(57)【要約】  本発明は、アナログオーディオ記録媒体を製造するためのコンピュータ実行方法および装置を提供する。ここで、デジタルオーディオデータはデジタルオーディオデータのアナログ変換を表すトポグラフィカルデータに変換され、アナログオーディオ記録媒体を作製するために基板の表面上にトポグラフィカルデータの物理的書き込みを形成するように基板にレーザビームが選択的に印加される。媒体は、レコードプレーヤーのような従来の再生装置で直接的に再生可能であり、および／または、更なる再生可能装置でさらに成形されたものである。本発明は、これにより、例えばレコードのより効率的な製造および、オーディオデータのより高い品質を確実に保証する。【選択図】図９
2019508835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログオーディオ記録媒体を製造するコンピュータ実行方法であって、
デジタルオーディオデータ（１３）をデジタルオーディオデータのアナログ変換を表すトポグラフィカルデータ（２１）に変換するステップと、
アナログオーディオ記録媒体を作製するために、基板の表面上に前記トポグラフィカルデータの物理的書き込み（１２）を形成するように前記基板（１）にレーザビーム（２７）を選択的に印加するステップとを有する方法。
【請求項２】
前記変換するステップは、前記デジタルオーディオデータをＣＡＤソフトウエア（２１ａ）にインポートするステップと、前記ソフトウエアを使用して前記デジタルオーディオデータをアナログデータに変換するステップとを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デジタルオーディオデータを連続的なアナログ信号に変換するステップと、
時間の関数としての振幅の離散値を決定するために前記連続的なアナログ信号をサンプリングするステップと、
前記ＣＡＤソフトウエアが前記トポグラフィカルデータを生成してアナログ信号を再生するように、前記離散値を補間する前記ＣＡＤソフトウエアに前記離散値を転送するステップと、を有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
アナログ再生装置のエミュレータ（２１ｃ）を用いて前記トポグラフィカルデータを処理するステップをさらに有する請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記アナログオーディオ記録媒体はレコード（１０）である、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
音質を変調するために前記変換されたトポグラフィカルデータをマスタリングするステップ（２１ｂ）を有する請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記物理的書き込みの形成は、ラスター走査（２３）で行われる、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記物理的書き込みの形成は、ベクトル走査（２４）で行われる、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記レーザビームは、少なくとも１つの短パルスレーザから放出される、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記物理的書き込みは、前記トポグラフィカルデータに直接的に相当し、前記アナログオーディオ記録媒体は、アナログ再生装置で直接的に再生可能である、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記物理的書き込みは前記トポグラフィカルデータの逆トポグラフィを備え、前記アナログオーディオ記録媒体はネガマスター（９）である、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記基板は、タングステンカーバイトまたは同様な硬質金属、ステンレススチール、工具鋼、ガラスまたはサファイアガラス、感光性有機ポリマーまたは有機―無機ハイブリッドポリマー配合物もしくは混合物から構成される樹脂もしくはレジスト、のうちの１つを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
コーティング層が前記アナログオーディオ記録媒体に適用されている、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
アナログオーディオ記録媒体の製造用の装置であって、
デジタルオーディオデータをデジタルオーディオデータのアナログ変換を表すトポグラフィカルデータに変換するための作動手段と、
アナログオーディオ記録媒体を作製するために、基板の表面上にトポグラフィカルデータの物理的書き込みを形成するように前記基板にレーザビームを選択的に印加する手段と、を備える装置。
【請求項１５】
プロセッサが実行する命令が方法ステップを実行する、前記命令を備えたコンピュータ実装記憶媒体であって、
