JP4901859B2 - 光データ記憶媒体 - Google Patents
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Description
本発明は、色素に基づく記録層を有する光データ記憶媒体であって、光学的に検出可能なマークのパターンでユーザ情報を記録するための実質的に平行なトラックを持つ光データ記憶媒体であり、前記トラックには案内溝が設けられ、前記溝はユーザデータ領域及び情報領域に存在し、プッシュプル法を用いて集束放射ビームによりトラッキング可能(trackable)である、光データ記憶媒体に関する。
本発明はまた、斯かる光記憶媒体を走査する装置及び方法に関する。
光データ記憶媒体上の記録データは、トラック内に配設される。一般に、トラックは、走査装置により追従されるべき記録担体上のラインであり、記録担体の特性寸法(characteristic dimension)のオーダーの長さを持つ。矩形の記録担体上のトラックは、光データ記憶媒体の長さ又は幅に実質的に等しい長さを持つ。ディスク状の光データ記憶媒体上のトラックは、ディスク上の連続する螺旋ライン又は環状ラインの３６０度のターンである。
トラックは、溝及び／又はこれら溝間のランド部を有してもよい。溝は、記録層のランド部により隣接する溝から隔てられる、記録層内のトレンチのようなもの(trench-like feature)であり、トレンチの底部は、記録担体の、該記録担体を走査するための放射線が当たる面寄りか、又はより遠くにある。ユーザ情報は、記録層内の光学的に検出可能な区画の形態で、例えば、特徴的な反射又は磁性を持つ区画としてランド及び／又は溝に記録されても良い。
光記録に関する市場について、今のところ最も重要であり成功しているフォーマットは、ライトワンスフォーマットであることが明らかである。ＣＤレコーダブル(Compact Disc Recordable: CD-R)及びＤＶＤリライタブル(Digital Versatile Disk Rewritable: DVD+R、DVD-R)に次いで、最近新規のブルーレイディスクレコーダブル(Blu-ray Disc recordable: BD-R)規格が開発された。ＢＤ−Ｒ規格は、一層高いデータ密度を提供する。
溝に対するレーザ書込スポットの半径方向位置は、所謂"プッシュプル"即ち差動法により検出される。この方法は、光データ記憶媒体から反射されたビームの経路に配設される少なくとも２つの放射線感応検出器セグメントを用い、これら検出器セグメントは、反射ビームの半径方向に異なる部分を受ける。２つの検出器セグメントの出力信号間の差は、溝に対するレーザスポットの半径方向位置についての情報を含む。これら出力信号が等しい場合、レーザスポットの中心は、溝の中心又は２つの隣接する溝間の中心に一致している。
プッシュプル信号は、1985年BristolにあるAdam Hilger社のG. Bouwhuis, J. Braat, A. Huijser, J. Pasman, G. van Rosmalen及びK. Schouhamer Imminkによる"Principles of Optical Disc Systems"に公開されているようなスカラー回折計算を用いて計算されてもよい。一般に、プッシュプル信号は、案内溝の走査中放射線、例えばレーザビームの反射光路に存在する分割検出器の右及び左の検出器セグメントからの信号Ｉ１及びＩ２の差を取ることにより得られる。光ディスク規格仕様書において、プッシュプル信号は、通例、正規化パラメータPPN=<I1-I2>/[I1+I2]と定義される。この式の中で、<I1-I2>は、I1-I2の最大の差を示し、[I1+I2]は、I1+I2の平均値を示す。これらは、レーザスポットが案内溝を横切って半径方向外方に移動する場合である。
