JP2006509320A - 長円形のスポットプロフィールを使用して追記型の光記録担体に情報を記録するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、追記型の光記録担体（２）に情報を、情報を記録する方向（ｔ）に沿って前記情報を表すマーク及びランドを形成するための、光学的手段（３〜７）を通じた前記記録担体（２）への光ビームの照射によって、記録するための方法及び対応する装置に関する。より高い記録密度を、従って、より高いデータ容量を得るために、本発明によって、情報を記録する方向、即ち、光ディスクについては接線の方向において、それに直交する方向（ｒ）、即ち径の方向と比較して、より短い軸を有する実質的に長円形のスポットプロフィールを有する光ビームを得るために、情報の記録の間に、光源（８）からの前記記録担体（２）への光ビームに影響を及ぼすために非点収差を使用することを、提案する。

Description

本発明は、追記型の光記録担体に情報を、情報を記録する方向に沿って前記情報を表すマーク及びランドを形成するための、前記記録担体への光ビームの照射によって、記録するための装置に関する。さらに、本発明は、対応する記録方法、光記録担体、及び前記方法を実施するためのコンピュータプログラムに関する。

光ディスクの全体のデータ容量は、径方向及び接線方向のデータ密度によって決定される。径方向の密度は、データトラックのピッチ、すなわち、書き込むことができる最も短いマーク毎の接線方向のデータ容量によって決定される。書き換え可能型の相変化型のディスクについては、マークの後縁における、次のマークの書き込みの間の再結晶化が、光スポットの大きさよりも短い長さのマークを得るために、使用される。典型的には、マークの半分は、三日月の形状のマークで終わるように、消去される。最近導入されたブルー・レイ・ディスク（ＢＤ）については、２５ギガバイトの全体のデータ容量を、１２ｃｍのディスクの単一の記録層に記録することができる。光スポットが、幅について３００ｎｍである（光スポットの１／ｅの半径が、１５０ｎｍである）一方で、最も短い長さは、１５０ｎｍ（ｄ＝１コード）である。

追記型の（ライト・ワンス）ＢＤの型式が、ＲＷ（書き換え可能型）の型式に加えて、要求される。また、このいわゆるＢＤ−Ｒシステムは、一対一の複製を可能にするために、ＢＤ−ＲＷシステムの高いデータ容量、すなわち２５ＧＢを達成するべきである。追記型の媒体においては、閾値温度を超過するとき、マークの形成が起こる。マークの形成は、情報層における不可逆変化に対応すると共に、原則として書き換え可能型の媒体における再結晶化に匹敵する効果は、生じない。このように、追記型の媒体に記録してあるマークは、本質的に、記録過程の間に存在した光学的な／熱的なプロフィールを反映する。マークの長さを減少させるために、従って、接線方向の密度を増加させるために、より少ないレーザーパワーを、より小さいマークを書き込むために、使用してもよい。結果として、これらのより小さいマークの変調、従って、信号対雑音比は、同じように、落ちることになる。これは、記録材料としての相変化材料に基づいたライト・ワンスの媒体についても同様に議論され得る。堆積した際の非晶質の材料は、円形の形状の結晶質のマークを形成するために、再結晶化することになる。後の加熱によるマークの長さの減少は、可能ではない。

特許文献１は、光ディスク上のトラックに対する接線の方向におけるものよりも小さい光ディスクの径の方向における対物レンズの開口数をなす光ピックアップデバイスを開示する。このように、トラックに対する接線の方向におけるスポットの直径は、読み出しの間に、径の方向におけるものよりも小さくなる。このように、ディスクに記録されたデータを正確に読み取ることのみならずＭＴＦ（変調伝達関数）の劣化を予防することが、可能である。
米国特許第５，６７３，２４６号明細書

従って、本発明の目的は、追記型の光記録担体に情報を記録するための記録装置及び対応する記録方法を提供することであり、それらによって、対応する書き換え可能型の光記録担体のデータ容量に類似するデータ容量を達成することができる。

