JP2006511004A - 情報の光学的記憶及び検索のための記憶媒体 - Google Patents

Abstract

本発明は、情報の光学的記憶及び検索のための記憶媒体に関する。前記記憶媒体は、基板と、データの保持のための活性層を有する。本発明によれば、前記活性層は、ビット位置の予め定められたパターンと共に設けられる。望ましくは、前記基板は、ビット位置の前記予め定められたパターンと共に設けられる。当該記憶媒体は、比較的高データ密度を備える。

Description

本発明は、情報の光学的記憶及び検索のための記憶媒体に関する。

加えて、本発明は、情報の光学的記憶及び検索のための記憶媒体の製造方法及びそれらに書き込まれた情報を備えた記録担体に関する。

情報の寿命は、ユーザに可能な情報の増加をもたらした。（パーソナル）コンピュータは遍在し、世界中に広がったコンピュータネットワークを介して接続されている。データを記憶するための費用の減少及び同じ小型装置のフットプリントの記憶容量の増加は、この革命のキーとなっている。記憶技術は現在の記憶必要性に合致しているものの、要求の急速な増加のペースに対応すべく、記憶技術は開発されつづけている。

第１段落で記載した種類の光学的記憶のための媒体は、よく知られている。しかしながら、磁気及び従来の光学的データ記憶技術は、個々のビットが記録媒体の表面における明確な磁気的又は光学的変化として記憶されるものであり、個々のビットが記憶及び／又は区別するには小さすぎる及び／又は難しすぎるという限界がある。インターピクセル又はインターシンボルのインターフェアレンスは、１つのあるピクセルにおける強度が、その近くのピクセルにおけるデータを汚染する現象である。物理的には、このインターフェアレンスは、レンズ系における光学的回析又は経時的収差からはじまった（光学的）チャネルの帯域限界から生じる。

本発明の目的は、データ密度がより高い記憶媒体を提供することにある。本発明によれば、第１段落で記載した種類の光学的記憶のための媒体は、基板と、データの保持のための活性層を有する。活性層は、ビット位置の予め定められたパターンと共に設けられる。

以下の説明およびクレームにおける活性層は、該層中で情報を記憶（コード化）でき、変化することができる層と理解される。

従来の１次元（光学的）記憶媒体において、単一のビット列は、渦巻きに沿って書き込まれている。一般的に、トラックピッチは、隣り合うトラックにおける熱クロストークを容認できるレベルまで減少するに十分に大きくされている。加えて、記録ダイ層又は無機相変化層は媒体中に等質的に分配されている。

本発明によれば、記憶媒体における活性層は予めパターン化され、活性層に記録又は記憶（コード化）する情報は予め定められた位置でのみ可能である形状を備える。活性層は媒体中で等質的に分配されず予め定められたビット位置でのみ示されるので、ビット位置近傍における（熱）クロストークが著しく減少される。その結果、ビット位置の密度は、周知の記憶媒体と比較し増加することができる。記憶媒体から情報を検索する場合に、ビット位置の大きさは、検索手段のスポットサイズよりも小さくすることができる。情報が記憶媒体に記憶（記録）されるときに、記憶手段のスポットサイズは、所望のビット位置における活性層だけが活性化又は非活性化され、近辺のビット位置は（実務上は）記憶手段によって影響を受けないことが、望ましい。パターン化された記憶媒体が用いられることによって、ビット位置におけるクロストークは、著しく減少する。

望ましくは、記憶媒体の基板は、ビット位置の予め定められたパターンと共に設けられている。これにより、活性層が基板中のビット位置に設けられるという追加的な効果が得られる。本発明によれば、記憶媒体の基板のパターンは、記憶媒体の製造をとても容易にする。

情報の光学的記憶及び検索のための記憶媒体を製造する方法は、以下のステップを有する。第１のステップとして、基板は、ビット位置の予め定められたパターンと共に設けられている。その後、データの保持のための活性層が、実質的にビット位置の場所に設けられる。当該発明の望ましい実施形態では、押し付け手段は、ビット位置の予め定められたパターンを生成するために用いられる。この態様で、可能なビット位置は予め正確に知られている。製造方法は、追加的に、鏡層及び熱絶縁層を提供するものである。

本発明における記憶媒体の望ましい実施形態は、予め定められたパターンがビット位置の二次元ストリップを有するように特徴づけられていることである。従来の一次元（光学的）記憶媒体では、単一のビット列がコード化するコンセプトとしてビット長コード化する渦巻きに沿って書き込まれている。予め定められたパターンがビット位置の二次元ストリップを有するときには、望ましいコード化コンセプトは、ビット位置コード化である。望ましくは、ストリップは水平に一直線になっており、いくつかの列及びコラムからなる。望ましくは、コード語はストリップの境界を越えない。

