JP2004528674A - 光学データ保存媒体及びその使用 - Google Patents

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Abstract

光学データ保存媒体(20)は、保存データを示すマークのトラック(4)を有する表面領域を伴う基板(1)を有している。情報は走査型放射ビーム(10)により読み取り可能である。反射層(2)が存在し、放射ビーム(10)を反射する。この媒体は、放射ビーム(10)の反射率が50%以上である。反射層(2)は、Al100−yなる化学的の化合物を備えている。ここで、Alはアルミニウムとし、XはGe及びSiのみからなる群から選択された要素とし、yは5よりも大きく35よりも小さいとし、かつyは前記Xの原子分率の百万分率を示すとする。反射層(2)は、放射ビームの吸収性を有し、識別記号(6、6‘)に関し、制御された除去可能な記録又は固体位相変化記録を可能としている。

Description

【0001】
本発明は、光学データ保存媒体に関し、走査型放射ビームにより読み取り可能な保存データを示すマークのトラックを持つ表面領域を有する基板、及び放射ビームを反射する反射層を備えており、この媒体は、さらに50%以上の放射ビーム反射性を有している。
【0002】
また、本発明は、識別記号を読み取るためのこのような光学データ保存媒体の使用に関する。
【0003】
導入部で述べたタイプの光学データ保存媒体の具体例は、米国特許第4、961,077号明細書にて公知である。この特許において、データはこの光学データ保存媒体と放射ビームとの相互作用を介して保存される。この媒体は、情報をこの媒体上に保存することにより製造され、一般に、ポリカーボネート基板に形成されたエンボス加工された凹部又はピットの形で製造される。反射層は、このポリカーボネート基板上に堆積され、放射ビームは、この反射層上に集束される。このタイプの媒体は、ディスクに関する具体例において、読み取り専用メモリ(ROM)ディスクなどとして頻繁に参照される。光学データ保存媒体に保存された情報に関するコピープロテクションセキュリティーを供するため、以下媒体として参照すると、識別記号を有する媒体を供するための技術が必要とされている。光学的に読み取り可能なパターンは、媒体の記録層のデータ記録領域の外側に書き込まれる。このパターンは、視覚にて読み取り可能であり、あるいは、機器により読み取り可能であり、かつ識別記号として機能させてもよい。この識別記号は、光学ディスクなどのすべての媒体の一部に適用される。識別記号は、例えば、シリアル番号を示すバーコードであってもよい。さらにシリアル番号、ロット番号、小売店識別、供給者情報、修飾パターン、名前、署名、巻及び号番号、版番号、日時及びこれらと同様のものを含む。コピープロテクトされた内容の記録中、このデータは、この識別記号に基づくキーにより暗号化される。これにより、いわゆるビットコピーやディスクの複製を防止する。
【0004】
米国特許第4,961,077号明細書において、ROMディスクの非情報領域に対して光学的に読み取り可能なパターンを固定する方法が述べられている。反射性金属層中に、この光学的な読み取り可能パターンに一致した凹部のシリーズを形成すべく、YAGレーザーなどの比較的高出力のレーザービームを使用する。この反射層は、例えば、Al、Pt、Au、Ag及びCuなどで製造されてもよい。これら金属は、比較的高い光学反射性を有し、したがってレーザー光の吸収性が低い。0.1から0.3mmの厚みを有する透過性防護層は、通常この反射層を覆っている。
【0005】
このパターンは、反射層の材料を部分的に除去することにより不可逆に形成され、完全蒸着、あるいは融解金属を放射ビーム中心部から半径方向の外側への放出又はフロー、あるいはこれらの組合せなどのアブレーションにより書き込まれる。金属残留物が再堆積又は再凝集する際、あるいは、融解金属が激しく広がる際、近接層におけるデブリスやダメージが引き起こされる可能性がある。防護コーティングは通常、紫外光や熱を用い硬化することにより固形化されるスピンコートされた透過性樹脂である。このマーキング工程は、レーザービームのエネルギレベルに極端に感受的であり、エネルギレベルが小さすぎると、十分な識別記号を供することができない。一方で、エネルギレベルが高すぎると、防護カバー層や基板を破壊してしまう。米国特許第5,671,202号明細書では、硬化する前にあるいは、それ自身に防護オーバーコートを適用する前に、反射層あるいは防護コーティングに対して識別記号を適用することにより、防護コーティングの破損に対抗できることを述べている。