前記方法ステップは、
デジタルオーディオデータをデジタルオーディオデータのアナログ変換を表すトポグラフィカルデータに変換するステップを有し、
前記トポグラフィカルデータは、アナログオーディオ記録媒体を作製するために、基板の表面上にトポグラフィカルデータの物理的書き込みを形成するように前記基板にレーザビームを選択的に印加するステップに適合する、コンピュータ実装記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログオーディオ記録媒体の製造に関する。詳細には、本発明は、オーディオデータのＣＡＤ互換表現へのコンピュータ制御されたオーディオデータ変換、および媒体のレーザ書き込み（laser inscribing）（またはレーザ彫刻（laser engraving））
、およびレコードプレーヤーのような従来の再生装置で使用できるアナログオーディオ記録媒体の製造用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現行のレコード製造方法は、予め製造したマスター（スタンパまたはマスター原盤）を特殊なポリ塩化ビニルコンパウンドにプレスすることである。この製造方法は、過去６０年間に亘ってほとんど変化していない。そのようなマスターを製造するための確立した方法は２つあり、従来のコーティングプロセスと、ダイレクトメタルマスタリング（Direct
Metal Mastering）（ＤＭＭ）である。
【０００３】
伝統的なコーティングプロセスによれば、マスター録音は、カッティングヘッド（書き込み針）を有するノイマン旋盤のような、カッティング装置を使用して、硬質のラッカープレートに書き込まれる。その後、ラッカープレートは、銀めっきされて導電性を有し、その後、銅またはニッケルめっきされる。銅またはニッケルプレートは、銀めっきされたラッカープレート（これは、通常は廃棄される）から離されてネガマスタープレートまたは「父」として知られるマスターのネガコピーを形成する。その後、父にめっきをして多数のポジ「母」プレートが製造される。これらの母プレートは、エラーを点検されてラッカープレートの再生可能な複製となる。これらのスタンパとして知られるポジ、ネガの抽出ダイが形成されて、その後、ビニル化合物重合体のプレスに使用される前にクロムめっきされる。クロムめっきは、耐久性を延ばす硬質で汚れのない表面を提供する。
【０００４】
１９８０年代の初めに開発されたビニル化合物の重合体をプレスする追加的なプロセスがダイレクトメタルマスタリング（ＤＭＭ）である。ダイレクトメタルマスタリングによれば、レコードカッターが銅めっきされたマスターディスクにオーディオ信号を直接的に彫刻する。ダイレクトメタルマスタリング銅マスターディスクは、めっきプロセスの単一ステップを使用して所望の数のスタンパを製造するために直接的にめっきすることができる。これにより、ネガマスター「父」を形成する必要がなくなる。ダイレクトメタルマスタリング銅ディスクは、「母」としての役割を果たす。従来の銀めっきプロセスおよび上述した２つの電鋳ステップを回避することにより、電鋳（ガルバニック）プロセスで発生しうるノイズを誘導するリスクが低減される。しかしながら、プレスされたレコードの耐久性は、レコード溝の深さが減少するために高くはないことがある。
【０００５】
従来技術とダイレクトメタルマスタリング技術の双方の最も考慮すべき欠点は、迅速な運動による加熱からダメージを受けること、または加熱からレコードカッターを防止するために高周波を減衰させる必要性に加えて、手間がかかり環境にダメージを与えるプロセスである。さらなる欠点は、レコードプレーヤーのアームが半径方向に移動するのに対してラッカー付きプレートおよびメタルマスターは接線方向にカットされているので、異なるカットおよび演奏角度を与える。この結果、製造上の幾何学的欠陥および周波数応答の再生限界のために、オーディオ再生品質が低下することにつながる。
【０００６】
例えば、ＣＯ2レーザ彫刻または３Ｄプリンタの使用のように、最近の技術を用いて異な
る材料にオーディオ信号を直接書き込む試みが個別に行われてきているが、これらには、多くの重大な欠点があることが明らかになっている。音質は、伝統的な技術によって製造
されたレコードに比べて非常に低く、溝はかなり大きく深くなり、レコードに記録されるオーディオデータの量は厳しく制限される。
【０００７】
伝統的な技術以外のレコードを製造する他の全ての代替的技術は、許容できる品質でオーディオ再生を行えない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、これらの課題を独立請求項による方法によって克服する。さらに本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載された発明によって規定される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、アナログオーディオ記録媒体を製造するコンピュータ実行方法を提供する。第１のステップにおいては、デジタルオーディオデータをデジタルオーディオデータのアナログ変換を表すトポグラフィカルデータに変換する。換言すれば、３次元表面モデル、すなわちトポグラフィが、ソフトウエアを使用してデジタルオーディオデータから生成される。変換されるデジタルオーディオデータは、ＭＰ３、ＷＭＶまたはＡＡＣオーディオデータファイルのような圧縮されたオーディオデータファイルを最初に含んでもよく、またはパルスコードモジュレーション（ＰＣＭ）、ＷＡＶ、またはＡＩＦＦファイルのような非圧縮データファイルを最初に含んでもよい。デジタルオーディオデータは、また、デジタル化されたアナログオーディオデータを含んでもよい。