本発明の記憶媒体の望ましい実施形態は、予め定められたパターンが少なくとも部分的な準六角形又は準正方形パターンを有する。準六角形又は準正方形パターンは、理論的には、六角形又は正方形状に配置するというビット位置のパターンを意味する。六角形パターンでは最も近くで隣り合う数は６であり、正方形パターンでは４である。知られている記憶媒体と比較するに、準六角形又は準正方形パターンにおけるビットエラー率は、小さい。準六角形パターンのより高いパッキング密度は、準正方形パターンよりも高い記憶効率をもたらす。準六角形又は準正方形パターンは、ビット位置の２次元ストリップを有する記憶媒体での使用に適している。

本発明の記憶媒体は、そこに書き込まれた情報を備えた記録担体例えば、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ＢＤ、光学的メモリーカード、及び類似する製品等であってもよい。

本発明の他の有利な点は、従属請求項で定められる。

本発明のこれらの及び他の面は図面を参照することによって更に示される。

図は、純粋に図表的なものであり、実際の大きさを示していない。幾つかの寸法は、理解のしやすさのために誇張している。同じ部分については極力同じ符号を付している。

図１Ａは、本発明による情報の光学的記憶及び検索のための記憶媒体の概略図である。図１Ａにおいて、基板１は、ビット位置の渦巻き形状のストリップ又はトラックによって提供される。情報を記憶及び検索すると、渦巻きは記憶又は検索手段によって、それぞれ従わされる。図１Ｂは、図１Ａの記憶媒体の詳細を概要的に示す。ビット位置１４、１４’・・・の予め定められたパターン４が示されている。いわゆるガード帯域３がビッド位置１４、１４’・・・のストリップ又はトラックの間に示されており、情報がビッド位置１４、１４’・・・のストリップから記憶又は検索される方向が太字の矢印で示されている。図１Ｂの例では、ビット位置１４、１４’・・・のパターン４は、最も近くで隣り合う数が６の準六角形パターンである。別の実施形態では、ビット位置のパターンは、最も近くで隣り合う数が４の準正方形パターンである。六角形パターンが、最高の比質量偏差をもたらすことは知られている。特に、六角形パターンの比質量偏差は最も近くで隣り合うビット位置間において同じ距離有する正方形パターンの比質量偏差よりも約１５％高い。加えて、他のパターンも用いることができる。間欠的な二次元パターンを、基礎的なビルディングブロックとして任意の角を有する三角形を用いて構築することができる。加えて、平行四辺形及び六角形を有するパターンを使用することができる。

図２は、図１Ｂのビット位置のパターンの光スポット及びビットパターン幾何学を示す。個々のビット位置１４、１４’・・・が光スポット５と同様に、（点線で）予め定められたパターン４に示されている。本発明によれば、データの保持のための活性層２、２’・・・が、ビット位置１４、１４’・・・の予め定められたパターン４と共に設けられる。活性層２、２’・・・はビット位置１４、１４’・・・の場所にのみ設けられている。光スポット５及びビットパターンの幾何学から、隣り合うビット間のクロストークは重要な問題であることは明白である。記憶媒体から情報を検索するために、クロストークは十分なコード化及び信号処理技術によって解決することができる。例えば熱チップ書込み法によって
記憶媒体に情報を記憶するために、光スポット５（の強度）を調節することによりクロストークを避けることができ、中央ビット位置における活性層中に記憶すると、最も近い隣り合うビット位置における活性層中の情報は実質的に影響を受けない。クロストークの影響を減らす効果的方法は、近傍ビット位置１４’における活性層２’からビット位置１４における活性層２を効果的に保護することである。

望ましくは、［０］活性層が記録ダイ層（ＷＯＲＭ媒体にとって典型である）。望ましくは、これらの層は、スピンコーティング、型押、成形、（フォト）リソグラフィ、マイクロコンタクト印刷、又は蒸着の如き既にある技術によって成膜される。有機ダイ層は簡単にパターン化されてもよい。あるいは、無機相変化層を再書込可能媒体として使用してもよい。望ましくは後者の層は、スパッタリングによって成膜される。パターンニング再書込希土記録層と比較するに、パターンニング有機ダイが望ましい。

望ましくは、記録媒体は予め基板１中に設けられ、記憶情報は予め定められた位置においてのみ可能で、予め定められた形状を備える。この方法で、比較的高データ密度を備えた記憶媒体が得られる。押し付け手段は、単一のプリントステップで、図１Ａに示される渦巻き形状で、図１Ｂに示される予め定められたビット位置構造を押す。ビット位置４のパターンは、押し付け手段中に浮き出されている。

望ましくは、ビット位置１４、１４’・・・の中心間の距離ｄ_ｃ＊が０．８４より小さく、望ましくは０．６３よりも小さい。距離ｄ_ｃは無次元の距離である。距離ｄ_ｃ（図２参照）は、システムの効果的光学解像度に合わせて調整される、即ち、

