JP2005512265A - 光データ担体ディスク上の付加的なデータの収録 - Google Patents

Abstract

光データ担体ディスク読み取り器は、光ディスクのデータトラック中の壁の傾斜を検出するように構成される。光ディスクは、該光ディスクのトラック中に、少なくとも２つの異なる勾配を持つ壁を持つピット（８１１、８１２）を持つ。前記勾配は、前記光ディスクに書き込まれた情報を表す。感光性の層の一部を電磁放射に露光させるステップを有する、光ディスクスタンパ（８）を作成する方法も説明される。露光の間焦点の変化を制御することにより、バンプ（８１１、８１２）の、即ち前記光ディスクスタンパ（８）の面のピット形成部分と「ランド」形成部分との間の壁の傾きが制御されることができる。

Description

本発明は、光ディスク読み取り装置、光ディスクスタンパを作成する方法、光ディスク、制御装置、コンピュータプログラム、及びデータ記憶装置に関する。

一般に、光ディスク読み取り装置は、コンパクトディスク（ＣＤ）又はディジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）のような光ディスクからデータを読み取る。

本発明の目的は、光ディジタルデータ担体ディスクにより多くのデータを保存し、かようなディスクからより多くのデータを読み取ることを可能とすることにある。

より多くのデータを保存するため、本発明の一態様によれば、請求項１に記載の光ディスクが提供される。かようなディスクの読み取りのために、請求項５に記載の光ディスク読み取り器、請求項７に記載の方法及び請求項１１に記載のコンピュータプログラムが提供される。かようなディスクが製造されることができるスタンパを製造するため、本発明は請求項８に記載の方法を提供する。

本発明の特定の実施例は従属請求項に開示される。

本発明の更なる詳細、態様及び実施例は、添付する図を参照しながら説明される。

図１に示された本発明による光ディスク７の例は、基盤層７１、反射境界６８を持つ反射層７２、及び保護層７３を有する。前記ディスクの読み取り側７６から見て、反射層７２はバンプ（bump）７５を持つ。勿論、もう一方の側から見れば前記バンプはピットである。前記バンプは、基底レベル７７からバンプレベル６９まで突き出ている。当該レベルにおける反射層の領域は「ピット」７８である。バンプ７５は、前記光ディスクに書き込まれたデータを表し、図２の７９で示される螺旋状のデータトラックを構成する。

利用においては、光ディスク７は、前記ディスクにレーザ放射ビームを投射し、センサにおいて反射された放射の量を検出することにより、読み取り側７６から読み取られる。図示された例においては、バンプ７５がランド７８から突き出した高さｈは、前記投射される放射の波長の１／４又は約１／４である。前記ディスクが回転するとき、前記ランドから前記センサに反射される放射は、バンプ７５から反射される放射よりも更に１／４＋１／４＝１／２波長だけ進む。前記ランドから反射された放射はそれ故、前記パンプから反射された光（可視または非可視）に比べて１／２波長だけシフトされており、従って前記バンプから反射された放射とは位相がずれている。かくして、バンプ７５が光ビーム中に存在する場合、前記バンプから反射される光は前記ランドから反射される光を相殺し、それにより前記センサに放射が反射されないか又はかなり少ない放射が反射される。前記ビームがランドだけに当たる場合は、干渉は起こらない。

本文脈において、基底レベル７７及びバンプレベルの面は水平な面として示され、当該面に直角な方向は垂直として示される。

バンプ７５は、異なる傾斜を持つ壁７４及び７４’を持つ（本文脈において、垂直な壁も傾斜を持つものとして見なされる）。例えば、壁の幾つか７４は略垂直であり、壁の他のもの７４’はより急でない。かくして前記ディスクには、壁の勾配によって互いから区別されることができる幾つかのタイプの壁がある。当該区別は前記ディスクにデータを保存するために利用されることができる。これにより追加のデータチャネルが提供される。前記データチャネルは例えば、前記ディスクのデータ密度を増大させるために、又は著作権保護のために利用されても良い。前記追加のデータチャネルは前記バンプによって表される情報とは独立であり、異なる勾配の壁を互いから区別することができない従来の光ディスク読み取り器において前記ディスクの振る舞いに影響を与えない。従って、前記追加のデータチャネルは完全に下位互換である。