デジタルオーディオデータの変換は、前述のようなデータファイルを処理することによって行われてもよく、また、デジタルオーディオデータの区分的な処理を可能にするオーディオデータストリーム上で行われてもよい。後者の場合には、結果としてのトポグラフィカルデータは、レーザ書き込みプロセスに進ませるために完了させる必要はない。これにより、遅延時間を短縮することができる。
第２のステップにおいては、アナログオーディオ記録媒体を作製するために、基板の表面上にトポグラフィカルデータの物理的書き込みを形成するように基板にレーザビームを選択的に印加する。本発明によれば、レーザビームは、変換されたデジタルオーディオデータの三次元表面モデルに対応して基板表面を選択的に除去する。これにより、基板の表面上にアナログ記憶データを生成し、アナログ再生装置によって直接的または間接的に再生されてもよい。
【００１０】
前述の方法のステップによって、本発明は、例えば、完全な周波数応答と聴取品質の顕著な改善とを有して製造されるＬＰレコードと、高精細（ＨＤ）オーディオマスター原盤を製造することを提供する。本発明の方法は、速度と処理量において容易にスケールを大きくでき、書き込み速度およびアナログオーディオデータを損なうカッターの摩擦のような公知の機械的彫刻技術の幾何学的な欠点、および基板として使用される適切な材料の欠如を被らない。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態においては、デジタルオーディオデータがＣＡＤソフトウエアにインポートされ、その後、このデジタルオーディオデータが、アナログデータに変換される。これにより、変換されたオーディオデータを表す複雑な表面トポグラフィの生成を可能にし、変換の際のオーディオの品質を維持することが保証される。デジタルオーディオデータは、さらなる処理を開始する前にＣＡＤプログラム全体にインポートしてもよい。またデジタルオーディオデータは、全てのデータがこのプログラムにインポートされる前に、データストリームとしてＣＡＤプログラムにオーディオデータをインポートしてデータを変換するＣＡＤ処理を始めてもよい。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態においては、トポグラフィカルデータは、製造前検証のため
のアナログ再生装置のエミュレータで処理される。三次元モデルを生成するときは、オーディオ波形データは、既知の再生媒体および再生装置の一般的なパラメータ、例えば、レコード（(gramophone) record）の直径、その再生スピード、およびその溝の幅と組み合
わせてもよい。これにより、トポグラフィカルデータが、レコードプレーヤーなどの従来の再生装置で高い再生品質を保証する形式に変換されることが保証される。加えて、このような方法でデータを処理することにより、トポグラフィカルデータは、その個別の装置で、最高の再生品質のために特別な再生フォーマットまたは装置に合わせて調整することができる。好ましい実施形態においては、ＲＩＡＡ同等化が標準ＲＩＡＡ曲線と整合を保ったままでありながら、規則的な２０ｋＨｚを超える周波数でこの周波数曲線をさらに拡張しながら、利用可能な最良のオーディオ品質に適合するように処理されるオーディオデータに適用される。このような方法でオーディオデータを処理することにより、高精細オーディオ用の要件を満たす。
【００１３】
さらに好ましい実施形態においては、ソフトウエアはまた、音質および周波数応答を変調するために、トポグラフィカルデータのマスタリングを行う。これは、例えば、ＣＡＤ変換を使用することによって、スケーリング、カッティング、物理的物体（volume）の反転およびイコライゼーション（equalization）などを実現する。レコードのような記録媒体の場合には、三次元モデルは、幅を調整することで最適化する溝または裂溝を備える。
好ましくはマスタリングプロセスは、さらにオーディオのより静かな部分では溝の間隔が減少する一方で、オーディオのより大きな部分では溝の間隔が増加することを保証する、いわゆるレイニッシュ・フルシリフト（Rheinsche Fuellschrift）プロセスを適用することを含む。このような方法でデータを変調することにより、本発明は、最小で約２０％の音量増加および／またはレコードのプレイ長さの増加を可能にする。加えて、背景技術で説明した接線方向切削角度と半径方向再生角度の相違は前述のマスタリングで克服する。これにより、オーディオ品質のより高いレベルの改善が達成される。