この目的は、本発明により、
光ビームを発生させるための光源、
前記記録担体へ前記光ビームを照射するための光学的手段
を含み、
ここで前記光学的手段は、情報を記録する方向において、それに直交する方向と比較して、より短い軸を有する実質的に長円形のスポットプロフィールを有する光ビームを得るために、非点収差の使用によって、情報の記録の間に、前記光源から前記記録担体への前記光ビームに影響を及ぼすための手段を含む、請求項１に記載の記録装置によって、達成される。

この目的は、本発明により、請求項９に記載の対応する記録方法によって、さらに達成される。

本発明は、記録過程に円形でないスポットプロフィールを使用するという着想に基づく。スポットプロフィールが、径の方向に延長されるとすれば、記録層に長円形様の熱的なプロフィールが、径方向の広がりに比較して接線の方向に狭いマークを書き込むことができ、従って解像度を増加させるように、得られる。このような長円形のスポットプロフィールは、本発明により、光ビームの波面の非点収差の使用によって、得られる。非点収差の結果として、二つの焦‘線’（長円）が、形成される。記録の間に非点収差の適切な方向を選ぶことによって、径の方向に長い軸を備えた長円形のスポットプロフィールが、得られる。それによって、光のパワーは、失われない。

また、提案したスポットの変更は、高速のライト・ワンスの記録にも有益である。速い記録速度で、熱的なトラック内の干渉が、ピットの形成の過程を阻害することもある。熱的なトラック内の干渉を減少させるために、提案した変更で得られるもののような、楕円の光スポットは、先に書き込まれたピットのあまり直接的でない加熱をもたらす。

本発明の好適な実施形態は、従属請求項に定義される。好適な実施形態によれば、非点収差を、例えば、液晶セルのような、液晶の手段の使用によって、又は、単純な円柱レンズの使用によって、故意に光ビームに導入することができる。好ましくは、液晶セルは、円柱レンズの形状の空洞を占める。適切に設計するとき、電圧の印加は、液晶の分子の配向を変化させることになる。そして、これは、‘レンズ’をオン及びオフにすることを可能にする屈折率の変化に帰着する。オフの状態では、液晶の屈折率は、光学的な効果が導入されないように、そのセルのものと調和するべきである。

好ましくは、そのセルは、ディスクにおける溝と比較して接線方向に又は径方向に位置付けられる。最良の解決手段は、径の方向における光が、液晶セルによって影響されるように、そのセルを置くことである。液晶セルが、オフであるとすれば、光は、ディスクに集束させられ、（ほぼ）円形のスポットに帰着する。そして、液晶セルのスイッチをオンにするとすれば、径の方向における光線は、円柱レンズにより、わずかにデフォーカスさせられ、径方向に広げられた、接線の方向により狭い、所望の長円形のスポットの形状に帰着する。また、接線の方向に影響するが、それをオンにするとき、所望のスポットの形状を得るために、多少の再度の焦点調節が要求される、セルを使用することが、可能である。

代替の実施形態によれば、固有の非点収差を有する光ビームの焦線の集束位置を、デフォーカスが、情報の記録の間に、導入されるように、制御することができる。このような固有の非点収差を、一般には、使用される光源によって、特にレーザーダイオードそれ自体によって、生じさせる。例えば、縁で発光するレーザーダイオードは、常に、そのデバイスの内部の形状により、多少の固有の非点収差を有する、即ち、レーザーモードは、光学的な利得の領域に十分に制限されない。この非点収差は、レーザーの出力が、ディスクにおける溝に関して接線方向に又は径方向に置かれるとすれば、適切な方向を有するだけである。その利点は、付加的な素子が、記録デバイスに要求されないことである。

最後に、ディスクにおけるスポットの適切な方向は、焦点のオフセットによって制御される。にもかかわらず、両方の長円形の方向を、異なる焦点距離で、例えば、異なる焦点のオフセットで、得ることができる。光学的な駆動装置において、ディスクは、電気的手段によって焦点に保持される。ディスクより上のレンズの高さは、アクチュエーターによって制御される。アクチュエーターを通じた電流は、いわゆる焦点誤差信号を最小にするようなものである。故意のデフォーカスを、例えば、焦点誤差信号にオフセットを加えることによって、導入することができる。このような制御手段は、長円形のスポットプロフィールの使用による記録のために本発明によって適合させられる能動的な焦点調節の目的で、既存の駆動装置に存在する。

