(57)【要約】  本発明は、所定の波長を有する集束読み取りビームによって読み取られるデータ媒体に関する。そのデータ媒体は、参照用ビーム界面を有することによって、参照用ビームを発生させる新たな概念を実装する。照射される読み取りビームの伝播方向では、その参照用ビーム界面は、ピット・アンド・ランド構造を有するデータ層の前に備えられ、かつ部分反射性である一方で、ピット・アンド・ランド界面部分は読み取りビームに対して十分な反射性を有する。又は、その参照用ビーム界面は、第1反射性界面部分及び第2反射性界面部分の後方に備えられ、かつ十分反射性である一方で、ピット・アンド・ランド界面部分は読み取りビームに対して部分反射性である。本発明のデータ媒体は、読み取りビームを集光する光学系の波長WLと開口数NAとの比の2乗で定義される参照領域Aref内に5から20のチャネル-ビットセルを有する。ピット・アンド・ランド構造のうちの、全ピット界面部分の領域の合計と全ランド界面部分の領域の合計との比は、0.4から0.6の間である。
2008523538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長を有する集束された読み取りビームによって読み取られるデータ媒体であって：
第1反射性界面部によって形成されるピット、及び第2反射性界面部によって形成されるランド領域を有するピット・アンド・ランド構造によって形成されたデータ層であって、読み取りビームの伝播方向での前記第1反射性界面部と前記第2反射性界面部との間の距離は、前記読み取りビームの1/4波長分の光路又はその奇数倍に対応する、データ層；及び、
入射する前記読み取りビームの伝播方向で、前記第1及び前記第2反射性界面部前方に備えられ、かつ読み取りビームを部分的に反射する一方で、第1及び第2反射性界面部は読み取りビームを十分に反射する、又は、前記第1及び前記第2反射性界面部後方に備えられ、かつ前記読み取りビームを十分に反射する一方で、前記第1及び前記第2反射性界面部は前記読み取りビームを部分的に反射する、参照用ビーム界面；
を有し、
前記ピット・アンド・ランド構造はチャネル-ビットセルに区分けされ、各々は1のピットを有するか、又はピットを有することなくランド領域を有し、
前記読み取りビーム波長WLと前記読み取りビームを集光する光学系の開口数NAとの比の2乗で定義される参照領域Aref=(WL/NA)2に含まれるチャネル-ビットセルの数は、5から20の間であって、かつ
前記ピット・アンド・ランド構造の全ての第1界面部分領域の合計と全ての第2界面部分領域の合計との比は0.4から0.6の間である、
データ媒体。
【請求項２】
前記参照領域Arefに含まれるチャネル-ビットセルの数が8から20の間である、請求項1に記載のデータ媒体。
【請求項３】
前記参照領域Arefに含まれるチャネル-ビットセルの数が14から20の間である、請求項1に記載のデータ媒体。
【請求項４】
前記参照用ビーム界面が部分反射性で、かつ第1層と第2層との間の界面によって形成され、及び
前記第1層が、読み取りビーム源から見て前記第2層の前方に備えられ、かつ前記第2層とは異なる屈折率を有する、
請求項1に記載のデータ媒体。
【請求項５】
前記参照用ビーム界面がコーティング層によって形成される、請求項1又は4に記載のデータ媒体。
【請求項６】
前記のピット・アンド・ランド構造のピットを形成する第1反射性界面部が、読み取りビーム源から見て、前記ランド領域を形成する前記第2反射性界面部の後方に備えられている、請求項1に記載のデータ媒体。
【請求項７】
前記のピット・アンド・ランド構造のピットを形成する第1反射性界面部が、読み取りビーム源から見て、前記ランド領域を形成する前記第2反射性界面部の前方に備えられている、請求項1に記載のデータ媒体。
【請求項８】
前記チャネル-ビットセルが、6角形の形状を有し、かつ2次元の6角形格子で配置されている、請求項1に記載のデータ媒体。
【請求項９】
前記チャネル-ビットセルが、環状又は螺旋状トラックのうちの少なくとも1に沿って並ぶ、請求項1に記載のデータ媒体。
【請求項１０】
380nmから410nmの波長を有する集束された読み取りビームによって読み取られるように適合した、請求項1に記載のデータ媒体。
【請求項１１】
データ媒体からデータを読み取る方法であって：
上記請求項のうちのいずれか1つに記載のデータ媒体を供する手順；
所定の波長を有する読み取りビームを発生させる手順；
所定の開口数NAを有する光学系の手段によって、前記読み取りビームを前記データ媒体に集光することで少なくとも1の読み取りビームスポットを生成する手順；
