BRPI0718960A2 - Meio de armazenamento ótico e aparelho respectivo para a gravação e/ou a leitura de dados - Google Patents

Description

"MEIO DE ARMAZENAMENTO ÓTICO E APARELHO RESPECTIVO PARA A GRAVAÇÃO E/OU A LEITURA DE DADOS"

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um meio de armazenamento ótico, mais especifi- camente a um disco ótico que usa um efeito de estrutura de super resolução de campo pró- ximo para armazenamento de dados com uma alta densidade de dados em uma região de leitura somente, a refere-se ainda a um aparelho para a gravação e/ou a leitura de dados a partir de um meio de armazenamento.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os meios de armazenamento ótico são meios em que os dados são armazenados de um modo que pode ser lido oticamente, por meio de um feixe de laser, por exemplo, e é usado um fotodetector integrado ao laser dentro de um captador para a detecção da luz re- fletida do feixe de laser durante a leitura dos dados. Com o passar do tempo, tornou-se co- nhecida uma grande variedade de meios de armazenamento ótico, que são operados com comprimentos de onda de laser diferentes e que têm tamanhos diferentes para proporcionar capacidade de armazenamento desde abaixo de um Gigabyte até 50 Gigabytes (GB). Os formatos incluem formatos de leitura somente, tais como os CDs de áudio e os DVDs de vídeo, meios óticos de uma única gravação tais como CD-R e DVD-R, DVD+R assim como formatos regraváveis tais como CD-RW, DVD-RW, DVD+RW e DVD-RAM, por exemplo. Os dados digitais são armazenados nestes meios ao longo de trilhas em uma ou mais camadas dos meios.

O meio de armazenamento com a mais alta capacidade de dados atualmente é o disco Blu-Ray (BD), que permite que se armazenem 50 GB em um disco de camada dupla. Os formatos disponíveis são atualmente os discos BD-ROM de leitura somente, BD-RE re- gravável e BD-R de uma única gravação. Para a leitura e a gravação de um disco Blu-Ray, é usado um comprimento de onda de laser de 405 nm. No disco Blu-Ray é usado um passo entre trilhas de 320 nm e um comprimento de marca de 2T a 8T + 9T, em que T é o compri- mento do canal em bits, e que corresponde a um comprimento de marca mínimo de 138-160 nm. O disco BD-RE regravável é baseado em uma tecnologia de mudança de fase que compreende uma camada de mudança de fase, que usa, por exemplo, um composto de AgInSbTe ou GeSbTe. Informações adicionais sobre o sistema de disco blu-Ray são dispo- níveis do grupo Blu-Ray por meio da Internet: www.blu-ravdisc.com.

Novos meios de armazenamento ótico com uma estrutura de super resolução de campo próximo (Super-RENS) oferecem a possibilidade de se aumentar a densidade de dados do meio de armazenamento ótico de um fator de quatro em uma dimensão em com- paração com o disco Blu-Ray. Isto é possível devido a uma estrutura ou camada denomina- da Super-RENS, que é colocada sobre uma camada de dados do meio de armazenamento ótico, e que reduz significativamente o tamanho efetivo de um ponto de luz usado para a leitura do meio de armazenamento ótico ou gravação nele. A camada de super resolução é também denominada uma camada de máscara, pois ela é disposta sobre a camada de da- dos e somente a parte central de alta intensidade de um feixe de laser pode penetrar na camada de máscara.

O efeito Super-RENS permite que se gravem e se leiam dados armazenados em marcas de um disco ótico, que têm um tamanho abaixo do limite de resolução de um feixe de laser usado para a leitura ou gravação dos dados no disco. Conforme se sabe, o limite de difração da resolução do feixe de laser é de aproximadamente lambda/(2 χ NA), em que Iambda é o comprimento de onda e NA é o orifício numérico da lente da objetiva do captador ótico.

Um disco ótico Super-RENS que compreende uma estrutura de super resolução de campo próximo formada de um óxido metálico ou de um composto polimérico e uma cama- da de mudança de fase formada de um material de mudança de fase à base de GeSbTe ou AgInSbTe para a gravação de dados e a reprodução de dados, é conhecido de WO 2005/081242 e de US 2004/0257968. Outros exemplos de meios óticos de super-resolução são descritos em WO 2004/032123 e por Tominaga et al., Appl. Phys. Lett. Vol. 73, No. 15, 12 de outubro de 1998.