【0006】
公知の媒体に関する欠点は、識別信号を書き込むために必要とされるレーザーなどの放射ビーム出力が比較的高いことであり、比較的高価な高出力放射ビーム源が必要となる。吸収される放射の最適量を制御することは困難である。さらに、反射層のアブレーションは記録される情報領域においてデブリスが堆積されるという問題を生じる可能性がある。このことにより、情報の読出し中にノイズレベルが増加する可能性がある。
【0007】
本発明の目的は、比較的低出力の放射ビームを用い、制御された様式にて、識別記号を書き込むために適した、導入部にて述べた種の反射層を有する光学データ保存媒体を供することである。
【0008】
この目的は、Alはアルミニウム、Zは、Ge及びSiのみからなる群から選択された要素、yはXの原子分率であって、5から35であるとして、反射層が、Al100−yの式で示される合金を備えることにより達成される。
【0009】
Ge又はSiが存在することにより、反射層における放射ビーム出力の吸収性は比較的高くなる。反射層上に集束されるレーザーなどの放射ビーム源を使用した場合、焦点における吸収エネルギは、急速に反射層の温度を上昇させてもよい。集束放射ビームの出力密度及び反射層の特性に依存して、材料の温度上昇や、固体、融解、蒸発状態の変化や放出などを起こしてよい。第1の場合において、融点よりも低い温度にて材料が加熱される場合、アモルファスから結晶へと至るなどの固体の変化が起こさせてもよく、結晶性識別記号が反射層の曝露領域に形成される。第2の融解材料の場合、放射ビーム出力の消灯あるいは移動の後、急速に冷却される。反射層材料のクエンチングが起こり、反射層の曝露領域にてアモルファスの識別記号の形成が起こる。その他の場合、反射層中に、識別記号の凹部又はへこみを形成する。これらすべての識別記号は、周囲の固形状態や凹部又はへこみの深さに依存して、これら周辺部とは異なる可能性のある光学的反射を示す。これにより、この識別記号は、光学的読み取り手段又は視覚的な手段により識別可能となり、後者(つまり視覚的手段)の場合、この識別記号は大きすぎるものである。容易に識別され、識別記号のない領域と比較して10%以上なる反射率の差が得られてもよい。yが35以上である場合、反射層における反射率は、50%以下であって、現存する光学的ディスクの標準品に関する適合性の問題を生じる可能性がある。yが5以下である場合、反射層における放射ビームの吸収性は比較的小さく、制御された様式にて行われる識別記号の書込は、相対的に困難となる。
【0010】
一つの実施例において、XはGeなる要素である。Geは、広く利用されている材料であり、例えばスパッタリングなどによりAlと組み合わせて適用することが容易である。
【0011】
一つの好適実施例において、y値は16以下である。これは、反射層における放射ビームの反射率が70%であるという利点を有し、この70%という値は、CDレッドブック基準にて適合可能とすべく必要とされている。この基準は、ブランク領域が70%以上のCDオーディオディスク又はCD−ROMディスクにおいて、ダブルパスにて測定される反射性及び基板透過性を要求している。レッドブック基準に従ったCDシステムでは、770から830nmの放射ビーム波長に最適化されており、例えば、放射源として、780nmの半導体レーザーを使用してもよい。現在の開発は、例えば680あるいは405nmの短波長を有する放射ビームを使用した光学的記録システムに関して向けられている。これらの短波長の使用は、明らかに、本発明の狙いから外れたものではない。
【0012】
好ましくは、この反射層は、10から100nmの範囲の厚みを有している。反射層が例えば10nmよりも薄い場合、その光学的透過性は、高すぎるものであり、この反射層における反射率は低すぎることになる。例えば、100nmよりも厚い層は、より高価なものとなる。なぜなら、その製造時間や材料コストが不必要に増大するからである。より多くの厚みを有する層は、最大で100nmの厚みを有する層における利点を有しておらず、これは、一般に、すでに完全に光学的に閉鎖されている。