更に、データトラックの方向に傾斜する壁の傾斜又は勾配に保存される追加の情報は、２つの理由のため、光ディスクから別の光ディスクへと容易にコピーされることができない。第１に、既知の光データ読み取り器は前記追加のチャネル上の情報を出力しないため、前記追加のデータチャネル中のデータを取得することは、光ディスク読み取りハードウェアの変更を必要とする。第２に、再書き込み可能なＣＤのような書き込み可能な光ディスクはバンプ構造を持たないため、かようなタイプのディスク中のバンプの壁に情報を保存することは不可能である。

図２は、本発明による光ディスク読み取り器１の例を模式的に示す。図示された読み取り器１は例えばコンパクトディスク（ＣＤ）読み取り器又はディジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）読み取り器であっても良い。読み取り器１は、ディスク７へ光ビーム２’を導きディスク７から反射される光を感知する読み取りユニット２と、データ担体器３とを有する。読み取りユニット２及びデータ担体保持器３は、矢印Ａ、Ａ’’及びＡ’’’によって示されるように従来の方法で互いに対して移動することができる。データ担体保持器３は、読み取りユニット２に対する位置で光ディスク７を保持する。

データ担体保持器３及び該保持器によって担持されるディスク７は、矢印Ａによって図２に示されるように、仮想的な軸３１の周りにモータ３２によって回転させられる。読み取りユニット２はスレッジ４に装着され、該スレッジ４に対して矢印Ａ’’によって示される方向に移動可能である。スレッジ４は、グライダ５に沿ってスレッジ４をスライドさせることにより、矢印Ａ’によって示される方向（矢印Ａ’’及びＡ’’’によって示される方向と直角な方向）に移動することができる。読み取り器ユニット及びスレッジ４の動きは、例えば電気モータのような、図示されていない当分野では良く知られた１以上の適切なアクチュエータによって駆動される。読み取りユニット２は矢印Ａ’’’によって示される方向にも光ディスク７に対して移動可能であるため、読み取りユニット２と光ディスク７との間の距離もまた調節可能である。

読み取りユニット２、スレッジ４、モータ３２及びアクチュエータは、制御端末６３を介して前記データ読み取り装置の内部又は外部の他の装置及び／又は回路に接続されても良い制御回路６に接続される。制御回路６は種々の機能を実行し得る。該機能の１つは、読み取りユニット２からの又は読み取りユニット２への信号を処理することである。他の機能は例えば、モータ３２及び光ディスク７の回転速度の制御、前記スレッジ又は読み取りユニット２を動かすアクチュエータの制御であっても良い。図２において、制御回路６は単一のユニットとして示されているが、当該装置は別個のユニットに渡って物理的に分散させられても良い。

データは、読み取りユニット２を利用して、データトラック７９上のビット位置から読み取られ得る。保持器３を回転させることにより、光ディスク７は読み取りユニット２に対して回転させられる。読み取りユニット２は、スレッジ４に対して読み取りユニット２を移動させることにより、及び／又はグライダ５に沿ってスレッジ４を移動させることにより、仮想的な軸３１に対して半径方向に移動させられることができる。かくしてデータは、光ディスク７のトラック７９から読み取りユニット２によって読み取られ得る。

図示された例においては、読み取りユニット２は、図２において点線２’によって示されるレーザビームをディスク７に誘導する。レーザビーム２’はレーザ源によって生成され、対物レンズによって光ディスク７にフォーカスされる。前記レーザ源及び前記レンズは読み取りユニット２の一部であり、図２には示されていない。レーザビーム２’は光ディスク７によって反射され、読み取りユニット２によって検出される。