前記データ媒体のチャネル-ビットセルに沿って前記読み取りビームスポットを案内し、かつ前記読み取りビームスポットによって現時点で照射されている前記チャネル-ビットセルから反射される基本ビームと、前記参照用ビーム界面からの前記読み取りビームの反射によって生成される参照用ビームとの重ね合わせによって生成される信号ビームの強度を時間の関数として検出する手順；
を有し、
前記読み取りビーム波長WLと前記読み取りビームの開口数NAとの比の2乗で定義される参照領域Arefに含まれる前記データ媒体のチャネル-ビットセルの数は5から20の間である、
方法。
【請求項１２】
前記読み取りビームが380nmから410nmの波長を有する、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記開口数が0.8から2の値を有する、請求項11に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光された読み取りビームスポットによって読み取られるデータ媒体、及び集光された読み取りビームスポットの手段によるデータ媒体の読み取り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学式読み取り専用メモリ(ROM)ディスクでは、情報ビットは、位相構造の手段つまりビット・アンド・ランド構造によって表されている。位相構造の長所は注入成型法による複製が容易なことである。ビット値1と0との間での要求されるコントラストは、ランド領域によって形成される第1反射性界面から反射される光とピットによって形成される第2反射性界面から反射される光との間での干渉効果の結果生じる。第2反射性界面は、第1反射性界面から1/4波長分の光路長である。ランドから反射される光は、読み取り装置の干渉計中の参照ビームとして機能する。ピット及び周囲のランド領域から反射される光の破壊的干渉により、反射光強度が減少する。
【０００３】
特許文献1は、透明基板及び3.5の屈折率を有するシリコンで作られた隣接する干渉層を有するデータ媒体について説明している。干渉層は、基板と界面をなす面の反対面で隣接するデータ層と界面をなす。データ層は、ピット及びランド領域によって形成されるピット・アンド・ランド構造を有し、かつTe合金で作られている。データ層は、アルミニウム(Al)の薄い反射層でコーティングされているので、2種類の異なる反射性界面部分を形成する。一の部分はピットによって定義され、他の部分はランド領域によって定義される。透明基板に入射する放射線ビームの伝播方向では、ランド界面部分は、ピット界面部分の後方に備えられている。別なシミュレーション計算結果は、ピットで反射されるビームとランド部分で反射される光との間の位相差がデータ層の厚さの増大によって減少することを示している。これらのシミュレーション計算では、データ層の厚さは0から150nmまで変化させる一方で、干渉層の厚さは35nmに固定され、かつ波長680nmの読み取りビームが用いられた。
【０００４】
シミュレーションは、特許文献1に係るデータ媒体中では、データ層の後方界面のランド領域によって反射される放射線ビームスポット部分と、データ層の前方界面のピット領域によって反射される放射線ビームスポット部分との間での干渉が、ピットとランドとの間での反射率コントラストを得るのに重要であることを示している。
【０００５】
空のランド領域は、特許文献1にあるような干渉効果を得るための参照ビームを発生させる機能だけではない。さらに他のランド領域が、データトラック間の空のトラックの形態で存在することで、隣接トラック間でのクロストークを大幅に減少させる。その一方で、参照ビーム界面及び空のトラックを生成するランド領域及び空のトラックを必要とする結果、係るデータ媒体の有効領域のうちのわずか25%しかピットによって用いられないという欠点が生じる。従って係るデータ媒体の記憶容量はかなり低くなる。
【０００６】
光ディスクの記憶容量をさらに増大させる方法として、平行でかつ同一面内に存在する多数のサブトラックからなる広い螺旋トラックに沿った2次元パターン内に配置されているデータ印を有する光ディスク形式が提案された。この所謂”TwoDOS”ディスク形式を利用する結果、直径12cmのディスクで、50GBオーダーのデータ容量及び300Mb/sのデータ速度となることが期待される。このプロジェクトの概要については以下のウエブサイトに掲載された。
http://www.extra.research.phillips.com/euproject/twodos/summary.htm