【００１４】
さらに好ましい実施形態においては、物理的書き込みの形成はラスター走査によって行われる。レーザビームおよびまたは基板は、ビームが基板の表面領域に一連の走査線（好ましくは、水平また垂直のストリップ）で選択的に印加されるように移動されて、物理的書き込みは、一度に一本の線で形成される。この技術は、たとえば、従来のプロセスに用いられる回転運動によって引き起こされる幾何学的切削欠陥を排除する。この好ましい実施形態においては、基板は固定されたままであり、一方、レーザビームエミッタは、コンピュータソフトウエアによって制御されるスキャナに取り付けられている。このような方法で、レーザは、ほとんどのプリンタのプロセスのように、むしろ基板上でアブレーション（ablation）を実行する。
【００１５】
上記とは別の好ましい実施形態では、物理的書き込みの形成は、ベクトル走査によって行われる。例えば、前述のように、レーザビームエミッタは、レーザビームを位置決めし、操縦するための１以上のミラーガルバノメータを含むスキャナに取り付けられており、ビームを円形の回転運動で基板に選択的に印加することを可能にする。レコードを形成する場合には、らせん溝の形態でトポグラフィカルデータを書き込むためにビームを円運動で基板に適用することができる。
【００１６】
好ましい実施形態においては、レーザビームはサブナノ秒レーザパルスを放射する少なくとも１つの短パルスレーザ、好ましくはフェムト秒（ｆｓ）レーザ、またはピコ秒（ｐｓ）レーザから放射される。短パルスレーザを使用することにより、この実施形態は、基板表面の除去（ablation）が非常に正確であり、物理的書き込みの音質の劣化をもたらす基板が溶けるリスクを低減する。さらなる実施形態は、十分な量の材料を除去するために、１以上のレーザ源、または同じ位置での繰り返し走査を適用してもよい。
【００１７】
前述の実施形態のさらに好ましい実施形態では、物理的書き込みはトポグラフィカルデータに直接的に対応し、アナログオーディオ記憶媒体はアナログ再生装置で直接的に再生されうる。この実施形態によれば、瞬時に再生可能なマスターが基板上に形成され、これにより、通常マスターを製作する際に関わる労力と資源集中型の製造工程が不要となり、基板として使用される材料がより広い範囲で可能となる。例えば、以下でより詳細に説明する特別な材料で作られた特別なフォーマットのマスターを製造することが可能である。
【００１８】
これに対して別の実施形態では、物理的書き込みはトポグラフィカルデータの逆トポグラフィを備え、形成されたアナログオーディオ記憶媒体は、負のマスターである。前述の実施形態と同様に、これにより、スタジオ録音マスターからネガマスターを作製するために通常必要となる時間を消費し、労力と資源集中型の製造ステップの必要なく、ネガマスターまたは「スタンパ」を直接製造することが可能になる。前述のように、基板に使用できる材料の範囲がより広いので、従来のネガマスターに比べて、より長い製品寿命を有する硬く摩耗しにくく、非常に耐久性のあるスタンパを製造することが可能になる。従って、それらにより製造された多数の成形プレスされたレコードを製造することができる。例えば、前述のプロセスで製造された単一のネガマスターは、１０００回を超えるプレス加工に使用でき、多くの場合、オーディオ品質の劣化なく、８０００回を超えるプレス加工にも使用できる。
【００１９】
好ましい実施形態では、基板は、例えば、スチール、ガラス、または、サファイアガラスのような、硬い材料である。前述のように、機械的彫刻技術とは異なり、本発明のレーザアブレーション（laser ablation）は、さらなる処理（すなわち、コーティング）の必要がなく、より耐久性があり、多数回使用による損傷を受けにくい、非常に硬質で弾力性のある材料上での基板の書き込みを可能にする。
【００２０】
さらに好ましい実施形態においては、コーティング層は、アナログオーディオ記録媒体に適用される。さらなる保護を提供して耐久性を増加させて多用途化を可能にする目的で、物理的書き込みを損傷から保護するためにクロムのような適切な材料のコーティング層を媒体の除去された表面に追加しても良い。
【００２１】
別の観点では、本発明は、アナログオーディオ記憶媒体を製造するための装置であって、この装置は、デジタルオーディオデータを、デジタルオーディオデータのアナログ変換を表すトポグラフィカルデータに変換するように作動する手段を備える。そのような変換手段は、好ましくは、ＣＡＤソフトウエアを有する。本発明は、さらに、アナログオーディオ記録媒体を作製するために、基板の表面上にトポグラフィカルデータの物理的書き込みを形成するように基板にレーザビームを選択的に印加する手段を備える。そのような書き込み手段は、好ましくは、基板上にアナログデータを書き込むためのレーザビームの位置を正確に制御するために適した走査装置と組み合わせたレーザエミッタを備える。当業者には、前述の手段を組み合わせても、あるいは単独に用いてもよいことがわかる。さらに、それぞれが、単一の、または複数の統合もしくは複数の個別の、手段または装置であってもよいことがわかる。