Para DVDs replicados, é conhecida a prática de se gravar um código individual em uma região definida de uma área interna de introdução, conhecida como uma área de corte por ruptura (BCA), conforme descrito no Anexo K da especificação física de DVD. A BCA é criada por um laser muito poderoso, por um laser de ND:YAG ou de CO2, por exemplo, que queima e escurece o alumínio ou outra camada metálica refletora na área interna respectiva do DVD pré-gravado. As marcas criadas por este método são listras, tendo aproximadamen- te 10 micra de largura por 1200 micra de comprimento e fornecem um código na forma de um código de barras, que contém até 188 bytes.

Os aparelhos de reprodução de DVD podem ler o código de BCA girando a uma ve- locidade angular constante (1440 rpm), deslocando o captador ótico até a área BCA, con- centrando-se na superfície dos dados, e usando um circuito de decodificação especial para a decodificação do sinal de código de barra de freqüência muito mais baixa em comparação com o sinal de dados de HF de um DVD normal. Um código específico na área de corte por ruptura pode ser usado para sistemas de serialização ou de proteção contra cópias.

SUMÁRIO BREVE DA INVENÇÃO

O meio de armazenamento ótico de acordo com a presente invenção compreende uma região de leitura somente e uma região gravável. A região de leitura somente inclui pelo menos uma camada de substrato, uma camada de dados e uma camada de máscara for- mada para fornecer um efeito de super resolução de campo próximo, sendo estas camadas dispostas em forma de uma pilha de camadas. A região gravável compreende pelo menos uma camada com uma estrutura de trilhas para fornecer uma informação das trilhas para um captador e a camada de máscara conforme fornecido para a região de leitura somente, co- brindo esta camada a camada contendo a estrutura de trilhas para usar a camada de mas- cara em forma de camada de dados da região gravável. A estrutura de trilhas da região gra- vável é projetada para dados de gravação com uma densidade de dados que é inferior á densidade de dados da região de leitura somente. A camada de máscara compreende em uma modalidade preferida um material de mudança de fase para proporcionar o efeito de super resolução de campo próximo.

O meio de armazenamento ótico é especificamente um disco ótico, e em uma mo- dalidade preferida, a região gravável consiste em uma região interna do disco ótico, uma área reservada, por exemplo, que não contém nenhum dado de leitura somente. Um disco ótico deste tipo dá, portanto, a um usuário a possibilidade de gravar qualquer dado específi- co a usuário no disco ótico que compreende dados de leitura somente (disco ROM).

O aparelho para a gravação e/ou a leitura de dados a partir do disco ótico compre- ende uma unidade captadora que emite um feixe de laser para a leitura de dados a partir da região de leitura somente com a camada de super resolução de campo próximo do meio de armazenamento ótico, e usa este feixe de laser para a gravação e/ou a leitura de dados na camada de dados da região gravável. A unidade captadora compreende especificamente um captador do tipo de disco Blu-ray com um comprimento de onda de 405 nm de acordo com o sistema de disco Blu-ray, e que tem uma potência suficiente para a leitura de dados a partir da camada de dados ROM proporcionando um efeito de super resolução de campo próximo (Super-RENS).

O meio de armazenamento ótico é, em uma modalidade preferida, um disco ROM Super-RENS que compreende uma estrutura de trilhas na região gravável que tem uma estrutura sulcos/elevações ou uma estrutura de cavidades impressas para fornecer a infor- mação das trilhas, e o passo entre trilhas da estrutura de trilhas está em correspondência com o passo entre trilhas do sistema de disco Blu-ray. O passo entre trilhas da camada de dados da região de leitura somente está, com vantagem, também de acordo com o sistema de disco Blu-ray para a leitura dos dados da camada de dados com um captador de sistema Blu-ray por utilização de um efeito Super-RENS.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

As modalidades preferidas da invenção serão agora explicadas com mais detalhes a título de exemplo com referência a um desenho esquemático que mostra:

A Figura 1 representa uma parte de um meio de armazenamento ótico compreen- dendo uma camada de dados ROM e uma camada de máscara de super resolução em uma seção transversal. DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS O meio de armazenagem 1 mostrado na figura, nesta modalidade um disco ótico, compreende uma primeira região de leitura somente com uma camada de substrato 2, uma camada de policarbonato, por exemplo, que representa a camada base, em que é disposta uma camada de dados 3. A camada de dados 3, uma camada de dados comprimidos, com- preende dados de leitura somente (ROM), sendo a camada disposta em forma de uma es- trutura de cavidades impressas com um revestimento metálico refletor, por exemplo. Sobre a camada de dados 3, é disposta uma camada de máscara 4, que compreende, por exem- plo, um material de mudança de fase para proporcionar um efeito de super resolução de campo próximo. Além disso, podem ser usados outros materiais para proporcionar o efeito de super resolução de campo próximo. Pode ser usado como material de mudança de fase um composto de AgInSbTe ou GeSbTe, por exemplo. A figura mostra o disco ótico 1 em uma seção transversal da primeira região.