λ／２ＮＡは所謂ＭＴＦカットオフであり、λはｎｍにおける（レーザ）光の波長であり、ＮＡはシステムの開口率である。この態様では、ｄ_ｃ＊は、読出しシステムの本質から独立している。システムが青色レーザ（λ＝４０５ｎｍ）を備え、ＮＡ＝０．８５を使用した場合、ｄ_ｃは望ましくは２００ｎｍより小さく、望ましくは１５０ｎｍより小さい。

同様に、第１ビット位置における活性層とビット位置近傍における活性層の間の距離ｄ_ａｌ＊が０．４２より小さく、望ましくは０．３よりも小さい。距離ｄ_ｃは無次元の距離である。距離ｄ_ａｌ（図２参照）は、システムの効果的光学解像度に合わせて調整される、即ち、

システムが青色レーザ（λ＝４０５ｎｍ）を備え、ＮＡ＝０．８５を使用した場合、ｄ_ａｌは望ましくは１００ｎｍより小さく、望ましくは７０ｎｍより小さい。実験からは、

であることがとても適していることが分かった。青色レーザ（λ＝４０５ｎｍ）を備え、ＮＡ＝０．８５を使用システムにおいて、対応する距離は、

である。この結果は、知られている記憶媒体と比較するに、本発明の記憶媒体では著しく高いビット密度であることを示している。所謂青色光ディスク基準と比較するに、物理的ビット密度は１つ又は２つの要素により略増加する。活性層と共に設けられたビット位置の予め定められたパターンを備えた記録媒体により、ビット位置間の記録クロストークは著しく減少する。

予め定められたパターンが図１Ａ、１Ｂ及び２に示されるようにビット位置の２次元ストリップを有する場合、望ましいコード化するコンセプトは、ビット位置コード化である。情報ビットのそのような高パッキング密度における信頼できる読出しは、同期された検出及び幾つかのビット列から信号を処理することによってのみ可能である。これは、２次元（２Ｄ）のコード化された情報を同時に検出（又は書き込む）光スポットの列を用いて行うことができ、それによってデータ速度が著しく増加する。得られた２Ｄ信号情報を使用することにより、インターシンボルインターフェレンスにおいて示された大きな信号エネルギ（標準的な光学的記録においては、主としてノイズとして考えられている）は、元の２Ｄビットパターンの再構築において凝集して使用できる。

図３Ａは、本発明による記憶媒体の実施形態を概略的に示したものである。図３Ａの状況においては、活性層２、２’を形成するダイは、基板１に設けられたビット位置１４、１４’を形成するピットにとどめられる。光の照射側が大きな矢印によって示されている。図３Ａの例では、鏡層１６は反射率を増加するように設けられている。好ましい実施形態では、この鏡層１６はアルミニウム又は銀から成る。加えて、ピット間の熱拡散によるクロストークを減少する熱絶縁層１７が図３Ａに設けられている。熱絶縁層１７の例は、低熱伝導性の誘電体である。別の実施形態では、スタックの反射／吸収特性を活用すべく、（図３Ａに示されていない）誘電層が設けられている。そのような誘電層は、熱絶縁層と部分的に同じでもよく、ダイの頂部に成膜されてもよい。

熱キャッピング及び鏡層のシークエンスは逆にされてもよい。これは、熱絶縁を向上させるが、光学的特性に関し熱保護層における切迫した要求におかれるものである。図３Ａの実施形態では、光は、熱キャッピング層に到達しておらず、透過であったり複屈折に制限が無いこと等は要求されない。キャッピング層の下に鏡層がある実施形態では、キャッピング層の特性は、設計の光学特性に影響を与える（インターフェアレンススタック）。

図３Ｂは、本発明による記憶媒体の別の実施形態を概略的に示したものである。図３Ｂの状況においては、活性層２、２’を形成するダイは、基板１に設けられたビット位置１４、１４’から突き出ている。光の照射側が大きな矢印によって示されている。図３Ｂの例では、鏡層１６は、反射率を増加するように設けられている。好ましい実施形態では、この鏡層１６はアルミニウム又は銀から成る。加えて、ピット間の熱拡散によるクロストークを減少する熱絶縁層１７が図３Ｂに設けられている。図３Ｂの例では、ダイを周囲から更に隔離すべく、活性層２、２’と鏡層１６の間に追加的なキャッピング層が設けられている。図３Ｂの実施形態では、光は、図３Ａに示したようなピットの小さな波保護構造に結合することなく、ダイ「ピラー」により効率的に結合でき、有利である。

図３Ｂの実施形態における更なる有利なことは、（金属）鏡層１６がダイの付近におけるピットの底のみにあり、ビットは互いに熱的により隔離されていることである。図３Ｂの構造は、記録スタックの反射／吸収特性を強調／調節するために使用できる。