もしそうだとすれば、このデータ媒体の読み取り技術もまた、ランド領域から反射されて、参照ビームを生成する光とピットから反射される光との間での干渉によるコントラストを利用している。しかし従来のディスク形式以外では、ランド領域はデータトラック間の空のトラックの形態では配置されず、中心のデータ領域、ピット又はランドからなる6角形のユニットセル上にわたって分布する。ここでピット又はランドは、それらの狭い輪によってそれぞれ囲まれている。依然としてこの場合でも、データ媒体の有効領域のうちのわずか25%しかピットによって用いられない。それに加えて、ユニットセルの大きさは、ディスクの読み取りに用いられる読み取りビームスポットよりもはるかに小さい。従ってこのディスク形式は必要な精度でマスタリングするのが難しい。
【０００７】
要約すると、既知のデータ媒体は、かなりの割合の空ディスク領域を必要とする結果、データ容量が小さくなる。データ容量を増大させた既知のデータ媒体は、マスタリングするのが難しくなりやすい。
【特許文献１】米国特許第5591500号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って本発明の目的は、既知の高データ容量データ媒体と比較して、データ記憶容量を失うことなく容易にマスタリングするデータ媒体を供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第1態様に従うと、所定の波長を有する集束された読み取りビームによって読み取られるデータ媒体が供される。データ媒体はピット・アンド・ランド構造によって形成されたデータ層を有する。ピットは第1反射性界面部によって形成され、ランド領域は第2反射性界面部によって形成される。読み取りビームの伝播方向での第1反射性界面部と第2反射性界面部との間の距離は、読み取りビームの1/4波長分の光路又はその奇数倍に対応する。
【００１０】
本発明の第1態様に係るデータ媒体は、参照用ビーム界面をさらに有する。その参照用ビーム界面は、入射読み取りビームの伝播方向で、第1及び第2反射性界面部前方に備えられ、かつ読み取りビームを部分反射する一方、第1及び第2反射性界面部は読み取りビームを十分に反射する。
【００１１】
あるいはその参照用ビーム界面は、第1及び第2反射性界面部後方に備えられ、かつ読み取りビームを十分に反射する一方、第1及び第2反射性界面部は読み取りビームを部分反射する。
【００１２】
本発明のデータ媒体では、ピット・アンド・ランド構造はチャネル-ビットセルに区分けされる。読み取りビーム波長WLとその読み取りビームを集光する光学系の開口数NAとの比の2乗で定義される参照領域Arefに含まれるチャネル-ビットセルの数は、5から20の間である。さらに本発明のデータ媒体では、ピット・アンド・ランド構造の全ピット領域の合計とピット・アンド・ランド構造の全ランド領域の合計との比は、0.4から0.6の間である。
【００１３】
次に、本発明のデータ媒体に係る他の形態に移る前に、前項の限定についてより詳細に説明する。
【００１４】
先述の限定は、
a)Aref=(WL/NA)2で定義される参照用領域Arefに含まれるチャネル-ビットセルの数は、5から20までの間の値を取ること、及び
b)ピット・アンド・ランド構造の全ピット領域の合計とピット・アンド・ランド構造の全ランド領域の合計との比は、0.4から0.6の間であること、
を定義する。
【００１５】
限定a)に従うと、領域あたりのチャネル-ビットセルの個数密度は、読み取りビームスポットのエアリーディスク領域に比例する、ディスクを走査する集束された読み取りビームスポット領域の大きさに関連づけて定義される。Arefについての与えられた表式はエアリーディスク領域の厳密な値ではなく、それに比例する。参照領域についての表式に代入する2のパラメータWL及びNAは、光記憶及び読み取り技術についての既知の基準内で定義された値を有する。ブルーレイROMディスクの仕様に従うと、読み取りビーム波長は405nmで、開口数NAは0.85である。本発明のデータ媒体の限定a)について比較すると、25GBのブルーレイディスクでは、Arefあたりのチャネル-ビットセルの数は9である。50GBのTwoDOSディスクでは、Arefあたりのチャネル-ビットセルの数は13.4である。ただし保護周波数帯の補正は無視する。
【００１６】
本発明に従った高密度データ媒体は、先述した従来技術の仕様でのArefの値よりも小さなArefの値に適合させることができる。減少した参照領域の値は、従来技術の基準内で用いられるNAの値よりも増大するNAの値に対応する。参照領域はまた、従来技術に係る解決法で用いられる波長よりも波長を短くすることによって減少させても良いことに留意すべきである。しかしこれは、所望の波長で発光する半導体レーザー源の利用可能性に依存する。本発明のデータ媒体は、Arefの減少に比例して減少するチャネル-ビットセルによって、より小さな参照領域に適合される。それにより、参照領域Arefあたりのチャネル-ビットセルの数は一定に保たれる。たとえば本発明のデータ媒体は、ブルーレイディスクでの標準的なNA値である0.85と比較して2に増大したNA値を用いる読み取り技術に適合されて良い。この場合、本発明のデータ媒体が有するャネル-ビットセルの絶対密度は、ブルーレイディスクでのチャネル-ビットセルの絶対密度の値よりも大きい。