特定の色素が、予め溝が形成された光データ記憶媒体基板上の記録層として用いるのに非常に適していることが分かっている。斯かる色素は、例えば、シアニン化合物(cyanine compound)であってもよい。この色素は、基板表面上で斯かる化合物の溶液をスピンコーティングすることにより堆積され得る。反射層が、通例、基板と色素層との間に存在する。
有機色素に基づく記録スタック(organic dye-based recording stack)において、データが記録される色素の体積(dye volume)が、基板の表面上に存する溝に閉じ込められる場合、記録プロセスはより最適である。通常の記録スタック、即ち、ＣＤ−Ｒ又はＤＶＤ＋Ｒディスクの場合、色素を閉じ込める溝区域は、ディスクのレーザが入射する面の方を向いている。反転スタック(inverted stack)の場合、溝は、レーザが入射する表面の反対を向いている。この場合、溝の合間にあるランド区域が、ディスクのレーザが入射する表面の方を向いている。斯かる反転スタック構造は、新規のＢＤ−Ｒディスクに用いられている。これは、ＢＤ−Ｒシステムについては、半径方向トラッキングが、有機Ｒメディアのためにオングルーブ(on-groove)からイングルーブ(in-groove)に切換るべきことを意味する。
ＢＤは、初め、2002年6月BD-RE v1.0規格を先導するＢＤファウンダーズ(BD Founders)により規格化された。ＢＤ−ＲＥメディアは、低い反射率及び比較的低いプッシュプルを持つ相変化記録メディアであり、ＳＬ又はＤＬがある。その後、ＢＤレコーダブル(BD-Recordable)の規格化が始まった。ここでは、ＢＤ−ＲＥとの共通性が可能な限り保持された。低反射率に起因して、相変化型又は合金型(Cu/Si)材料等の無機記録材料が、ＢＤ−Ｒのために利用可能になった。これら無機型ＢＤ−Ｒメディアでも、ＢＤ−ＲＥ(0.21-0.45)と同じ正規化プッシュプル(PPN)レベルが得られた。ＣＤ−Ｒ並びにＤＶＤ−Ｒ及びＤＶＤ＋Ｒの市場での成功により触発され、スピンコート色素メディアもＢＤ−Ｒのために開発されている。初め、これらは、High-to-Lowのマーク極性を持つ所謂オングルーブ型（上記参照）のものであった。しかしながら、これらの型のディスクは、所要の記録特性に達することはなかった。最近、Low-to-Highのマーク極性及び高いＰＰＮレベルを示す所謂イングルーブ型のＢＤ−Ｒディスクが開発されている。オングルーブ型のメディアで見られる問題に反して、卓越した記録特性が最新型のメディアで示されている。これらメディアの明白な裏づけがきっかけとして、BD-R v1.0規格は、マーク極性用に確保されているディスク情報(Disc Information: DI)バイトを採用し、斯くして、将来Low-to-High色素メディアを使用可能にしている。
Low-to-High色素メディアの後の利用可能性に起因して、これらメディアは、従来の無機型ＢＤ−Ｒメディアを念頭に設計されている第１世代のＢＤドライブと互換性がないかもしれない。Low-to-High色素メディアにおいては、全てＰＰＮ信号に関する、以下の問題がある。
１） ＰＰＮ信号は、非常に高く、例えば０．８であり、v1.0 BD-R仕様書よりも高く、無機ＢＤ−Ｒメディアのレベルの３倍に達する。従来の（８セグメントフォトダイオード）非点収差フォーカシング法により動作するドライブは、高い光フィードスルー(optical feed through)を被る。結果として、フォーカスサーボは、トラックジャンプ中許容できないほど大きなフォーカスエラー信号を被るであろう。これは、フォーカスシステムのロバストネスを危うくし、ことによるとフォーカスコイルが焼けるまで、フォーカスアクチュエータを浪費(dissipation)させてしまうであろう。
２） ＰＰＮ信号は、記録後２倍又はそれ以上低下する。ＢＤ−Ｒ仕様書は、一定の半径方向サーボゲインで書込済み及びブランク領域をトラッキング可能にする、０．７５−１．２５のＰＰＮ比（記録後／記録前）しか許容していない。より低いＰＰＮ比は、ディスクのブランク状態又は書込済み状態に依存して半径方向サーボゲインが切換えられる異なるサーボデザインを必要とする。