加えて、光ビームに影響を及ぼすための前記手段のスイッチをオン若しくはオフに切り替えるための、又は、記録の間に光路に前記手段を持ち込むための及びその後に、特に読み出し若しくはスポットの変形が望まれないＲＷの記録の間に、それを取り除くための、適当な制御手段が、提供される。例えば、円柱レンズを、ビームの内外におけるこのレンズの機械的な配置によって、容易に‘オン及びオフにする’ことができる。別の可能性は、液晶セルのスイッチをオン又はオフに電気的に切り替えることである。

また、提案した解決手段は、高速の記録に役に立つものであり得る。これの理由は、高速の記録では、高密度の記録におけるのと同様な問題が、見出されるということである。高速の記録においては、引き続くマークが、高速のために、非常に短い時間の遅延で書き込まれる。結果は、隣接するマークが、いわゆる熱的な干渉を介して、互いに影響しているというものである。先の（次の）マークから与えられた熱は、次の（先の）マークの形成に影響を及ぼす。接線の方向において、より狭いスポットを使用することによって、このような効果を、減少させることができる。

コンピュータープログラムを、コンピューター上で走らせるとき、コンピューターに請求項９に記載の方法のステップを実行させるためのコンピュータープロラム手段を含むコンピュータープログラムが、請求項１０に定義される。

今、本発明を、図面を参照して、より詳細に説明することにする。

対応する書き換え可能型システムのデータ容量に類似するライト・ワンスシステムにおけるデータ容量を達成するために、書き換え可能型の媒体において、（径の方向ｒにおいて）短いマークが、長いマークと同程度に広いものである一方で、（接線の方向ｔにおいて）非常に狭いマークが、短いランレングスで書き込まれる必要がある。追記型の媒体において、最も短いマークは、それらの長さと同程度に広いものである、即ち、円形の形状を有する。このように、最も短いマークの幅は、減少し、読み出しの間に、より低い変調に帰着する。これを、高い密度で書き換え可能型（ＲＷ）媒体（図１（ａ））及び追記型（Ｒ）媒体（図１（ｂ））に記録された長い（８Ｔの）マーク及び短い（２Ｔの）マークの概略図を示す図１において説明する。最も短いマークが、光スポットプロフィールと同等であること又は光スポットプロフィールよりも小さいことは、留意されるものとする。その結果は、読み出しの間に、追記型の媒体における最も短いマークの光変調が、なくなるというものである。

また、この問題を、２３ＧＢの密度でのＢＤ−ＲＷ及びＢＤ−Ｒについての２Ｔのマークの解像度（＝２Ｔ_ｐｐ／８Ｔ_ｐｐ）を比較することによって、同じように説明することができる。ＢＤ−ＲＷの仕様に従って、２Ｔの解像度は、１０％よりも大きいものであるべきであり、且つ、これは、実際に満たされる。しかしながら、これまでは、最良のＢＤ−Ｒ媒体においてさえ、２３ＧＢにおける解像度は、高々５％である。この乏しい解像度は、ジッターを顕著に悪化させる。本発明は、高い変調が保存されるように、小さいが広い、即ち高い接線方向の密度を有する、マークを書き込むための解決手段を提供する。

図２は、両方とも追記型の媒体に記録された長い（８Ｔの）マーク及び短い（２Ｔの）マークの概略図を示す。図２（ｂ）に示すマークを、右手側に示す長円形のスポットを使用して、記録しておいた一方で、図２（ａ）に示すマークを、右手側に示す円形のスポットを使用して、記録しておいたが、前記長円形のスポットは、径の方向ｒにおける軸と比較して、接線の方向ｔにおいて、より短い軸を有する。以上のように、図２（ｂ）に示すマークは、それらの径方向の広がりと比較して、及び、図２（ａ）に示すマークと比較して、接線の方向ｔにおいて、狭いものである。このように、解像度の所望の増加を、得ることができる。