【0013】
その他の実施例において、識別記号は、反射層に存在しており、放射ビーム反射値を有するこの識別記号は、反射層における非マーク領域の放射ビーム反射値とは異なっている。この媒体の製造中、媒体に識別記号を設けてもよく、この識別記号は、比較低出力で安価なレーザーを用いて書き込まれてもよい。この識別記号は、製造されるディスクとは異なる唯一の番号であってもよく、あるいはディスク上に存在するデータ内容に対する識別性を示す、より一般的な番号であってもよい。通常このような識別番号は、バーコード形式あるいは人に読み取り可能な番号などのデータ領域が始まる場所における半径内部に配置されている。この識別番号は反射性を有し、周囲とは異なっており、したがって、装置や人の視覚により光学的に読み取られてもよい。
【0014】
その他の実施例において、この識別記号は、マークのトラック間に存在している。比較的低い変調に起因して、CDデータマークの変調と比較して、この識別記号は、CDデータのマークのトラック間にて書き込まれかつ読み取られてもよい。ROM応用例において、このマークは、物理的くぼみであるピットをしばしば備えている。トラック間のこの領域は通常、「オンランド」として参照される。この書込は、例えば、レコーダにてCDディスクを製作する間に行われてもよく、「オンランド」記録に適している。トラック間に存在する識別記号の読出しは、一般に、「オンランド」モードにて追跡する、例えば集束レーザーなどの放射ビームスポットにて行われるべきである。「オンランド」読出し特性は、例えばCDプレーヤなどのCD再生装置にて比較的簡単に実行することができる。「オンランド」トラック間に書き込まれた識別記号を有するという利点は、CDデータ領域の外側に余分な円周スペースを必要とせず、識別記号が書き込まれるこのデータ領域内の比較的小さい円周領域を使用する。トラッキングモードにて識別記号が書き込まれ、かつ読み出されるためである。理論的には、例えば互いに接する二つのトラック間の一周期などの識別記号の「オンランド」書込で十分である。この方法において、この識別記号は、人間の視覚によってほとんど認識不可能である。このような一周期の識別記号の読出しは、機器で実施されるべきである。CDデータにおける識別記号の書込とトラックの読出しとの可能性のある緩衝は、マークのトラックは存在するが内容が存在しない領域に識別記号を書き込むことにより最小限にとどめられてもよい。市場のCDディスクのほとんどは、全範囲にわたって再生データ長を含んでいない。ディスクに表面的な外観を良好にすべく、通常、CDの外周部分には、実際の内容を有しないCDトラックのみが存在している。この領域は、CDデータと識別記号との緩衝のリスクを有することなく、「オンランド」に識別信号を書き込むために適していてもよい。前記の記述は、特に、CDディスク及びCDプレーヤに対して参照している。しかしながら、本発明は、その他の新世代光学媒体又はプレーヤに適用してもよく、例えば、ROMバージョンのDVD及びDVRなどがあり、したがって、本発明はこれらを明らかに排除するものではない。
【0015】
一つの実施例において、識別記号は、反射層の材料を部分的に除去することにより形成される。部分的な除去とは、ホールやシニング(thinning)を反射層に形成することよる機構を意味している。放射ビームによる反射層の加熱は、ホールから除去することになる層材料の蒸発又は放出を引き起こす可能性がある。しかしながら、また可能なのは、融解材料半径方向の外側へ流れ、反射層のリム又は薄部分をつたってホールから離れることである。さらに、蒸発/放出と外部フロー機構とを組合せることも可能である。一般に好ましいのは、識別記号の形成中、デブリスが全く形成されないかあるいはほとんど形成されないように放射ビームエネルギを投射することであり、これは、相対的に非常に高い出力を避けるべきであることを意味している。この非常に高い出力とは、反射層を融解したり、沸騰させたり、蒸発させたりするのに十分なエネルギを意味する。本発明における反射層に関して、非常に高い放射ビーム出力を用いることは、反射層において比較的高い吸収性を有するゆえ、避けられる。このことは、識別記号の形成工程が、最適な放射ビームの投射により良好に制御することを可能とする。