【００２２】
さらに別の観点では、コンピュータ実装記録媒体は命令を備えており、命令がプロセッサによって実行されると、プロセッサは実行されるデジタルオーディオデータをデジタルオーディオデータのアナログ変換を表すトポグラフィカルデータに変換する方法ステップを行わせる。本発明によれば、生成されたトポグラフィカルデータは、例えば、基板上にトポグラフィカルアナログオーディオデータを書き込むレーザ書き込みプロセスを実行するために適した装置内に読み取り可能なフォーマットに適している。好ましい実施形態においては、コンピュータ実装記録媒体は、装置とインターフェイスするＵＳＢメモリステックなどの可搬型メモリデバイスである。データを読み取ると、アナログオーディオ記録
媒体を作製するために、デバイスは基板の表面上にトポグラフィカルデータの物理的書き込みを形成するように基板にレーザビームを選択的に印加することができる。当業者は、そのようなコンピュータ実装記録媒体は、前述の例に限定されず、ＣＤ／ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＳＤカードまたはこのようなものであってもよいことは容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】レコードからのステレオアナログオーディオデータ用の従来技術の再生機構の一例を示す説明図である。
【図２】レコードの従来製品に含まれる方法ステップと本発明の方法ステップとを比較して示すフローチャート図である。
【図３ａ】デジタルオーディオデータのアナログオーディオデータへの変換と、変換されたデータのＣＡＤにより生成された三次元トポグラフィカル表現とを示す説明図である。
【図３ｂ】デジタルオーディオデータのアナログオーディオデータへの変換と、変換されたデータのＣＡＤにより生成された三次元トポグラフィカル表現とを示す説明図である。
【図３ｃ】デジタルオーディオデータのアナログオーディオデータへの変換と、変換されたデータのＣＡＤにより生成された三次元トポグラフィカル表現とを示す説明図である。
【図３ｄ】デジタルオーディオデータのアナログオーディオデータへの変換と、変換されたデータのＣＡＤにより生成された三次元トポグラフィカル表現とを示す説明図である。
【図３ｅ】デジタルオーディオデータのアナログオーディオデータへの変換と、変換されたデータのＣＡＤにより生成された三次元トポグラフィカル表現とを示す説明図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態のフローチャート図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、単一のレーザビームを用いたレーザラスタ走査の例および形成された三次元逆トポロジーの例を示す説明図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態によるレーザベクトル走査の説明図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態による逆トポロジーを形成するための、回転ターゲットまたはレーザヘッドと２つの対角交差ビームによるレーザベクトル走査の例を示す説明図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態による逆トポロジーを形成するための、回転ターゲットまたはレーザヘッドと２つの対角交差ビームによるレーザベクトル走査の例を示す説明図である。
【図９】ソフトウエアとハードウエアの双方の観点を含む本発明の好ましい実施形態のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、アナログオーディオ記録媒体１（レコード（gramophone record））内に形成
された基板からのステレオアナログオーディオデータ用の先行技術の再生機構の例を示す。２つのステレオチャンネルは、溝の形状のオーディオデータの物理的書き込み２によって表される。溝は独立して２つのステレオチャンネルを運ぶ別々の壁（左と右の側面）を含む。通常、内壁は左側のチャンネルを運び、外壁は右側のチャンネルを運んでいる。各壁面は、そのチャンネルの信号レベルに応じて記録面の平面に対して４５度で移動する。例えば、溝をトラッキングする単一の針（stylus）３の動きは、関連する溝壁の対角線上に取り付けられている２つのピップアップコイル４、５によって、再生中に独立して感知される。
【００２５】
図２は、本発明の方法に対する従来のレコードの生産に含まれる方法ステップのフロー
チャートを示す。背景技術に述べた従来技術によれば、マスター録音６を使用して、ポジラッカープレート７を切削し、続いてコーティングおよび電気めっきプロセス８を行って、間接構造、すなわち再生可能なレコード（vinyl records）１０をプレスすることがで