【００１７】
チャネル-ビットセルつまりピットの伸びが小さいことに起因するマスタリングの問題は、次に説明する限定b)によって回避される。限定a)と限定b)とを組み合わせることは、本発明のデータ媒体の重要な特徴である。
【００１８】
限定b)に従うと、ピット・アンド・ランド構造の全ピット領域の合計とピット・アンド・ランド構造の全ランド領域の合計との比は、0.4から0.6の間である。それは、本発明のデータ媒体のピット・アンド・ランド構造でのピット領域の割合は、既知のデータ媒体よりも著しく大きいことを意味する。なお既知のデータ媒体に係るピット領域の割合は上述したように約0.25である。
【００１９】
よって本発明のデータ媒体は、特に高いチャネル-ビット密度を大きな全ピット領域割合と組み合わせることにより、データ容量を上限にする、すなわちピットサイズを増大させることによってマスタリングをより容易でかつ経済的にすることを可能にする、又は、データ容量及び技術的に可能な最小ピットサイズという所与の制限に従って最適化された、両パラメータの中間値の組み合わせを選択することを可能にする。増大した全ピット領域は、チャネル-ビットセルの全領域にわたって、又は隣のチャネル-ビットセルにまで拡がる個々のピットを作製するのに用いられて良い。それにより、ピットのマスタリングはより容易となる一方で、参照領域あたりのチャネル-ビットセルの数は既知のデータ媒体よりも増加しないか、又はわずかに増加するのみである。
【００２０】
限定a)及び限定b)は、分離した参照用ビーム界面の新たな基本構想と関連する。本発明のデータ媒体では、ランド領域はもはや参照用ビームを供することはない。ランド領域の機能はビット値0又は1の表現に縮小される。その代わりに参照用ビームの生成は、ピット・アンド・ランド構造の第1及び第2界面部から分離した付加的参照用ビーム界面が行うことになる。これは、データ層が有するピット・アンド・ランド構造の全領域中における全ランド領域の割合の減少によって表されている。
【００２１】
よってデータ媒体に記憶されるビット値は、参照用ビーム界面から反射される光、及び第1及び第2界面部によって形成されるピット・アンド・ランド構造から反射される光との重ね合わせによって生成される信号ビーム強度の高低によって検出される。強度変化は干渉効果によって引き起こされる。読み取り検出器で検出された低強度値は、参照用ビーム界面から反射される光、及びピット・アンド・ランド構造から反射される光との破壊的干渉を示す。
【００２２】
破壊的干渉については、参照用ビーム界面と、第1界面部及び第2界面部のうちの参照用ビーム界面に近い界面部との間の光路差は、1/4波長又はその奇数倍である。ビームがデータ層に入射して、その後そのデータ層によって反射されたときに、この追加経路が取られるので、信号ビームと参照用ビームとの間の全光路差は、半波長又はその奇数倍となる。
【００２３】
建設的干渉効果については、参照用ビーム界面と、第1界面部及び第2界面部のうちの参照用ビーム界面に近くない界面部との間の光路差は、読み取りビームの半波長又はその整数倍である。反射ビームと参照用ビームとの間の全光路差は、一波長又はその整数倍である。当業者には明らかであるように、係る干渉効果の状況での実効的な光路差を計算する際には、データ媒体への実効的な（平均）入射角が考慮されなければならない。
【００２４】
第1及び第2界面部のどちらをピットと呼び、どちらをランド部と呼ぶのかを定義するのは、データ媒体についての独自の設計にゆだねられる。2の選択肢は、本発明については等価である。
【００２５】
本発明のデータ媒体は3の界面レベルを有し、各界面レベルは明確な特性を有する。データ媒体の参照用ビーム界面並びにピット・アンド・ランド構造第1及び第2界面部は、文字通り読み取りビームの伝播方向に延びないという意味において理想的である必要がないことに留意すべきである。本発明の技術的範囲内で、界面の語は、典型的には厚さ15nmの薄いコーティングをも含む。コーティング厚さは誘電層の厚さよりもはるかに薄い。典型的な誘電層の厚さは60nmの範囲である。
【００２６】
参照用ビーム界面の構成には2の選択肢が存在する。参照用ビーム界面は、ピット・アンド・ランド構造の前方又は後方に備えられて良い。“前方”及び“後方”の表記は、入射参照用ビームの伝播方向を参照することで与えられる。