【0016】
代替的な実施例において、識別記号は、反射層において、材料の固体状態変化により形成される。公知の固体状態変化は、合金の位相変化と呼ばれている。光学記録の位相変化には、集束された比較的高出力の放射ビームを用い、結晶/アモルファス反射層中にアモルファス結晶記録マークを形成することを含む。この意味における高出力とは、アモルファスマークを書き込む際、反射層を融解するのに十分な出力を意味し、あるいは、結晶マークを書き込む際、反射層を急速に結晶化するのに十分な出力を意味している。結晶反射層におけるアモルファス識別記号の記録中、媒体は、記録される情報に従って調節される集束放射ビームに対して移動される。記すべきは、この用語は、書込中の放射ビーム調節デューティーサイクルが、読出し中の、所望する識別記号のデューティーサイクルと全く同一であるということを包含するものではない、ということである。例えば、識別記号のシリーズが、50%のデューティーサイクルにて所望される場合、7/16のデューティーサイクルにて放射ビームを調節することにより実現されてもよく、あるいは、中断が交互に起こる短いパルスのシリーズによってでさえ実現されてもよい。高出力放射ビームが反射層を融解する際、識別記号が形成される。この放射ビームが消灯及び/又はその後反射層に対して移動される場合、融解された識別記号のクエンチングが反射層にて起こり、非曝露領域に変化していない部分を残存するアモルファス識別記号は、反射層の曝露領域に残存している。書き込まれた識別記号の消去は、反射層を融解することなく、低出力にて同様のレーザーを用い、熱処理を介して再結晶化により実現される。複数のアモルファス識別記号は、より大きな識別記号を形成してもよく、比較的低出力の集束放射ビームにより、基板を介して読出し可能である。変化していない反射層と、このアモルファス識別記号との反射性の差は、記録された識別記号にしたがって、ディテクターにより、光電流へと変換される調節された放射ビームをもたらす。アモルファス反射層における結晶識別記号の形成中、このアモルファス反射層は、融点より若干低い温度にて加熱されるべきである。これにより、この反射層は、より安定な結晶位相へと変化する。この結晶位相変化は一般に室温でもおこるが、極端に緩慢である。反射層の温度をその融点に上昇させることにより、実用的に結晶化が即座に起こる。上述のアモルファス識別記号と同様に、書込に適用してもよい。
【0017】
本発明におけるデータ保存媒体に関する実施例は、以下の図に関する参照文により述べる。記すべきなのは、図は寸法を示すものではない。例えばピット寸法やトラック距離は、これらの一般的なものよりも十分大きく描かれている。さらなるトラックは、図示的に同心円状の形状にて描かれているが、一般に螺旋的な形状である。
【0018】
図1及び2では、光学データ保存媒体20を示している。この媒体は、走査型放射ビーム10により読出し可能な保存情報を示すピットなどのマークのトラック4を有する表面領域3を伴う基板1を有している。放射ビーム反射層2も存在している。媒体20は、実際の光学ディスクプレーヤにおいて、集束放射ビームにより測定すると、58%の放射ビーム反射性を有している。放射ビーム10の波長は780nmである。この放射ビーム10は、NAが0.50にて集束されている。反射層2は、Al72Ge28の合金を備え、厚みは50nmである。
【0019】