Abaixo e acima da camada de máscara 4 são dispostas com vantagem camadas de proteção 5 que compreendem, por exemplo, os materiais sulfeto de zinco e dióxido de silí- cio: ZnS-SiO2. Estas camadas 2-5 são dispostas em forma de uma pilha e são cobertas por uma camada de cobertura 6 para uma proteção do disco ótico 1. Para a leitura dos dados da camada de dados 3, um feixe de laser é disparado do topo da figura, penetrando em primei- ro lugar a camada de cobertura 6. O disco ótico 1 compreende ainda uma segunda região, uma região gravável, e

uma camada com uma estrutura de trilhas para proporcionar uma informação das trilhas para um captador ótico, não mostrada na figura. A camada com a estrutura de trilhas é tam- bém coberta pela camada de máscara 4. Como a camada de máscara 4 compreende um material de mudança de fase, esta camada é aplicada e usada na segunda região em forma de uma camada de dados graváveis. A região de regravação é, com vantagem, uma área reservada do disco ótico 1, uma região interna, por exemplo. A estrutura de trilhas compre- ende especificamente uma estrutura de sulcos/elevações ou uma estrutura de cavidades impressas para proporcionar a informação das trilhas. A região regravável pode compreen- der especialmente também uma estrutura de camadas conforme usada para um disco gra- vável Blu-Ray (BD-RE disco).

A região de leitura somente do disco ótico 1 é um disco do tipo ROM Super-RENS, por exemplo, que foi projetado para a leitura de dados com um captador do tipo de Blu-ray para a leitura dos dados ROM. A densidade de dados da camada de dados 3 pode ser, por- tanto, disposta com uma densidade de dados sendo pelo menos de um fator de três ou qua- tro acima da dos discos Blu-Ray atuais.

Para proporcionar um efeito de super resolução de campo próximo dos materiais de mudança de fase da presente invenção, tais como AgInSbTe ou GeSbTe1 é suficiente uma potência de laser de aproximadamente 1 miliwatt (mW), especialmente dentro de uma faixa de 0,1 - 5 mW, dependendo da velocidade de rotação do disco ótico, quando se emprega um diodo de laser azul de 405 nm. Portanto, a mesma camada de mudança de fase pode ser usada para o meio de armazenamento ótico que é aplicada na região de leitura somente em forma de uma camada de máscara para a camada de dados, para uma aplicação na região gravável do meio de armazenamento ótico como a camada de dados. Para as duas regiões, é vantajoso se empregar um captador que utiliza o mesmo comprimento de onda de laser, especialmente de um laser azul com um comprimento de onda de 405 nm.

É fato conhecido que as localizações de materiais de mudança de fase deste tipo mencionadas acima permanecem em uma fase cristalina, quando iluminadas com uma po- tência de laser como a necessária para proporcionar o efeito de super resolução de campo próximo. Portanto, com uma potência de laser ligeiramente maior, tal como da ordem de 1 - mW, também pode ser gravada uma trilha de dados no material de mudança de fase que for disposto na região gravável do meio de armazenamento ótico na forma de marcas amor- fas.

A região de leitura somente do meio de armazenamento ótico pode ter, por exem- plo, cavidades impressas específicas que proporcionam as informações de dados da cama- da de dados, que tem um passo entre trilhas, que é utilizado também para a estrutura de trilhas da região gravável. Mais especificamente, pode ser usado um passo entre trilhas de 320 nm de acordo com o sistema de disco Blu-Ray tanto para a região de leitura somente e a região gravável. A informação das trilhas da região gravável tem que ser suficientemente grande para poder ser lida e ser gravada sem usar um efeito de super resolução de campo próximo.