読み取りユニット２は、光ディスク７上の壁の傾斜を決定する手段を備える。前記決定された傾斜は次いでデータ信号に変換される。例えば、前記傾斜が特定の閾値よりも小さいと決定された場合は２進の０と見なされ、前記壁の傾きが前記閾値よりも大きい場合は２進の１と見なされる。

読み取り装置２は、図３に示されるように実装されても良い。図３においては、例えばレーザダイオードのようなレーザ源２９が、光学系２８と並んで配置されている。該光学系２８は、利用においては、前記レーザ源からのレーザ放射を光ディスク７に投射し、反射される放射を検出器のセット２１乃至２４に誘導する。

検出器２１乃至２４は読み取られたデータ、及び光ディスク７のデータトラック７９に対する読み取りユニット２の位置を示す１以上の信号を出力する。前記信号はまた、読み取りユニット２によってデータ担体保持器３に送信された信号に応じてフィードバック信号を形成することもできる。

光学系２８は回折格子２８１を有し、ビームスプリッタ２８２及びコリメータレンズ２８３を通して放射を４分の１波長板２８４に投射する。板２８４は前記放射を対物レンズ２８５に透過し、該対物レンズ２８５は前記放射を光ディスク７にフォーカスする。

利用においては、格子２８１は前記放射を中央ピーク及びサイドピークに変換する。これらの３つのビームは、偏光ビームスプリッタ２８２を通過する。前記スプリッタは、図の面に平行な偏光を透過させる。ここで出てくる放射は図の面に平行に偏光させられ、次いでコリメータレンズ２８３によって平行にされる。

前記平行にさせられた放射は４分の１波長板２８４を通過する。４分の１波長板は前記平行にさせられた放射を円偏光の放射に変換する。前記円偏光の放射は次いで対物レンズ２８５によりディスク７にフォーカスされる。前記放射が「ランド」に当たった場合、該放射は前記対物レンズに反射され戻される。前記放射の一部がバンプに当たった場合、図１を参照しながら上述したように、該一部は干渉のため「ランド」からの反射を相殺する。

反射の後、前記放射は再び４分の１波長板２８４を通過する。該放射は逆の方向に進んでいるため、元のビームに垂直に（即ち、図の面に垂直に）偏光している。前記偏光した反射された放射が偏光ビームスプリッタ２８２に当たると、該放射はレンズ系２７に反射され、ビームスプリッタ２８２を通って透過されない。該放射は次いで、レンズ系２７のフォーカスレンズ２７１及び円柱形レンズ２７２を通り進み、検出器装置２１乃至２４上に結像される。

光ディスク７上のバンプの存在は、検出器アレイ中の検出器によって、単に前記検出器のいずれかにおける反射された放射の存在又は不在によって検出される。前記壁の傾きは、前記検出器間の相違を用いて検出されても良い。例えば、前記壁の傾斜は、接線方向のプッシュプル（ＴＰＰ）信号に影響を与える。該ＴＰＰ信号は、検出器２１乃至２４に入射する前記反射された放射の前半分と後半分（前半分及び後半分は、前記放射ビームの入射の点に対する前記ディスクの進行方向において決定される）との間の放射の量の差を表す信号である。従って前記ＴＰＰ信号は、前記光ディスク上の効果の接線方向の速度、即ちデータトラック７９の速度についての尺度である。

放射ビームがバンプ７５を横切って通過するとき、最初に当該光ビームの前半分のみがバンプ７５に位置され、最後に前記ビームの後方の部分のみがバンプ７５に導かれる。それ故、前記反射される放射の強度分布は、バンプを横切る前記ビームの進行と共に変化する。それ故、前記壁が垂直である場合には、接線方向のプッシュプル信号を形成するパルス型の信号が得られ、該信号は前記放射がバンプに到達した瞬間又はパンプを離れる瞬間、即ち当該バンプの端における差を表す。前記壁の傾きがより急でない場合、前記ＴＰＰ信号は異なった形となる。差は図５に示される。