反射層2には、識別記号6又は6‘が存在している。識別記号6又は6’は、反射層2の非マーク領域における放射ビーム反射値とは異なる放射ビーム反射値を有している。識別記号6又は6‘に関する反射率Rは、識別記号6又は6’の書込中に使用される放射出力に依存する。図4では、識別記号の変調が、放射ビーム出力に対する関数として示されている。この場合、0.50のNAにて集束された780nmの半導体レーザーを使用している。この記号は、2.4m/sの媒体速度に相対して、7/16のデューティーサイクルを有する720kHzの単一変調キャリアを使って書き込まれている。変調Mは、Rを反射層の外側のトラック4における非マーク領域に関する反射率とし、RmaxをR又はRのいずれかの最大値として、M=|R−R|/Rmaxにて定義される。変調型は、いわゆるハイツーロー(high−to−low)でもよく、この際、RがRよりも大きい場合、RはR又はハイツーローよりも小さい。変調の定義は、RとRとの差の絶対値であるので、この変調は常に正である。図4において、変調Mは、レーザー出力が3mWである場合約7%であり、そこから、急速に増加し、レーザー出力が13mWまでは実質的に一定であり、その後、急速に増加している。記すべきは、13mW以上レーザー出力にて得られる大きな変調は、除去可能な書込に寄与している。後者の変調型は、ローツーハイである。
【0020】
図1及び2の実施例において、識別記号6‘は、ピットなどのトラック4間に存在している。識別記号6’は、「オンランド」に書き込まれる。トラック4におけるピットの読出しは可能である。なぜなら、識別記号6又は6‘の変調は、トラック4のピットの変調よりも低いからである。識別記号に書き込まれた情報は、例えば、3回以下の通常ピットよりも低い接線密度を有している。この反射層は、当業者公知のスパッタリング技術により堆積されてもよい。このような堆積された層は、一般に、アモルファス構造を有する。
【0021】
識別記号6‘は、アモルファスから結晶へと変化する、反射層におけるAl72Ge28の材料の固形変化により形成される。この識別記号6’は、リライタブル記録に使用される種の高出力レーザーにより書き込まれるが、「オンランド」のレーザートラッキングモードではない。5mWのレーザー出力にて、識別記号を書き込むことにより、上述の化合物にて、7%の変調が得られる。
【0022】
識別記号6は、反射層材料の固体変化により形成される。この識別記号6は、イニシャライザーと呼ばれる製作機器によって書き込まれてもよく、この機器の内部にて、レーザービームが、反射層2を、このレーザービームに相対して反射層が動くことにより走査し、かつ層材料の融点よりも若干低く結晶化温度よりも高い温度まで加熱し、アモルファス反射層2を結晶化させる。この機器は、一般的にリライタブルな位相変化媒体の製造に使用されるが、本発明による識別記号6の記録に使用してもよい。ディスクの内部領域及び外部領域、例えば、DVD又はCDの23.5mmの半径及び58.5mmの半径以上において、ディスクの反射層は、イニシャライザーのパルスレーザービームを使って部分的に結晶化されてもよい。例えばバーコードやユニーク・ディスク・アイデンティフィケーション(Unique disk identification)などの識別記号6は、データ記録領域の外側に書き込まれてもよい。ディスクの回転にロックされたパルス系列から開始することにより、かつディスクを定角速度(CAV)にて回転することより、識別記号6はディスク上に書き込まれる。識別記号6の書込中、イニシャライザーのレーザービームに関し、トラッキングは使用されない。したがって、識別記号6は、ピットのトラック4に関して、若干偏心している。このことは問題を解決することができない。なぜなら、識別記号6は、数10ミリメートルの幅を有する比較的大きな半径を有しているからである。識別記号6の読出し中、トラッキングは必要とされない。
【0023】
図3において、識別記号は、反射層材料の部分的な除去により形成される。この実施例において、好ましくは、防護カバー層5を堆積する前に識別記号6又は6‘を書き込むことである。ホールから放出され識別記号6又は6’を形成し、かつデブリスとして識別記号近傍に再堆積される材料を、例えばブローウィングオフ(blowing off)やその他の技術によりディスクから除去してもよいという利点を有する。この方法において、デブリスによる読出し信号の干渉は阻止される。例えば、防護カバー層5又は防護カバー層5が堆積されていない場合にはフリーエアを介して、基板の側面の反対側の側面から集束されている放射ビームを用いて、識別記号を書き込むことも可能である。顕著なのは、光学媒体の読出しが、防護カバー層を介して行われてもよいということである。この読出し方法は、新世代の高密度媒体により適している。この場合、このカバー層は、単一厚みを有する良好な光学的質を有していなければならない。