３） より劇的な問題が、いくつかの最新のサンプルメディアで見られる。これらメディアでは、ブランクディスクのＰＰＮ信号が減らされていて、結果として、ある書込パワーにおける書込み後のＰＰＮ信号が、該ＰＰＮ信号が完全に消滅する程度まで減らされている。
１） ＰＰＮ信号は、非常に高く、例えば０．８であり、v1.0 BD-R仕様書よりも高く、無機ＢＤ−Ｒメディアのレベルの３倍に達する。従来の（８セグメントフォトダイオード）非点収差フォーカシング法により動作するドライブは、高い光フィードスルー(optical feed through)を被る。結果として、フォーカスサーボは、トラックジャンプ中許容できないほど大きなフォーカスエラー信号を被るであろう。これは、フォーカスシステムのロバストネスを危うくし、ことによるとフォーカスコイルが焼けるまで、フォーカスアクチュエータを浪費(dissipation)させてしまうであろう。
２） ＰＰＮ信号は、記録後２倍又はそれ以上低下する。ＢＤ−Ｒ仕様書は、一定の半径方向サーボゲインで書込済み及びブランク領域をトラッキング可能にする、０．７５−１．２５のＰＰＮ比（記録後／記録前）しか許容していない。より低いＰＰＮ比は、ディスクのブランク状態又は書込済み状態に依存して半径方向サーボゲインが切換えられる異なるサーボデザインを必要とする。
３） より劇的な問題が、いくつかの最新のサンプルメディアで見られる。これらメディアでは、ブランクディスクのＰＰＮ信号が減らされていて、結果として、ある書込パワーにおける書込み後のＰＰＮ信号が、該ＰＰＮ信号が完全に消滅する程度まで減らされている。
最近、（非点収差フォーカシング法を動作させる）第１世代のドライブとの互換性を達成する見込みは非常に乏しいことが明らかになっている。ＰＰＮの要件１）が撤回され、比較的高いブランクディスクのＰＰＮ信号が許容され得る場合、問題２）及び３）は解決されることができる。
今、ＢＤ−Ｒ色素ディスクの開発は、より先進的な光フィードスルーの対処法を持つ第２世代のドライブに焦点を当てていくことが予想される。これは、書込みだけでなく読み込みについても第１世代のドライブとの互換性を欠いた新世代のメディアを招くことになるであろう。読み込みについては、非常に深刻である。これは、ユーザ側の混乱を生じさせるだけでなく、ドライブの損傷（光フィードスルーに起因してフォーカスコイルが焼けてしまう）も招く恐れがある。
本発明の目的は、光データドライブに損傷をもたらすことなく該光データドライブにより読み取られ得る、冒頭段落で述べた類の光データ記憶媒体を提供することにある。
本発明の他の目的は、相応の装置及び方法を提供することにある。
第１の目的は、本発明によれば、未記録の前記情報領域の正規化プッシュプル信号ＰＰＮの値をＰＰＮ−ｉとし、未記録の前記ユーザデータ領域の正規化プッシュプル信号ＰＰＮの値をＰＰＮ−ｕとし、ＰＰＮ−ｉはＰＰＮ−ｕよりも低いことを特徴とする、冒頭段落に記載の光データ記憶媒体によって達成される。
提案された解決策は、Low-to-HighのＢＤ−ＲディスクのＨＦＭゾーン又はＰＩＣバンドとも呼ばれるＢＤの情報領域の溝構造を、ＰＰＮ信号の値が、ＨＦＭゾーン内においてのみ、第１世代のドライブでさえも許容され得るレベルまで低減されるように修正することにある。これは、ＨＦＭゾーンが本質的に記録できないために可能である。斯かるドライブは、単純にＨＦＭゾーンにアクセスすることにより、リードインゾーン(Lead In Zone)の他の部分及びデータゾーン(Data Zone)から離れたまま、ディスク情報(DI)を取出すことができるであろう。ＰＩＣバンドを読み取ることによりＢＤディスクを始動することが、読み取り互換性のないディスクを読み取る場合にドライブの損傷を回避する一つのやり方である。本発明による光情報媒体の一実施例においては、前記情報領域内の前記溝が、媒体のタイプを示す変調情報を含んでいる。例えば、この情報は、マーク極性バイトに記憶されて存在する。例えば、上述の色素ＢＤ−Ｒディスクは、Low-to-Highに設定されたマーク極性バイトを持つ。