図３は、平面図（図３（ａ））に及び断面図（図３（ｂ））に本発明に係る追記型の光ディスクを示す。ディスク２は、多くの案内溝１３を含み、それら案内溝は、情報が、ディスク２に記録される方向を示す、即ち、情報は、前記の螺旋の溝１３に沿って記録される。図３にさらに示すのは、接線の方向ｔ及び径の方向ｒである。

図３ｂは、一般に、基体の層２ａ、記録層又は記録スタック２ｂ、及び被覆層２ｃを含む、ディスク２の異なる層を、断面図として示す。

図４は、非点収差の効果を説明する。それの最も単純な形態において、非点収差は、ｚ方向に伝わる光の集束したビームについて、ビームの焦点距離が、二つの垂直な方向、例えばｘ方向及びｙ方向で異なることを意味する。非点収差を、光路Ｌに円柱レンズＣを置くことによって、達成することができる。この円柱レンズＣは、一つの方向、例えばｘにおける光を曲げることになるが、それは、ｙ方向における光に影響しないことになる。この円柱レンズＣの後部に、通常の（球面の）レンズＳ、例えば、光記録装置の対物レンズが、置かれるとすれば、その結果は、ｙ方向が、まだ十分に集束させられない一方で、円柱レンズＣによって既に若干曲げられた、ｘ方向における光が、最初に集束されることになるというものであることになる。これは、線の形状の（又は長円形の）焦点Ｏｘに帰着することになる。若干より遠い距離で、ｙ方向は、完全に焦点であることになるが、同時にｘ方向は、すでに焦点を越えており、再度、最初のものと垂直な線の形状の（又は長円形の）焦点Ｏｙに帰着する。

本発明に係る記録装置の第一の実施形態を、図５に概略的に示す。記録又は読み出しの間に、ディスク２は、回転手段１によって回転させられる。光源、特にレーザーダイオード８によって発生させられた光ビームは、その光ビームが、コリメータレンズ７、液晶セル１４、偏光ビームスプリッター６、四分の一波長板５、及び開口の制限用の絞り４を通過してしまった後に、対物レンズ３によってディスク上へ集束させられる。読み出しの間に、偏光ビームスプリッター６は、ディスク２から反射された光を、レンズ９を通じて、反射された光を分析するための光検出器（アレイ）１０上に、反射させる。このような記録装置の一般的な機能は、広く知られ、従って、ここではさらに説明しないものとする。液晶セル１４の切り替えを、電気的にすることができる。

液晶セルは、円柱レンズの形状の空洞を占める。適切に設計するとき、電圧の印加は、液晶の分子の配向を変化させることになる。そして、これは、‘レンズ’をオン及びオフにすることを可能にする屈折率の変化に帰着する。オフの状態では、液晶の屈折率は、光学的な効果が導入されないように、そのセルのものと調和するべきである。好ましくは、液晶セルは、径の方向における光が影響されるように、径方向に位置付けられる。

液晶セル１４の代わりに、光ビームの内外に機械的に置くことができる円柱レンズを、同じように光ビームに置くことができるであろう。さらに、また、液晶セル１４又は円柱レンズのいずれかを、図６に示すように、四分の一波長板５と偏光ビームスプリッター６との間に置くことができる。

図７は、本発明に係る記録装置の別の実施形態を示す。それにおいて、例えば、（示さない）適当なアクチュエーターによる、ディスク２より上における対物レンズ３の高さの制御用の焦点制御手段１５が、提供される。アクチュエーターを通じた電流は、いわゆる焦点誤差信号を最小にするように、制御される。

この実施形態においては、一般的に、使用される光源８によって、特にレーザーダイオードそれ自体によって生じさせられる固有の非点収差の使用がなされる。記録の場合には、焦点制御手段１５を、例えば電気的に若しくは機械的に（部分的に）無効にすることができる、又は、デフォーカスを、例えば、オン及びオフにすることができるオフセット設定手段１６によって、情報の記録の間に、焦点誤差信号にオフセットを加えることによって、故意に導入することができる。