【0024】
記すべきは、上述の実施例は、発明を限定することよりもむしろ記載することを目的としており、当業者は、本願の狙いから解離することなく多くの代替的な実施例を設計することが可能であろう。請求項において、括弧書で示された参照番号は、請求項を限定する物として解釈されるべきではない。「備えている」や「備える」などの用語は、請求項に含まれていない要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の前に存在する「ひとつの」という用語は、複数個のこのような要素を排除するものではない。特定の測定値が従属請求項にて相互に異なって列挙されているというまれな事実は、これらの測定値の組合せが利点を有すべく使用されないということを示すものである。
【0025】
本発明は、読み込み専用光学データ保存媒体を供している。この媒体は、50%以上の放射ビーム反射率を有している。反射層は、Al100−yで示される化合物を備えており、Alはアルミニウムであり、XはGe及びSiのみからなる群から選択された要素であり、yは5<y<35の範囲であるXの原子分率である。反射層は、放射ビームの吸収性を有しており、制御された除去記録又は識別記号を記録する固形位相変化を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明におけるデータ保存媒体の上面図を概略的に示している。
【図2】データ保存媒体の実施例に関する図1に示したII−IIなる線に沿った断面図を示している。
【図3】データ保存媒体の他の実施例に関する図1に示したII−IIなる線に沿った断面図を示している。
【図4】Al72Ge28製の反射層に関して、放射ビーム書込力(mW)と識別記号の光変調Mとの関係を示したグラフである。

Claims (10)

  1. 走査型放射ビームにより読み取り可能な保存された情報を示すマークのトラックを有する表面を伴う基板;及び
    前記放射ビームを反射する反射層;
    を備えた光学データ保存媒体であって、
    当該媒体は、50%以上の放射ビーム反射率を有し;かつ
    前記反射層は、
    Alをアルミニウムとし、
    XをGe及びSiのみからなる群から選択された要素とし、
    yを5よりも大きく35よりも小さいとし、かつ
    yは前記Xの原子分率の百万分率を示すとして、
    Al100−yなる化学式の合金を備える;
    ことを特徴とする、光学データ保存媒体。
  2. 前記XはGeであることを特徴とする請求項1に記載の光学データ保存媒体。
  3. 前記yが16よりも大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学データ保存媒体。
  4. 前記放射ビームは、770以上830nmの範囲から選択された波長を有することを特徴とする請求項3に記載の光学データ保存媒体。
  5. 前記反射層は、10以上100nm以下の範囲の厚みを有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光学データ保存媒体。
  6. 前記反射層に識別記号が存在し、前記識別記号は、前記反射層の非マーク領域の放射ビーム反射率と異なる放射ビーム反射率を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光学データ保存媒体。
  7. 前記識別記号は、マークのトラック間に存在していることを特徴とする請求項6に記載の光学データ保存媒体。
  8. 前記識別記号は、前記反射層の材料を部分的に除去することにより形成されることを特徴とする請求項6又は7に記載の光学データ保存媒体。
  9. 前記識別記号は、前記反射層材料の固体変化により形成されることを特徴とする請求項6又は7に記載の光学データ保存媒体。
  10. 識別記号を記録するための請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光学データ保存媒体の使用。
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