きるネガスタンパ９を作製する。別の従来プロセスにおいては、マスター録音は、ＤＭＭ（ダイレクトメタルマスタリング）を利用して金属プレート１１に直接的に切削され、続いてスタンパ９が、書き込まれた金属プレート１１から作製される。これらとは対照的に、本発明は、直接的に基板に書き込むマスター録音６としてのデジタルオーディオデータを使用する。非直接的な構造を有するアナログオーディオ記録媒体を作製するために、基板の表面上にアナログ形状でデータの物理的書き込みを形成するように基板にレーザビームを選択的に印加すること１２で、この基板はスタンパ９になる。
【００２６】
本発明の例示的な好ましい実施形態を図３ａに示す。デジタルオーディオデータ１３は、デジタルオーディオデータのアナログ変換を表すトポグラフィカルデータに変換される。これは、２チャンネルのデジタルオーディオデータをＣＡＤソフトウエアにインポートすることにより達成される。ＣＡＤプログラムでは、各チャンネルのオーディオ波形は、オーディオ信号をサンプリングすることによって、異なる時間ステップでデジタルオーディオデータを補間する曲線１４（ベジェ曲線（Bezier curve）または多項式（スプライン））またはポリライン１５として表される。
【００２７】
アナログオーディオのサンプリングは、図３ａの点１５でマークされた離散的時間増分で行われる。アナログオーディオは、例えば４４．１ｋＳ／秒を超えるような所定のレートでサンプリングされる。これは、４４，１００サンプル／秒を超えることを意味し、オーディオＣＤの品質に相当する。サンプリングレートが高くなればなるほど、離散サンプリングされた信号はアナログ信号に近くなる。サンプルは、８、１６、２４、または３２ビットのビット深度で格納される。サンプリングは、基本的に利用可能なコンピュータメモリによって制限される。サンプリングされた信号は、ｔ０、ｄｔ、およびＹ（ｔ）によって特徴づけられている。ここで、ｔ０は開始またはオフセット時間、ｄｔ＞０は、サンプリング間隔（＝１／サンプリング周波数）および、Ｙ（ｔ）は時間ｔでの波形振幅である。Ｙ（ｔ０＋ｉ×ｄｔ）は時間（ｔ０＋ｉ×ｄｔ）でサンプリングされたアナログオーディオを表し、ｉはインディクス値であり、ｉ≧０である。
【００２８】
図３ｂは、ＣＡＤインポートされたオーディオデータの曲線表現であり、このオーディオデータは、２つのチャンネル、即ちステレオデータであり、右側および左側のチャンネルを表す２つの曲線１６および１７を含む。エミュレーションソフトウエアを適用することにより、時間ステップは、それ以降、アナログオーディオ記録媒体の所望の再生回転速度および溝の局部半径に従って、三次元の位置（ｘｙｚ）に変換される。曲線はＶ字状溝１８を形成するために表面に押し出され、４５度傾斜されて、図３ｃに三次元的に示すように、標準溝寸法（マイクロ溝）にトリミングされる。得られた線状の溝は、その後、ソフトウエアによってコントロールされて、らせん状に曲げられると同時に、隣接する溝の距離は局部的な波形の振幅に応じて最小限に抑えられる。
変換されたオーディオデータを表す複雑な表面トポグラフィが図３ｄに示すように得られる。このらせん状のトポグラフィは、基板上に書き込まれたときに従来の再生装置によって直接的に再生可能な溝１９でもよく、また基板に書き込まれてもよい突起２０の形態でもよい。後者の場合には、基板から生じる媒体はスタンパを形成するであろう。本発明の好ましい実施形態によれば、単一の基板の表面の両側が、レーザ書き込み（laser inscribing ）プロセス用に使用される。すなわち、（負の垂直方向の溝を有する）一方の面
は、直接構造、即ち、再生可能な媒体の製造に使用され、（正の垂直方向の溝を表す突起部を有する）他方の面または裏返した面は、間接構造（スタンパ）の製造に使用される。
【００２９】
図３ｅは、変調された溝３０のＶ字状断面を示す。ＬＰレコードの基本溝形状は、
ｒ（φ）＝ＧＰ／（２×Π）×φに従って、アルキメデスの螺旋または算術螺旋によって数学的に記述することができる。ここで、ＧＰは１回転内の溝のピッチを表す正のパラメータであり、φはラジアンで表される回転角であり、螺旋をパラメータ化する。アルキメデスの螺旋または算術螺旋は、隣接する回転の間では等間隔である。アルキメデスの螺旋または算術螺旋は、Ｖ字状の従来の無変調溝の中心点または底点３１の位置を表す。溝の変調された形状を計算するために、基本溝を計算した後のステップは、各サンプリング間隔ｄｔを螺旋の角度増分ｄφにマッピングし、従って螺旋上の新しい位置ｒにマッピングすることである。それぞれの新たな点で、オーディオ信号のサンプリングされた振幅は、変調されていない溝の中心（底面）点３１に重ね合わせられる。左右のオーディオチャンネル振幅３２、３３は、溝の所定のフランク角３５に従って変位ベクトル３４として加えられる。
このような方法で、変調された溝の中心または底面の形状３６が得られる。Ｖ字状溝の中心点３６と、側面端点３７、３８との間の接続線によって画定される側壁（または端部、ウイング、側面（flanks））は、表面位置を規定する面３９に対するフランク角によって規定される方向に底面溝点（bottom groove points）を推定することにより、単純に計算される。表面位置を規定する面３９は、例えば、ベクトルの変位（変位ベクトル）または底部溝線が正または負の半空間のいずれかにある場合には、ｚ＝０の平面３９である。このように、円筒座標系における溝３０の断面Ｖ形状を示す、空間内の３つの点、３６、３７、３８が得られる。
