置情報コー
   ドから発生する二次電子を検出して行うようにした特許
   請求の範囲第１項に記載の情報記録・再生装置。