図３Ｂに示されるスタックの製造方法は、（任意の）鏡層１６及び（任意の）熱キャッピング層１７を成膜することから開始され、（図３Ｂに示されていない）任意の絶縁層が基板１上に成膜される。次のステップとして、ダイ（活性層）が、例えばウエット型押、マイクロコンタクト印刷、及びウエット／非ウエット技術によって選択的に鏡層に移される。最後の手段として、（任意の）熱キャッピング層１７及び／又は（図３Ｂに示されていない）誘電層が基板に成膜され、図３Ｂのスタックをもたらす。

図３Ｂに示されるスタックの別の製造方法は、（任意の）鏡層１６、（任意の）熱キャッピング層１７、及び（図３Ｂに示されていない）任意の絶縁層を基板１上に成膜することから開始される。次のステップとして、当該構造は光照射（カバー）層に押される。次に、（任意の）熱キャッピング層及び／又は（図３Ｂに示されていない）絶縁層が基板に成膜される。その後、ダイ（活性層）が光照射層に成膜される。最後のステップとして、光照射層は基板に接着し、図３Ｂのスタックをもたらす。

成膜されたダイ厚さにおけるランドピットコンストラストはできるだけ大きくあるべきで、ダイがより等質的に又は非等質的に溝間に成膜される標準的な記録とは異なる。パターン化された媒体は、１つの新しい要素を記録システムにもたらす。等質な記録層の（標準的な）場合、記録媒体の光学的特性のデータ構造を記録中に選択的に導入する。それによって、記録領域と未記録領域の間の大きな光学コントラストを容易に果たすことができる。予めパターン化された場合は、記録ビットと未記録ビットの間の要求されたコントラストも得るために、配慮しなければならない。これは、例えば、未記録領域でとても透過な記録層を用いることによって為すことができ、スタックの有効反射率は（等質の）金属層によって殆ど定められる。記録により、記録層の光学的特性は変化し、媒体の効果的反射率は今や活性媒体の特性によって定められ大きく伸びている。

本発明の範囲は実施例には限定されない。発明は、新しい特徴及び特徴の組合わせにおいて具体化される。符号はクレームの範囲亜を狭めるものではない。

「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という語はクレーム中でリストされた要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の前にある「ａ」又は「ａｎ」という語は、そのような要素が複数存在することを排除するものではない。

本発明による情報の光学的記憶及び検索のための記憶媒体を示す。 図１Ａの記憶媒体の詳細を示す。 図１Ｂのビット位置のパターンの光スポット及びビットパターン幾何学を示す。 本発明による記憶媒体の実施形態を示す。 本発明による記憶媒体の別の望ましい実施形態を示す。

Claims (11)

1. 基板と、
   データの保持のための活性層と、を有し、
   前記活性層は、ビット位置の予め定められたパターンと共に設けられ、
   前記基板は、近傍ビット位置間のクロストークを減少するためにビット位置の予め定められたパターンと共に設けられたことを特徴とする情報の光学的記憶及び検索のための記憶媒体。
2. 前記予め定められたパターンは、ビット位置の２次元ストリップを有することを特徴とする請求項１記載の記憶媒体。
3. 前記予め定められたパターンは、少なくとも準六角形又は準正方形パターンを有することを特徴とする請求項１又は２記載の記憶媒体。
4. 前記ビット位置の中心間の距離ｄ_ｃ＊が０．８４より小さく、望ましくは０．６３よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の記憶媒体。
5. 第１ビット位置における前記活性層とビット位置近傍における前記活性層の間の距離ｄ_ａｌ＊が０．４２より小さく、望ましくは０．３よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の記憶媒体。
6. ビット位置の予め定められたパターンと共に基板を設け、
   データの保持のための活性層を、実質的に前記ビット位置の場所で設けるステップを有し、
   渦巻き形状のビット位置の２次元ストリップが前記基板上に設けられることを特徴とする情報の光学的記憶及び検索のための記憶媒体を製造することを特徴とする方法。
7. 押し付け手段がビット位置の前記予め定められたパターンを生成するために用いられることを特徴とする請求項６記載の記憶媒体の製造方法。
8. 前記基板と前記活性層の間に鏡層を設けるステップを更に有することを特徴とする請求項６又は７記載の記憶媒体の製造方法。
9. 第１のビット位置における活性層と近傍ビット位置における活性層との間に熱絶縁層を設けるステップを更に有することを特徴とする請求項６又は７記載の記憶媒体の製造方法。
10. 請求項６又は７記載の製造方法によって設けられた活性層において情報がコード化されたことを特徴とする情報が書き込まれた記録担体。
11. 記録担体は光ディスクであることを特徴とする請求項１０記載の記録担体。

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