これを螺旋全体に対して、すなわち、サンプリングされた信号全体についてそれぞれ繰り返すと、完全な溝の点表現がＣＡＤオブジェクトとして得られる。後続のステップにおいては、隣接する点が接合できて、ファセットを形成することができる。ファセットはその後ＣＡＤ互換のファイルフォーマット、例えばＳＴＬまたは同様なものにエクスポートすることができる。底部および側面点３６、３７、３８から構成される点状のＣＡＤ溝表現は、ＤＸＦ，ＩＧＳ、ＳＴＰなどの他のＣＡＤフォーマットにエクスポートすることができ、機械制御または機械加工を目的としたＣＮＣパラメータおよびコードに関してさらに処理することができる。
【００３０】
材料上へのトポグラフィカルデータの物理的書き込みは、次の２つの方法のいずれかによって行うことができる。第１の技術は、例えば、スチール、タングステンカーバイトのような硬い金属、ガラス、サファイア、セラミックス、ポリマー、有機―無機の複合材料のような堅いターゲットからのアブレーションまたはコールドアブレーション等による材料の除去を含む。第２の技術は、有機材料の光重合（リソグラフィ露光、２つの光子吸収による重合）であり、例えば、ポリマー配合物、有機―無機ハイブリッド樹脂またはレジストのような、材料を局所的に硬化させるものである。ポリマーはリソグラフィにより、レーザで架橋することができる。２つの光子吸収による光重合は、感光材料の物理的物体の中で、最高の解像度で非常に平滑な表面を有する真の三次元構造を生成することができる周知のプロセスである。短パルス（ｐｓ、ｆｓ）の高出力レーザを適用すると、事実上、集束レーザパルスによって任意の材料を除去することができる。加えて、レーザとターゲットとの間の短い相互作用時間は、材料の大きな熱影響領域を防ぎ、このため、溶融や液相を防止する。従って、このようなレーザによって、精密な微細構造を製造することができる。しかしながら、製造前に適切なレーザパラメータを特定する必要がある。
【００３１】
このようなレーザを異なる材料に印加することにより、ＣＡＤデータのトポグラフィが得られる。ターゲット移動に対する相対的なレーザ焦点の輪郭（曲線）を得るために計算されるＣＡＤ形状は、未処理のターゲットサンプル材料を表す物理的物体の形状から減算される。得られる物理的物体（volume）は、除去される材料の（その物理的物体を埋める等高線）表現のような滑らかな線を得るために、レーザの焦点スポットの大きさに従ってスライスされてハッチングされる。最も適切なパラメータは材料に依存し、材料の各クラスの製造に先立って、実験的に定義する必要がある。レーザフルエンスの開始点は、例え
ば、Ｆ＝ｅ2×Ｆｔｈであり、ここで、Ｆは、印加されたレーザフルエンスであり、Ｆｔ
ｈはそれぞれの材料のレーザアブレーションのしきい値フルエンスを示す。得られる粗さは、最適なレーザフルエンスを評価すること、および各材料の表面粗さを測定することによるターゲット上の空間パルスーパルス分離により最小化される。これは、典型的には、機械加工プロセスを特定の材料に対して較正することにより行われる。物理的構造は、典型的には、単一のオーバースキャン、または複数のオーバースキャンで製造される。より低いレーザフルエンスでの複数のオーバースキャンは、典型的には１回のスキャンに際してより少ない量の材料を除去し（オーバースキャン当たり数ｎｍ〜数百ｎｍまで）、通常ミクロン範囲の深いクレータをもたらしてかなり荒い表面であり従って目的とする用途には適していない相当大きなフルエンス（またはパワー）と比較して、より滑らかな表面仕上げをもたらす。
【００３２】
図４は、本発明の好ましい実施によって最終的な再生可能レコード１０を形成することができる方法を示す。前述のように、デジタルオーディオデータ１３は、トポグラフィカルデータ２１に変換されて、その後、レーザ書き込みプロセス１２で使用される。参照２２で、基板１上にトポグラフィカルデータ２１を書き込むレーザ走査戦略が選択される。本発明の２つの好ましい例示的な実施形態によれば、レーザ書き込みプロセス１２は、ラスター走査２３またはベクトル走査２４のいずれかで行われてもよい。一例では、レーザ走査のこれらの方法の１つが、ネガスタンパ９を書き込んでこれから再生可能なレコード１０を製造するために用いることできる。別の例では、レーザ走査の前述の方法のいずれかが基板１に書き込むために印加されて中間成形品またはキャスティング２６を形成することができる（再生可能な）直接マスター構造２５が製造される。中間構造２６は、逆に再生可能なレコード１０を製造することができる間接構造９を形成するために使用してもよい。
【００３３】