かくして、前記ＴＰＰ信号は前記光ディスク上のバンプの壁の傾きの尺度である。図３において、検出器２１乃至２４は第１及び第２の演算増幅器即ちオペアンプ６１及び６２に接続される。例えばフォトダイオードであるような前記検出器は、対で互いに接続される。各対２１及び２３、並びに２２及び２４は、読み取りユニット２に対するバンプの移動方向に対応する矢印Ｂに対して並んで配置される検出器により形成される。第１のオペアンプ６１は前記ＴＰＰ信号を出力し、一方第２のオペアンプ６２はそれ自体では前記バンプの存在に関連するデータ信号を出力する。第１のオペアンプ６１は、入力＋における信号を入力−における信号と比較し、これら信号の間の差に関連する信号を出力し、かくして前記検出器の対に当たるレーザ放射の強度における差を決定する。

情報の検出は、通常のＨＦ信号即ち反射されたレーザ放射のゼロ交差における前記ＴＰＰ信号の高周波成分を監視することにより実行されることができる。前記ＴＰＰ信号は既に事実上全ての光ディスク読み取り器において利用可能となっているため、既存の光ディスク読み取り器の電子回路の設計は、前記バンプの壁の勾配の差に含まれる前記追加の情報の読み出しを可能とするために少量の改造のみを必要とする。

図４及び５のグラフにおいて、全体の信号及び前記ＴＰＰ信号を示すシミュレーションの結果が示されている。本シミュレーションにおいて、２つの実行が為された。１つは全てのバンプが同一の傾斜を持つ場合であり、もう１つは信号部分４７及び４９を生じるバンプが５０度の角度を持ち、他の全てのバンプが５５度の傾斜を持つようにシミュレートされた場合である。

図４のグラフにおいて、両方の実行に起因する両方の全体の反射された放射信号がプロットされている。図示されるように、これら２つの実行の間に信号における差は実質上無い。

図５において、対応するＴＰＰ信号が示される。実線は全てのバンプについて壁が５５度の角度を持つ場合の実行を表し、破線は４７及び４９で示されるパルスを生じるバンプについて壁の傾斜が５５度から５０度へ変化させられた場合のものである。前記信号のゼロ交差、即ち前記反射された信号が線Ｚと交差する瞬間において、両方の実行の前記ＴＰＰ信号の間の差は最も明らかである。本シミュレーションは、ピットの傾斜角度の変化は、反射される放射信号の品質を変化させず、ジッタに小さな増加のみがあることを示している。

図６乃至８において、本発明による光データ担体ディスクを製造するためのスタンパ８が、当該スタンパを作成するための方法の連続する段階において示されている。図６は、レーザ放射に露光される感光性の層８１を持つガラス板８０を示す。（前記ディスクにバンプを形成するための）ピットが生成されるべき位置において、前記レーザ放射が投射される。ランドが生成されるべき位置においては、前記レーザ放射は前記感光性の層には投射されない。前記放射の焦点を変化させることにより、前記レーザ放射の深度プロファイルが調節される。前記レーザが矢印Ｃによって示される方向に表面上を移動するにつれて、焦点が変化される。図６において点Ｎ及びＯによって示されるように、前記焦点の前記感光性の層における深度は、形成されるピットの壁の傾きを決定する。

図７に示されるように、露光の後、前記感光性の層は、異なる傾斜を持つ前方及び後方境界を持つ露光された部分８１１及び８１２を示す。露光の後、感光性の層８１は現像される。これにより、図８に示されるように、前記感光性の層は露光された部分において除去され、層８１におけるギャップに帰着する。次いで、現像された層８１はスタンパ層８２によって覆われる。殆どのスタンパ製造プロセスにおいて、スタンパ層８２は金属層である。次いで、ガラス板８０及び層８１がスタンパ層８２から分離され、前記スタンパがスタンパ層８２を利用して得られる。図１０において示されるように、スタンパ８２は異なる傾斜を持つ壁を持つバンプ８１１及び８１２を持つ。