a)データ層前方に参照用ビーム界面が備えられている場合
データ層の第1及び第2反射性界面部前方に備えられた参照用界面を有するデータ媒体では、参照用ビーム界面は読み取りビームを部分反射する一方で、第1及び第2界面部は読み取りビームを十分に反射する。よって読み取りビームは最初に参照用ビーム界面に衝突する。入射読み取りビームの一部のみが参照用ビーム界面によって反射される一方で、残りの部分は透過し、ピット・アンド・ランド構造の第1又は第2界面のいずれかによって反射され、再度参照用ビーム界面を（反対方向に）透過することで、参照用ビームと重なる。この場合、第1及び第2界面の両方が十分な反射性を有する。
a)データ層後方に参照用ビーム界面が備えられている場合
データ層の第1及び第2反射性界面部後方に備えられた参照用界面を有するデータ媒体では、参照用ビーム界面は読み取りビームを十分に反射する一方で、第1及び第2界面部は読み取りビームを部分反射する。部分反射性である界面を透過する光の割合は、ピットとランドとの間の信号コントラストを生成する界面効果の検出が可能な程度に高い。
【００２７】
ピット・アンド・ランド構造と分離した参照用ビーム界面の新たな基本構想は、これまでに知られたデータ媒体での値よりもはるかに大きい、特別に高密度のチャネル-ビットセル及び同時にデータ層のピット・アンド・ランド構造中でのピット領域の割合を有する、本発明のデータ媒体と組み合わせられる。
【００２８】
続いて、本発明のデータ媒体の好適実施例について説明する。特に明記しない限り、好適実施例の付加的特徴が互いに組み合わせられることで、別な実施例が形成されて良い。
【００２９】
本発明のデータ媒体の実施例では、参照領域Aref中に含まれるチャネル-ビットセルの数は、8から20までの間の値を有する。好適間隔である8から14は、既知の高密度ディスク基準によってカバーされる間隔に対応する。一の特別な実施例では、この性能示数は9の値を有し、この値はブルーレイディスクの性能示数に対応する。他の特別な実施例では、この性能示数は13.4の値を有し、この値は保護周波数帯の補正をしない状態でのTwoDOSの値に対応する。
【００３０】
別な実施例では、参照領域Arefに含まれるチャネル-ビットセルの数は10から20の間である。特別に高いデータ密度を供する別な実施例では、参照領域Arefに含まれるチャネル-ビットセルの数は14よりも大きい。
【００３１】
別な実施例では、参照用ビーム界面は部分反射性で、かつ第1層と第2層との間の界面によって形成される。第1層は、第2層の前方に備えられて、かつ第2層とは異なる屈折率を有する。この実施例は、屈折率ステップを形成する界面での読み取りビームの部分反射を利用している。
【００３２】
上述した実施例の代替実施例となる別な実施例では、参照用ビーム界面はコーティング層によって形成される。コーティング層はたとえば薄いアルミニウムコーティングである。典型的なコーティング厚さは10nmから20nmの間で、たとえば15nmである。対照的に、誘電層の厚さは典型的には60nmである。
【００３３】
前述したように、ピット及びランドの配置については2の選択肢が存在する。一の実施例では、ピット・アンド・ランド構造のピット領域はランド領域の後方に備えられている。別法として、ピット・アンド・ランド構造のピット領域がランド領域の前方に備えられる。
【００３４】
好適実施例では、チャネル-ビットセルは、6角形の形状を有し、かつ2次元の6角形格子で配置されている。データ層のこの形式は上述したTwoDOSディスクの形式に対応する。しかし本発明は、TwoDOSディスクのデータ層の形式を拡大する。全ピット領域は既知のTwoDOS形式よりも増大し、それは個々のピット領域の増加に対応する。これは、このデータ形式を有するディスクのマスタリングを補助する。
【００３５】
別な実施例では、チャネル-ビットセルは、環状又は螺旋状トラックのうちの少なくとも1に沿って並ぶ。この実施例は、コンパクトディスク(CD)、デジタル多目的ディスク(DVD)又はブルーレイディスク(BD)から既知である1次元データ配置に基づいている。
【００３６】
本発明のデータ媒体の別な実施例は、380nmから410nmの間の波長を有する集束されたレーザー読み取りビームによって読み取られるように適合する。好適実施例は、405nmから410nmの間の波長を有する集束されたレーザー読み取りビームによって読み取られるように適合する。
【００３７】
本発明のデータ媒体はディスク形式を取ることが好ましい。
【００３８】