集束した光スポットプロフィール及びランドの領域Ｌによって別の溝Ｇから分離された溝Ｇ（１３）における本発明に係る記録方法によって得られるマーク／ピットを、図８に示す。情報を記録する方向ｔ（＝接線の方向）に沿った読み取りの間に、円形の光スポットプロフィール１１ａが、使用される。また、示すのは、長円形のプロフィールを有する記録されたマーク１２である。

図９は、データの記録に使用される光スポットプロフィール１１ｂを示す。以上のように、長円形のスポットプロフィール１１ｂが、使用され、長円形のマーク１２に帰着する。

本発明は、特に追記型の光記録担体に記録するとき、より高いデータ容量を得るための解決手段を提供する。本発明によって情報の記録の間に光源から記録担体への光ビームに影響を及ぼすための非点収差が、記録の間に実質的に長円形のスポットプロフィールを有する、特に径の方向における幅と比較して接線の方向においてより小さい幅を有する、光ビームを得るために、使用される。

（ａ）及び（ｂ）は、円形のスポットプロフィールを備えた書き換え可能型の記録担体及び追記型の記録担体に記録された長いマーク及び短いマークを示す。 （ａ）及び（ｂ）は、追記型の記録担体に円形のスポットプロフィール及び長円形のスポットプロフィールで記録された長いマーク及び短いマークを示す。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る光ディスクを示す。 非点収差の効果を説明する。 本発明に係る記録装置の第一の実施形態を示す。 本発明に係る記録装置の第二の実施形態を示す。 本発明に係る記録装置の第三の実施形態を示す。 データの読み出しに使用される光スポットプロフィールを示す。 データの記録に使用される光スポットプロフィールを示す。

Claims (10)

1. 追記型の光記録担体に情報を、情報を記録する方向に沿って該情報を表すマーク及びランドを形成する、該記録担体への光ビームの照射によって、記録する記録装置であって、
   当該記録装置は、
   光ビームを発生させるための光源、及び
   該記録担体へ該光ビームを照射するための光学的手段
   を含み、
   該光学的手段は、該情報を記録する方向において、それに直交する方向と比較して、より短い軸を有する実質的に長円形のスポットプロフィールを有する光ビームを得るために、非点収差の使用によって、情報の記録の間に、該光源から該記録担体への該光ビームに影響を及ぼす手段を含む、記録装置。
2. 前記光ビームに影響を及ぼす手段は、前記光ビームへの非点収差の導入のために適合させられる、請求項１に記載の記録装置。
3. 前記光ビームに影響を及ぼす手段は、液晶セルを含む、請求項２に記載の記録装置。
4. 前記液晶セルは、円柱の形状を有する、請求項３に記載の記録装置。
5. 前記光ビームに影響を及ぼす手段は、円柱レンズを含む、請求項２に記載の記録装置。
6. 前記光ビームに影響を及ぼす手段は、デフォーカスが、情報の記録の間に導入されるように、固有の非点収差を有する光ビームの焦線の焦点の位置の制御用の焦点制御手段を含む、請求項１に記載の記録装置。
7. 前記焦点制御手段は、情報の記録の間に、前記光記録担体を焦点に保持するために使用される焦点誤差信号にオフセットを加えることに適合させられる、請求項１に記載の記録装置。
8. 記録の間に前記手段を光路に持ち込むことによって、前記手段のスイッチをオン又はオフに切り替えることによる前記光ビームに影響を及ぼす手段の制御用の制御手段をさらに含む、請求項１に記載の記録装置。
9. 追記型の光記録担体に情報を、情報を記録する方向に沿って該情報を表すマーク及びランドを形成するための、光学的手段を通じた該記録担体への光ビームの照射によって、記録する方法であって、
   情報の記録の間における光源から前記記録担体への光ビームは、該情報を記録する方向において、それに直交する方向と比較して、より短い軸を有する実質的に長円形のスポットプロフィールを有する光ビームを得るために、非点収差を使用することによって、影響を及ぼされる、方法。
10. コンピュータープログラムであって、
    当該コンピュータープログラムを、コンピューター上で走らせるとき、請求項９に記載の方法のステップをコンピューターに実行させるコンピュータープログラム手段を含むコンピュータープログラム。

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