最小限達成されなければならないことは、第１世代のドライブが、媒体のタイプを正しく識別し、ディスクを排出し、適切なメッセージをユーザ（レコーダ）又はホスト（ＰＣドライブ）に連絡するためにディスク情報（マーク極性バイト、バージョン及びクラスバイト）を読み取れることである。これは特に重要である。なぜなら、新規の色素ディスクは、旧式のドライブに損傷を与え得る恐れがあるからである。好ましくは、情報領域において、０．２１＜ＰＰＮ−ｉ＜０．５２、より好ましくは、０．２６＜ＰＰＮ−ｉ＜０．５２である。これらの値は、実質的に、BD-R V1.0規格に準拠した現在の標準値に対応する。
本発明による光データ記憶媒体の一実施例においては、前記情報領域内の前記溝は、前記ユーザデータ領域内の前記溝の断面と比較して、幅、深さ又はその両方で断面が減らされている。溝の断面の減少はＰＰＮ信号の減少をもたらすことが確認され得る。ユーザデータ溝領域に対して情報領域（ＨＦＭゾーン）の溝特性を変えるためにいくつかの光ディスクをマスタリングする方法がある。ＢＤのＨＦＭゾーンはすでに、上記溝領域と比較して異なるトラックピッチを持っていることに留意されたい。一般的なアイデアは、幅、深さ又はその両方の何れかでプリグルーブの"容積"を減らすことである。これは、以下のように達成され得る。
１） 光ディスクマスタリング時のＮＡを変える。これは、従来の溝をマスタリングするために用いられるＮＡが既に非常に高いので、比較的困難である。
２） 光ディスクマスタリング時の光強度を変えることにより溝の深さ及び幅を変える。強度を下げることは、一般に、より低い正規化プッシュプル信号を持つより浅い、例えば、Ｖ型の溝をもたらすであろう。製造時にＨＦＭゾーンをダミーデータ、例えば、短パルスのシーケンスで予め記録することによりＰＰＮを変えることも可能である。これは、ＰＰＮ信号の値も減少させる。
１） 光ディスクマスタリング時のＮＡを変える。これは、従来の溝をマスタリングするために用いられるＮＡが既に非常に高いので、比較的困難である。
２） 光ディスクマスタリング時の光強度を変えることにより溝の深さ及び幅を変える。強度を下げることは、一般に、より低い正規化プッシュプル信号を持つより浅い、例えば、Ｖ型の溝をもたらすであろう。製造時にＨＦＭゾーンをダミーデータ、例えば、短パルスのシーケンスで予め記録することによりＰＰＮを変えることも可能である。これは、ＰＰＮ信号の値も減少させる。
典型的なＢＤの例では、基板は、ディスク状であり、１２０ｍｍの径及び１．０〜１．２ｍｍの厚さを持つ。記録スタックは、基板上に存在し、色素層及び反射層を含む。スタックの反射層が、基板に隣接して存する。これは、反転スタックとも称される。放射線、即ち、レーザ光は、基板側より遠い側を介し、記録スタックを環境から保護する透明カバー層を通って入射する。
案内溝は、しばしば、螺旋状溝により構築され、射出成形又は加圧成形時のモールドにより基板又は透明層に形成される。代替的には、これら溝は、例えばＵＶ光硬化性アクリレートであるスペーサ層の合成樹脂における複製プロセスで形成され得る。
カバー層は、例えば、ポリカーボネート(polycarbonate)、ポリメチルメタクリレート(polymethyl methacrylate: PMMA)、アモルファスポリオレフィン(amorphous polyolefin)若しくはガラス、又は例えばＵＶ光で硬化されるポリメタクリル酸(poly(meth)acrylate)の比較的薄い層からなる。この保護層は、良好な光学的品質のもの、すなわち、光学収差が実質的になく、実質的に厚さが均一でなければならない。ＢＤについて、このカバー層は、０．１ｍｍの厚さを持つ。