別な実施例では、ピット領域は、チャネル-ビットセル領域の80%から90%を占める。この実施例では、残りの領域は、読み取りビームの半径方向トラッキングに用いられる。別な実施例では、ピット領域はチャネル-ビットセルの全領域を占める。この実施例では、半径方向トラッキングは、ランド領域を形成するチャネル-ビットセルに基づいて実行される。別な実施例では、ピット領域はチャネル-ビットセル領域よりも大きい。それにより、隣接するチャネル-ビットセルの2のピットは重なる。その重なりは、2のピットが読み取りシステムによって分解可能となるように十分小さい値が選ばれる。
【００３９】
本発明の第2態様に従うと、データ媒体からデータを読み取る方法が供される。当該方法は：
所定の波長を有する読み取りビームを発生させる手順；
本発明の第1態様又はその実施例のうちの1に従ったデータ媒体を供する手順；
所定の開口数を有する光学系の手段によって、読み取りビームをデータ媒体に集光することで少なくとも1の読み取りビームスポットを生成する手順；
データ媒体のチャネル-ビットセルに沿って読み取りビームスポットを案内し、かつ読み取りビームスポットによって現時点で照射されているチャネル-ビットセルから反射される基本ビームと、参照用ビーム界面からの読み取りビームの反射によって生成される参照用ビームとの重ね合わせによって生成される信号ビームを時間の関数として検出する手順；
を有する。
【００４０】
ここで読み取りビーム波長WLと前記読み取りビームの開口数NAとの比の2乗で定義される参照領域Arefに含まれるチャネル-ビットセルの数は5から20の間である。
【００４１】
本発明の第2態様に係る方法の利点は、本発明の第1態様に係るデータ媒体で説明された利点に対応する。本発明の方法に係る実施例に従うと、読み取りビームの波長は380nmから410nmの間で、好適には405nmから410nmの間である。開口数は0.8から2の間の値であることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図1は、データ媒体10によって形成される本発明の第1実施例の概略的断面を図示している。データ媒体10は、データ層12及び該データ層12上部に堆積された参照層14を有する。
【００４３】
図示目的のためにのみ、データ層12は、チャネル-ビットセル16から44に分割して図示されている。実際には当然のことながら、データ層中でのチャネル-ビットセル間の区別は存在しない。チャネル-ビットセルの考え方は、トラックに沿った、又は2次元パターンでの、データ層12中のピット部分及びランド部分の配置を表すためだけである。
【００４４】
データ層12はピット・アンド・ランド構造を有する。チャネル-ビットセル16、18、20、24、30、32、38及び42は、それぞれピット46、48、50、54、60、62及び72を有する。その一方で、チャネル-ビットセル22、26、28、34、36、40及び44は、それぞれランド部分52、56、58、64、66、70及び74からなり、ピットを有していない。ピット部分及びランド部分は、薄く十分な反射性を有する金属コーティング76によって被覆されている。金属コーティング76は、図1の太い実線で示されている。
【００４５】
データ層12のピット部分及びランド部分は、第1及び第2反射性界面部分の2の異なるレベルA及びBを画定する。レベルAは、ピット46、48、50、54、60、62、68及び72の底部に対応する。レベルBは、ランド部分52、56、58、64、66、70及び74に対応する。ピット部分及びランド部分の2のレベルAとBとの間の距離は、データ層12の厚さに対応し、かつ読み取りビーム78の1/4波長に相当する。当然のことだが、データ層12の厚さは、データ媒体10内部での読み取りビームの波長及び平均角度に適合する。ピット側壁が垂直又はほぼ垂直になることで、反射強度へのピット側壁の寄与は無視できるほど小さくなる。
【００４６】
図1から明らかなように、レベルAを形成するピット部分は、各対応するチャネル-ビットセルの全長にわたって拡がる。同様のことは、紙面に垂直な方向でも起こる。所与のトラックピッチを有するデータトラック中でのピットの1次元配置を有するデータ媒体についてのチャネル-ビットセル領域の定義は、チャネル-ビット長とトラックピッチとの積である。たとえば25ギガバイトのブルーレイディスクでは、トラックピッチは320nmで、チャネル-ビット長は74.5nmである。その結果、チャネル-ビットセル領域はおよそ0.024μm2となる。本発明のためにこれらのパラメータが調節されるとすると、この領域のほとんどは、データ媒体10内のピットに用いられる。ピットに用いられる領域は、チャネル-ビットセルの残りのランド領域が、読み取りビームの半径方向トラッキングを支持するのに十分な程度に大きくなるように、選ばれる。ピットの2次元配置の場合については、図3及び図4を参照しながら以降で説明する。