好ましい実施形態によれば、物理的書き込みは、ラスター走査によって行われる。図５ａおよび５ｂは、それぞれ、単一レーザビーム２７によるレーザラスタ走査２３の例、および基板１に設けられたオーディオデータの物理的書き込み２の例を示す。この場合、物理的書き込み２は三次元逆トポロジーを備える。図５ａに示すように、レーザスキャナは、基板上を水平に、すなわちｘ−ｙ方向に、蛇行する。このプロセスの際に、レーザ出力は、変換されたアナログオーディオデータに従って変調される。図５ｂに、レーザ焦点の輪郭線を有する記録媒体ネガマスタースタンパの詳細図を示す。輪郭の高さ情報は、関連する表面トポグラフィを生成するためにレーザ出力プロファイルに変換される。当業者は、ラスターレーザ走査のために多数の異なる方法が可能であることを理解する。本発明に従ったラスター走査技術の好ましい実施形態は以下の少なくとも１つを含む。
１．レーザは固定され、媒体はｘ、ｙ、ｚ方向に直線的に移動する。
２．レーザは例えばポリゴンスキャナを用いて一方向に走査され、媒体はその垂直方向に移動する。
３．レーザはｘ−ｙ方向に走査され、媒体はｚ方向にのみに移動する。
４．レーザはｘ−ｙ方向に走査され、レーザ焦点は、ｚ方向に移動する。
全ての走査方法に対して、走査領域が書き込まれる領域よりも小さい場合には、書き込まれる面全体がより小さな部分領域から構成されなければならない。このプロセスは、ステッチング（stitching）として知られている。
【００３４】
図６は、本発明の例示的な好ましい実施形態によるレーザベクトル走査２４の略図を示す。レーザビーム２７は、基板１上にアナログデータの物理的書き込み２を形成する回転運動で基板１上を漸減する螺旋状に走査される。当業者は、これが、レーザビーム２７を回転させること、基板１を回転させること、または双方を回転させることにより達成されることが理解できる。基板１上にアナログデータの物理的書き込み２を形成するために実施される回転運動は、常に減少する螺旋よりも、アナログデータを効果的に後方に書き込
む、即ち、増加する螺旋で示されてもよい。
【００３５】
図７は、回転するターゲット（基板１）または回転するレーザヘッドを用いたレーザベクトル走査２４の実施例を示す。この実施例によれば、２つの平行なレーザビーム２７ａおよび２７ｂが、レーザエミッタによって生成されてビームスプリッタ２８に入力されたレーザビーム２７から分割される。２つのビーム２７ａおよび２７ｂは、本発明の好ましい実施形態による逆トポロジーに相当する物理的書き込み２を形成するために、基板１に選択的に印加される。この実施例においては、レーザビーム２７ａは逆トポロジー（屋根、隆起（ridges））の左側側面を形成し、レーザビーム２７ｂは逆トポロジー（屋根、隆起（ridges））の右側側面を形成する。それぞれの個別のレーザビーム２７ａおよび２７ｂの発振および強度変調は、関連する側壁用に調整可能である。
【００３６】
図８は、回転するターゲット（基板１）または回転するレーザヘッドを用いたレーザベクトル走査の実施例を示す。図７の例と同様に、２つのレーザビーム２７ａおよび２７ｂは、レーザエミッタによって生成されてビームスプリッタに入力されたレーザビーム２７から分割される。この実施例では、２つのレーザビームは互いに平行ではなく、斜めに交差する、すなわち、図７のビームとは反対側のビームが逆トポロジー（隆起）の左側または右側の側壁を形成する。図７の例のように、それぞれの個別のレーザビーム２７ａおよび２７ｂの発振および強度変調は、関連する側壁用に調整可能である。
【００３７】
図９は、本発明の例示的な好ましい実施形態のソフトウエアおよびハードウエアの観点からの流れ図である。デジタルオーディオデータ１３は、三次元表面モデルを形成するためにＣＡＤトポグラフィ２１ａに変換される。ＣＡＤトポグラフィ２１ａは、その後、ＣＡＤマスタリングプロセス２１ｂを受けて、ここで、スケーリング、トリミング、物理的物体の反転およびイコライゼーションのようなＣＡＤ変換がトポグラフィカルデータに適用される。マスターされたデータは、その後、レコードプレーヤーをエミュレートするソフトウエアエミュレーティング２１ｃによって処理される。品質管理が適用されて、再生読み取り針および左右のピックアップの機械的な動きのモデリングが行われる。ソフトウエアが発生すると、マスターされて処理されたデータは、その後、レーザ書き込みプロセス１２によって、基板上に物理的に書き込まれる。基板は、プラスチック、ガラス、サファイアガラス、スチール、または任意の貴金属のような硬く、透明または不透明な材料から構成されてもよい。レーザ書き込みプロセス１２は、オーディオデータの逆トポグラフィカル書き込みを発生してもよい。ここでは、ネガスタンパ９が基板から製造され、これは、レコード１０の成形プレスに使用される。レーザ書き込みプロセス１２は、また、基板１内にアナログオーディオデータの直接トポグラフィカル書き込みを有する直接構造２５を発生してもよい。この場合には、基板１は、直接再生可能な媒体に形成されてもよく、さらに、１以上の特殊なフォーマットで形成されてもよく、および／または、１以上の特殊な材料で形成されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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