金属反射層が、蒸着又はスパッタリングにより設けられてもよい。色素層は、通常、スピンコーティングにより設けられる。
本発明は、ＢＤ−Ｒディスク、及びＢＤ−Ｒ規格の将来のバージョンにも適用可能である。本発明は、"旧式の"ＢＤドライブと将来の色素タイプのＢＤ−Ｒディスクとの読み取り互換性を達成するために用いられ得る。
第２の目的は、本発明によれば、上述した光データ記憶媒体を走査する装置であって、プッシュプル法を用いて集束放射ビームによりトラッキング可能なトラックを走査するための光学系、並びに反射放射ビームから第１信号を検出するための第１セグメント及び前記反射放射ビームから第２信号を検出するための第２セグメントを持つ検出器を有する装置において、前記情報領域において読み取られた媒体情報に基づいて、前記媒体を互換性があるものとして許可するか、又は前記媒体を互換性がないものとして拒絶するか判断するための手段を有することを特徴とする装置により達成される。
第３の目的は、本発明によれば、上述した装置により上述した光データ記憶媒体を走査する方法であって、媒体は、色素に基づく記録層を有し、且つ光学的に検出可能なマークのパターンでユーザ情報を記録するための実質的に平行なトラックを持ち、前記トラックには情報が記憶される溝が設けられ、前記溝はユーザデータ領域及び情報領域に存在し、且つトラッキング可能であり、当該装置は、プッシュプル法を用いて集束放射ビームによりトラックを走査するための光学系、並びに反射放射ビームから第１信号（Ｉ１）を検出するための第１セグメント及び前記反射放射ビームから第２信号（Ｉ２）を検出するための第２セグメントを持つ検出器を有する方法において、前記情報領域において読み取られた情報に基づいて、前記媒体を互換性があるものとして許可するか、又は前記媒体を互換性がないものとして拒絶するか判断するステップを有することを特徴とする方法により達成される。
本発明の方法の一実施例においては、互換性状態メッセージ(compatibility status message)が、前記装置のエンドユーザに通信される。
本発明は、添付の図面を参照してより詳細に説明されるであろう。
図１において、光データ記憶媒体１が示されている。光データ記憶媒体１は、色素に基づく記録層を有し、且つ光学的に検出可能なマーク（図示せず）のパターンでユーザ情報を記録するための実質的に平行なトラックを持つ。トラックには案内溝が設けられ、溝はユーザデータ領域３及び情報領域２に存在し、正規化プッシュプル信号(PPN)を伴うプッシュプル法を用いて集束放射ビームによりトラッキング可能である。未記録の情報領域のＰＰＮの値をＰＰＮ−ｉとし、未記録のユーザデータ領域のＰＰＮの値を、ＰＰＮ−ｕとし、ＰＰＮ−ｉはＰＰＮ−ｕよりも実質的に低い。ＰＰＮ−ｉの値は、約０．４である。ＰＰＮ−ｕの値は、約０．６である。このＰＰＮ−ｕの値は、"第１世代"即ち"レガシー"ＢＤドライブにより読み取られる場合に損傷を与えるかもしれない。情報領域内の溝は、媒体のタイプを示す変調情報を含んでいる。この情報は、マーク極性バイトに記憶されて存在する。
情報領域内の前記溝は、前記ユーザデータ領域内の前記溝の断面と比較して、幅、深さ又はその両方で断面が減らされている。溝の断面の減少はＰＰＮ信号の減少をもたらすことが確認され得る。ユーザデータ溝領域に対して情報領域（ＨＦＭゾーン）の溝特性を変えるためにいくつかの光ディスクをマスタリングする方法がある。ＢＤのＨＦＭゾーンはすでに、上記溝領域と比較して異なるトラックピッチを持っていることに留意されたい。一般的なアイデアは、幅、深さ又はその両方の何れかでプリグルーブの"容積"を減らすことである。これは、以下のように達成され得る。
１） 光ディスクマスタリング時のＮＡを変える。これは、従来の溝をマスタリングするために用いられるＮＡが既に非常に高いので、比較的困難である。