Para a região de leitura somente pode ser usada alternativamente uma estrutura de sulcos/elevações para oferecer as trilhas a um captador, com um passo entre trilhas de 320 nm, por exemplo. Esta estrutura de sulcos/elevações pode ser usada então também para a região gravável como a estrutura de trilhas. O comprimento de marca dos dados que podem ser gravados na região gravável é, naturalmente, maior do que o comprimento de marca dos dados presentes na região de leitura somente, pois o efeito de super resolução de campo próximo não é aplicado na região gravável. O comprimento de marca dos dados da região gravável pode estar em correspondência com o comprimento de marca padrão de 2T do sistema de disco Blu-ray, por exemplo, ou pode ser maior.

Para a leitura dos dados na região gravável, tem que ser usada uma potência de laser baixa para não destruir os dados que estão incluídos na camada de mudança de fase, especialmente uma potência de laser abaixo de 1 mW, dependendo da velocidade de rota- ção do disco ótico. A potência de laser para a leitura dos dados da região gravável pode corresponder, por exemplo, à de uma potência de laser conforme usada para os discos BD- RE da presente invenção. Mais especificamente, a unidade captadora pode usar uma po- tência de laser dentro de uma faixa de 0,5 - 5 mW para a leitura dos dados da região de lei- tura somente, dentro de uma faixa de 1 - 5 mW para gravar dados sobre a região gravável, e uma potência de laser abaixo de 1 mW para a leitura de dados na região gravável, cada uma para a rotação de disco de uma única velocidade. A unidade captadora pode usar a mesma potência de laser para a leitura dos dados da região de leitura somente e para gra- var de dados na região gravável.

Em um outro aspecto da invenção, o material de mudança de fase da região de lei- tura somente pode ser utilizado para gravar dados adicionais na camada de máscara 4. O passo entre trilhas da camada de dados de leitura somente então tem que se encontrar na faixa de 320 nm, ou acima dela. Neste caso, pode também ser usada uma unidade captado- ra de Blu-Ray para se gravar os dados, quando são usadas as marcas com um comprimen- to de marcas de acordo com um BD-RE para gravar os dados. Naturalmente esta informa- ção é perdida quando a unidade captadora lê os dados de leitura somente da camada de dados, mas a gravação de dados adicionais na camada de máscara 4 poderia ser uma ca- racterística interessante para um usuário para fornecer rótulos individuais para partes espe- ciais da região de leitura somente. Um usuário, por exemplo, pode usar um tal rótulo para a última seqüência vista de um filme, sendo o rótulo conservado quando o disco é trocado, o que permite que o usuário encontre rapidamente o local de onde ele quer continuar a ver o filme.

Um aparelho para a gravação e/ou a leitura de dados de um disco de armazena- mento ótico 1 compreende uma unidade captadora que dispara um feixe de luz com uma intensidade suficiente para a leitura de dados a partir da região de leitura somente por utili- zação de um efeito de super resolução de campo próximo, e uma intensidade sendo sufici- ente para a gravação de dados na camada de dados da região gravável. O captador, por exemplo, pode usar uma potência de luz de laser dentro de uma faixa de 0,5 - 5 mW para leitura dos dados da região de leitura somente, uma potência de luz de laser dentro de uma faixa de 1 - 5 mW para gravar dados na região gravável e uma potência de laser abaixo de 1 mW para ler os dados na região gravável, cada uma delas para uma rotação de uma única velocidade de disco. Para tal fim, pode ser usada uma unidade captadora especialmente uma que compreende um captador de disco Blu-Ray de acordo com o sistema de disco Blu- Ray. O captador usa, especialmente, o mesmo comprimento de onda de laser para a região de leitura somente assim como para a região gravável.

O aparelho compreende ainda meios para o reconhecimento da região de leitura somente no disco ótico, para o qual é provida uma intensidade de laser suficiente para a utilização de um efeito de super resolução de campo próximo, e meios para o reconheci- mento de uma região gravável no disco ótico para gravar dados na região gravável com uma densidade de dados, que é inferior à densidade de dados da região de leitura somente. Por este motivo podem ser incluídos bits de controle e de informação no início da região de leitu- ra somente e da região gravável, ou para as duas regiões na trilha interna do disco ótico.

O meio de armazenamento ótico que compreende dados em uma região de leitura somente de acordo com a presente invenção proporciona, portanto, a possibilidade para um usuário ou um fabricante armazena dados adicionais para diversas aplicações no meio de armazenamento. Além disso, modalidades da invenção podem ser introduzidas pelos versa- dos na técnica sem que haja desvio do espírito e âmbito da invenção. A invenção não é es- pecialmente limitada para uso com uma unidade e captadora compreendendo um captador do tipo de disco Blu-Ray. A invenção, portanto, incide nas reivindicações apensas ao pre- sente documento.