【００４７】
対照的に、従来技術に係るデータ媒体は、せいぜいチャネル-ビットセル領域の50%にわたって拡がるピット部分を有する。従来技術のデータ媒体と比較した図1のデータ媒体の利点は、チャネル-ビットセルについては、ピットサイズが大きいため、マスタリングが容易なことである。他方でマスタリングが制限要因ではなく、かつ読み取りビームスポットが高密度を読み取るのに十分なほど小さな場合には、本発明のデータ媒体もまた、チャネル-ビットセルの大きさを減少させることによってデータ容量を増大させるのに用いられて良い。
【００４８】
参照層14は、データ層12の前方に備えられることで、共通の界面を共有する。参照層14は、データ層12と共有されている界面とは反対の界面に成膜された部分反射性コーティング80を有する。よってレベルCでの参照用ビーム界面が画定される。コーティングが部分反射性であるということは、図1のレベルCでの破線によって示されている。参照用ビーム界面は、レベルBから1/4波長の距離で形成される。これは、データ媒体の製造中、層14に適切な厚さを与えることによって実現される。
【００４９】
参照用ビーム界面もまた、屈折率ステップによって形成されても良い。部分反射性を得るためには、参照層14の屈折率は、その前方に設けられて、かつ入射読み取りビーム78が参照用ビーム界面に衝突する前に横切る層（図1には図示されていない）の屈折率とは異なっていなければならない。
【００５０】
読み取りビーム78は、2の線82及び84で示されている。データ層12中の読み取りビームの幅は、おおよそ参照領域Arefの大きさの2乗根の大きさで表される。ここでAref=(WL/NA)2で、これは任意で、図1のデータ媒体10が有する16のチャネル-ビットセルをカバーすると推定される。WLは読み取りビームの波長を表し、NAは読み取りビームを集光する光学系の開口数である。図1の断面図から明らかなように、読み取りビームスポットは、図示された方向で4のチャネル-ビットセルをカバーする。カバーされているチャネル-ビットセルは具体的にはセル22から28である。読み取りビームが16のチャネル-ビットセルすべてをカバーするが、反射強度の主たる部分は読み取りビーム78の中心が衝突したチャネル-ビットセルに由来するので、個々のチャネル-ビットセルのビット値を分解する読み取りシステムが可能となることに留意すべきである。
【００５１】
読み取りプロセスの間、読み取りビーム78は参照用ビーム界面80で部分反射される。読み取りビームのうちの透過する部分は、データ層12のピット・アンド・ランド構造によって十分に反射される。読み取りビームのうちのデータ層12のピット・アンド・ランド構造によって反射される部分は、参照層14及び参照用ビーム界面80を介して反対方向に進行して、反射された参照用ビームと重なる。信号強度はまさに、反射された参照用ビームとピット・アンド・ランド構造から反射された信号ビームとの結果得られる。その信号強度は、読み取り装置によって検出され、かつ処理される。当然のことではあるが、その重ね合わせは、当技術分野で既知のレーザーダイオードによって供されるような十分なコヒーレンスを有する読み取りビームが用いられる場合にのみ検出可能である。
【００５２】
データ媒体10にわたって読み取りビーム78を案内することによって、反射された読み取りビームの全強度は、データ層12のピット・アンド・ランド構造に従って変化する。破壊的干渉は、参照用ビームと、たとえばランド部分52、56、58ランド部分で反射される読み取りビーム部分との間で生じる。その結果、強度の値は低くなる。参照用ビームと、たとえばチャネル-ビットセル24、30及び32のピット54、60及び62のようなピット部分で反射される読み取りビームの透過部分との間での建設的干渉によって、全検出強度の値は高くなる。
【実施例１】
【００５３】
図2は、本発明のデータ媒体の代替的実施例を図示している。図2のデータ媒体90は、参照層94の前方に備えられているデータ層92を有する。わかりやすくするため、図示されているピット・アンド・ランド構造は、図1のデータ層12のピット・アンド・ランド構造に対応する。しかし対照的に、データ層92は、入射読み取りビームの一部を明確に透過させる部分反射性コーティング96によって被覆されている。従って、ピット部分126、128、130、134、140、142、148及び152の底部での部分反射性コーティング96によって形成される、データ層92の後方界面部分は、レベルA’で第1界面部分を形成する。ランド部分132、136から140、144、146、150及び154で部分反射性コーティングによって形成されるデータ層92の前方界面部分は、入射読み取りビームの伝播方向に、レベルA’へ1/4波長分の距離であるレベルB’で第2界面部分を形成する。第1及び第2界面部分は、入射読み取りビームを部分的に反射して、読み取りシステムの検出器の方向へ向かわせる一方で、残りの部分を透過する。界面及び読み取りビームが横切る層での意図しない吸収は、当技術分野で周知なように、適切な材料を選ぶことによって無視できる。