２） 光ディスクマスタリング時の光強度を変えることにより溝の深さ及び幅を変える。強度を下げることは、一般に、より低い正規化プッシュプル信号を持つより浅い、例えば、Ｖ型の溝をもたらすであろう。製造時にＨＦＭゾーンをダミーデータ、例えば、短パルスのシーケンスで予め記録することによりＰＰＮを変えることも可能である。これは、ＰＰＮ信号の値も減少させる。
１） 光ディスクマスタリング時のＮＡを変える。これは、従来の溝をマスタリングするために用いられるＮＡが既に非常に高いので、比較的困難である。
２） 光ディスクマスタリング時の光強度を変えることにより溝の深さ及び幅を変える。強度を下げることは、一般に、より低い正規化プッシュプル信号を持つより浅い、例えば、Ｖ型の溝をもたらすであろう。製造時にＨＦＭゾーンをダミーデータ、例えば、短パルスのシーケンスで予め記録することによりＰＰＮを変えることも可能である。これは、ＰＰＮ信号の値も減少させる。
図２において、図１の光データ記憶媒体１を走査する装置１１が示されている。当該装置は、プッシュプル法を用いて集束放射ビーム７によりトラッキング可能なトラックを走査するための光学系４、並びに反射放射ビーム８から第１信号Ｉ１を検出するための第１セグメント及び反射放射ビーム８から第２信号Ｉ２を検出するための第２セグメントを持つ検出器５を有する。ＰＰＮ信号は、上述した信号から獲得され得る。当該装置は、情報領域において読み取られた媒体情報に基づいて、媒体を互換性があるものとして許可するか、又は媒体を互換性がないものとして拒絶するか判断するための手段を有する。
図３において、図２の装置を用いて図１の光データ記憶媒体を走査する本発明による方法のフロー図が示されている。情報領域において読み取られた情報に基づいて、媒体を互換性があるものとして許可するか、又は媒体を互換性がないものとして拒絶するか判断される。任意に、互換性状態メッセージが、装置のエンドユーザに通信される。
上記の実施例は、本発明を限定するものではなく例示するものであり、当業者は、添付されている特許請求の範囲から外れない多くの他の実施例を設計することが出来るであろうことに注意されたい。特許請求の範囲において、括弧内の如何なる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」という用語は、請求項内に記載されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素の単数形表記は、このような要素の複数の存在を除外しない。単に、或る方策が、互いに異なる従属項において列挙されているという事実は、これらの方策の組合せが有利に用いられ得ないことを示すものではない。
Claims (4)
- 色素に基づく記録層を有する光データ記憶媒体であって、光学的に検出可能なマークのパターンでユーザ情報を記録するための実質的に平行なトラックを持つ光データ記憶媒体であり、前記トラックには案内溝が設けられ、前記溝はユーザデータ領域及び情報領域に存在し、プッシュプル法を用いて集束放射ビームによりトラッキング可能であり、前記情報領域内の前記溝は、マーク極性を示す変調情報を含んでいる光データ記憶媒体において、未記録の前記情報領域の正規化プッシュプル信号の値をＰＰＮ−ｉとし、未記録の前記ユーザデータ領域の正規化プッシュプル信号の値をＰＰＮ−ｕとし、ＰＰＮ−ｉはＰＰＮ−ｕよりも低いことを特徴とする光データ記憶媒体。
- 前記変調情報は、マーク極性バイトに記憶されて存在することを特徴とする請求項１に記載の光データ記憶媒体。
- ０．２１＜ＰＰＮ−ｉ＜０．５２であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光データ記憶媒体。
- 前記情報領域内の前記溝は、前記ユーザデータ領域内の前記溝の断面と比較して、幅、深さ又はその両方で断面が減らされていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光データ記憶媒体。
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