本発明は、装置の開示された例における実装に限定されるものではなく、他の装置においても同様に適用されることができる。とりわけ、本発明は物理的な装置に限定されるものではなく、より抽象的な種類の論理装置、又はコンピュータ上で実行されたときに該コンピュータが本発明による光ディスク読み取り器の機能又は本発明による方法を実行することを可能とするコンピュータプログラムにおいて適用されることもできる。更に、前方及び後方の壁は、前記基底レベルから前記バンプ又はピットレベルまで直線である必要はなく、例えば階段状、凹状又は凸状であっても良い。前記壁の勾配の代わりに、異なる形状の壁を区別することにより、異なる種類の壁の間の区別が為されても良い。

本発明による光ディスクの例のデータトラックに沿った断面図を模式的に示す。 本発明による光ディスク読み取り機器の例を模式的に示す。 図２の光ディスク読み取り器用の読み取り装置を模式的に示す。 本発明による光ディスクへのレーザ放射のシミュレートされた反射のグラフを時間の関数として示す。 図４の反射から得られる関数として本発明による光ディスクの接線方向のプッシュプル信号のグラフを示す。 本発明による光ディスクスタンパを作成するための方法の例の幾つかの段階の分解斜視図を示す。 本発明による光ディスクスタンパを作成するための方法の例の幾つかの段階の分解斜視図を示す。 本発明による光ディスクスタンパを作成するための方法の例の幾つかの段階の分解斜視図を示す。 本発明による光ディスクスタンパを作成するための方法の例の幾つかの段階の分解斜視図を示す。 本発明による光ディスクスタンパを作成するための方法の例の幾つかの段階の分解斜視図を示す。

Claims (12)