Claims (12)

1. Meio de armazenamento ótico, CARACTERIZADO pelo fato de que compreen- de: uma região de leitura somente com uma camada de substrato (2), uma camada de dados (3) e uma camada de máscara (4) para proporcionar um efeito de super resolução de campo próximo, dispostas em forma de uma pilha de camadas (2-4), e uma região gravável que compreende uma camada com uma estrutura de trilhas para proporcionar uma informação das trilhas, sendo a estrutura de trilhas coberta pela ca- mada de máscara (4) para uso da camada de máscara (4) como a camada de dados da região gravável, sendo a estrutura de trilhas projetada para se gravar dados com uma den- sidade de dados que é inferior à densidade de dados da região de leitura somente.

2. Meio de armazenamento ótico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a densidade de dados da região de leitura somente se encontra abaixo do limite de resolução óticas de um pick-up ótico correspondente e pelo fato de que a densidade de dados da região gravável se encontra acima do limite de resolução ótica do pick-up ótico.

3. Meio de armazenamento ótico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio é um disco ótico (1) e pelo fato de que a região gravável é uma área reservada do disco ótico (1), especialmente uma região interna do dis- co ótico (1).

4. Meio de armazenamento ótico, de acordo com uma das reivindicações 1, 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de trilhas da região gravável compreende uma estrutura de sulcos/elevações ou uma estrutura de cavidades impressas para propor- cionar os dados das trilhas, e pelo fato de que o passo entre trilhas da estrutura de trilhas está em correspondência com o passo entre trilhas do sistema de disco Blu-ray.

5. Meio de armazenamento ótico, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de trilhas compreende uma estrutura de cavidades impressas, e o comprimento da cavidade da estrutura de cavidades impressas está em correspondência com o comprimento de marca padrão de 2T do sistema de disco Blu-ray ou é maior do que ele.

6. Meio de armazenamento ótico, de acordo com uma das reivindicações 3-5, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo entre trilhas da camada de dados (3) da região de leitura somente está de acordo com o sistema de disco Blu-ray, para a leitura dos dados da camada de dados (3) com um captador Blu-ray por utilização de um efeito Super-RENS.

7. Meio de armazenamento ótico, de acordo com uma das reivindicações 1-6, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de máscara (4) da região de leitura somente e a camada de dados da região gravável consistem no mesmo material, em um material de troca de fase tal como AgInSbTe ou GeSbTe1 por exemplo.

8. Aparelho para a gravação e/ou a leitura de dados a partir de um disco ótico de acordo com uma das reivindicações 3-7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma unidade captadora que emite um feixe de laser para a leitura de dados provenientes da região de leitura somente com a camada de super resolução de campo próximo do meio de armazenamento ótico, e usa o feixe de laser para a gravação e/ou a leitura de dados na ca- mada de dados da região gravável.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade captadora usa para a leitura dos dados da região de leitura somente uma luz de laser cuja intensidade é suficiente para a leitura de dados provenientes da região de leitura somente por utilização de um efeito de super resolução de campo próximo e usa uma inten- sidade que é suficiente para gravar dados na camada de dados da região gravável.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade captadora usa para a leitura dos dados da região de leitura somente uma potência de luz de laser dentro de uma faixa de 0,5 - 5 mW, usa para inscrever dados na região gravável uma potência de luz de laser dentro de uma faixa de 1 - 5 mW, e usa uma potência de laser abaixo de 1 mW para a leitura dos dados na região gravável, cada um pa- ra uma rotação de disco de velocidade única.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, 9 ou 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade captadora compreende um captador do tipo do disco Blu-ray de acor- do com o sistema de disco Blu-ray e pelo fato de que o captador usa o mesmo comprimento de onda de laser para as duas regiões.

12. Aparelho, de acordo com uma das reivindicações 8-11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende meios para reconhecer uma região de leitura somente no dis- co ótico, para a qual tem que ser emitido um laser de intensidade suficiente para a utilização de um efeito de super resolução de campo próximo, e meios para o reconhecimento de uma região gravável sobre o disco, compreendendo a região gravável uma camada com uma estrutura de trilhas para fornecer uma informação das trilhas, para inscrever dados na região gravável com uma densidade de dados que é inferior à densidade de dados da região de leitura somente.