1. 基底レベルを決定する光反射性の境界を持ち、光ディスク読み取り器によって読み取り可能なデータトラックを含む光データ担体ディスクであって、前記データトラックは前記境界に少なくともピット又はバンプの連続を含み、前記ピット又はバンプは前記基底レベルと異なるそれぞれピットレベル又はバンプレベルにおいて境界部分を持ち、前記境界部分は前記ピットレベル又はバンプレベルの境界部分を前記基底レベルにおける境界部分と相互接続する前方及び後方の壁を形成し及びピット又はバンプの前方又は後方の端を形成し、前記壁はそれぞれ勾配を持ち及び少なくとも２つの壁の種類のうちの１つに属し、前記壁の種類のうちの第１の種類の壁は第１の傾斜を持ち、前記壁の種類のうちの第２の種類の壁は前記第１の傾斜と異なる第２の傾斜を持つ、光データ担体ディスク。
2. 前記第１の傾斜は、前記基底レベルから前記ピットレベル又は前記バンプレベルまでの平均の勾配において前記第２の傾斜と異なる、請求項１に記載の光ディスク。
3. 前記第１の傾斜及び前記第２の傾斜は略同一の形状を持つ、請求項２に記載の光ディスク。
4. 前記第１及び第２の種類の壁はそれぞれ、前記基底レベルから前記ピットレベル又は前記バンプレベルまで略一定の勾配を持つ、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光ディスク。
5. 光データ担体ディスクからデータを読み取る光ディスク読み取り器であって、前記ディスク読み取り器はディスク保持器と読み取り部品集合とを含み、前記読み取り部品集合は、前記読み取り部品集合によって通過される前記ディスクの反射性の境界におけるデータトラックの連続的な部分に光ビームを誘導する手段と、前記データトラック中の少なくともピット又はバンプの連続によって生じる前記境界から反射された光における変化を感知するセンサと、前記光の変化から信号を生成し前記信号を出力する手段とを含み、前記信号は前記データトラック中の前記少なくともピット又はバンプの連続に対応し、前記読み取り部品集合は更に、第１の傾斜を持つ第１の壁の種類の前記ピット又はバンプの前方及び後方の壁によって生じた反射光における変化を検出し、前記第１の傾斜と異なる第２の傾斜を持つ第２の壁の種類の前記ピット又はバンプの前方及び後方の壁によって生じた反射光における変化から区別する手段を含み、前記光の変化から信号を生成する手段は、前記データトラック中の前記第１及び第２の壁の種類の検出され区別された壁に従って前記信号又は更なる信号を生成し出力するように構成される光ディスク読み取り器。
6. 前記読み取り部品集合は、
   それぞれが当てられた電磁放射に応じて信号を生成する、少なくとも２つの光電センサを有し、
   前記光電センサのうちの第１の光電センサは、前記データトラックに沿った進行方向において前方の前記光ビームの部分から反射された光を受光するように配置され、前記光電センサのうちの第２の光電センサは、前記データトラックに沿った進行方向において後方の前記光ビームの部分から反射された光を受光するように配置され、前記読み取り部品集合は更に、
   前記第１の光電センサによって検出された光と前記第２の光電センサによって検出された光との間の強度の差を表す信号を生成するための、前記第１及び第２の光電センサに接続された減算手段を有する、請求項５に記載の光ディスク読み取り器。
7. 光データ担体ディスクからデータを読み取る方法であって、
   前記光データ担体ディスクの光反射性の境界における少なくともピット又はバンプの連続を含むデータトラックの連続する部分を光ビームに通すステップと、
   前記データトラック中の前記少なくともピット又はバンプの連続を含む前記境界から反射された光の強度を感知するステップと、
   前記データトラック中の前記少なくともピット又はバンプの連続に対応する信号を前記光の変化から生成し前記信号を出力するステップとを有し、該ステップにおいて前記ピット又はバンプの前方及び後方の壁によって生じた反射光の強度が検出され、
   第１の傾斜を持つ第１の壁の種類の前記前方及び後方の壁によって生じる強度の部分は、前記第１の傾斜と異なる第２の傾斜を持つ第２の壁の種類の前方及び後方の壁によって生じる強度の別の部分から区別され、
   前記データトラック中の前記第１及び第２の壁の種類の検出され区別された壁に従って前記信号又は更なる信号が生成され出力される方法。
8. 光データ担体ディスクを製造するためのスタンパを製造する方法であって、
   感光性の層中のデータトラックの軌道の連続する部分を、前記感光性の層に位置する焦点を持つ電磁放射のビーム及び粒子のビームのうちの１つに露光させるステップと、
   前記データトラックの軌道に沿った進行と共に前記焦点の深度を変化させるステップと、
   前記感光性の層を現像するステップと、
   前記現像された感光性の層をスタンパ層で覆うステップと、
   前記現像された感光性の層を前記スタンパ層から分離するステップと、
   を有する方法。
9. 前記ビームは、前記データトラックの軌道に沿った進行と共に、前記焦点の深度を変化させ及び変化させることなく、選択的にスイッチオン及びスイッチオフされ、それにより前記感光性の層の露光された部分の異なる傾斜を持つ壁が得られる、請求項８に記載の方法。
10. 前記データトラックの軌道に沿った進行の単位毎の前記焦点の深度の変化の割合は選択的に変化させられ、それにより前記感光性の層の露光された部分の異なる傾斜を持つ壁が得られる、請求項８又は９に記載の方法。
11. 光データ担体ディスクから反射された光の光強度における変化に対応する、読み取り部品集合からの信号を解析するデータプロセッサを制御するコンピュータプログラムであって、
    データトラック中の少なくともピット又はバンプの連続を含む境界から反射された光の強度を表す信号を読み取るための命令と、
    前記データトラック中の前記連続した少なくともピット又はバンプに対応する信号を、前記光の強度から生成し前記信号を出力するための命令と、
    前記ピット又はバンプの前方及び後方の壁によって生じる反射光において検出される強度を読み取るための命令と、
    第１の傾斜を持つ第１の壁の種類の前方及び後方の壁によって生じた検出された強度を、前記第１の傾斜と異なる第２の傾斜を持つ第２の壁の種類の前方及び後方の壁によって生じた検出された強度から区別するための命令と、
    前記データトラック中の前記第１及び第２の壁の種類の検出され区別された壁に従って、前記信号又は更なる信号を生成し出力するための命令と、
    を有するコンピュータプログラム。
12. 請求項１１に記載のコンピュータプログラムを表すデータを含むディジタルデータ担体。

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