【００５４】
本実施例では、参照層94はデータ層92の後方に備えられている。参照層94は、レベルC’でデータ媒体90の参照用ビーム界面を形成する十分な反射性を有する後方界面156を有する。参照用ビーム界面は、ピットの部分反射性界面と1/4波長の距離を有し、かつランド部分を形成する部分反射性界面部分と半波長の距離を有した状態で備えられている。
【００５５】
読み取りビームについて、読み取りビームのサイズ及びピット・アンド・ランド構造の幾何学的構造を考慮する際には、図1の対応する記述が参照される。従って読み取りビームについての本実施例では、同一参照番号が用いられる。
【００５６】
読み取りプロセスの間、読み取りビーム78は、データ層92のピット・アンド・ランド構造で部分反射されるので、信号ビームが形成される。読み取りビームの透過部分は、参照層94の参照用ビーム界面156によって十分に反射される。参照用ビーム界面156によって反射される読み取りビームの部分は、参照層94及び部分反射性コーティングを介して反対方向に進行し、ランド部分では、データ層92を介して最終的には信号ビームと重なる。反射された参照用ビームとピット・アンド・ランド構造から反射された信号ビームとの重ね合わせの結果として全光強度となる。この全光強度は、読み取り装置によって検出され、かつデータ媒体中に記憶される情報を復元するように処理される。
【００５７】
図1及び図2に図示された断面図は、チャネル-ビットセルの1次元配置、つまり螺旋若しくは環状データトラックに沿ったチャネル-ビットセルの配置、又はチャネル-ビットセルの2次元配置のいずれでも同一であることに留意して欲しい。前者が、CD、DVD及びBDから広く知られている一方で、後者はかなり新しい。チャネル-ビットセルの2次元配置の例は、TwoDOS形式である。これについては、次に図3を参照しながら説明する。図4はこの形式を改善した本発明の実施例を図示する。
【実施例２】
【００５８】
図3は、従来技術に係るTwoDOSデータ媒体160の上面を概略的に図示している。データ媒体160はデータ層162を有する。データ層162は6角形のセルに区分け可能なピット・アンド・ランド構造を有する。各ユニットセルは、チャネル-ビットセルに対応する。6角形のセルは、図3では破線で強調されている。繰り返すが、図3では、図を見る人にとっての理解を助けるためにセル構造が図示されている。
【００５９】
例示によって、2のチャネル-ビットセル164及び166をより詳細に説明する。チャネル-ビットセル164を表す6角形は中心が開いた円を有する。この記号は、チャネル-ビットセル164がランド領域のみからなり、ピットを含まないことを示している。対照的に、チャネル-ビットセル166を表す6角形は中心が塗りつぶされた円を有する。これは、チャネル-ビットセル166が6角形セルの境界に拡がる小さなランド領域によって囲まれたピットを有することを示している。ピットサイズは90nmから100nmの間であって、図3の左側に示されているように、2の隣接するピット間の距離は140nmである。その結果、チャネル-ビットセル領域つまり6角形セルの領域は、0.017μm2となる。
【００６０】
図4は、本発明の第3実施例を形成するデータ媒体の上面を概略的に図示している。図3に図示された従来技術に係るデータ媒体との比較を可能にするため、データ媒体170のデータ層172は、図3に図示されたデータ媒体160のデータ層162と同一のピット及びランド領域の配置を有する。繰り返しになるが、6角形セル内のピット及びランド領域の配置は、破線によって強調されている。本実施例での隣接する6角形セルの中心点間の距離は、図3に図示された従来技術に係るデータ媒体での距離と同一であることに留意して欲しい。参照用ビーム界面は存在するが、図4の上面図には図示できない。図1及び図2に図示された2の配置は、図4の実施例と併用されて良い。
【００６１】
データ媒体160のチャネル-ビットセル164及び166の位置に対応する位置での2のチャネル-ビットセル174及び176について、より詳細に説明する。チャネル-ビットセル174はランド領域を形成する。対照的に、チャネル-ビットセル176は、全チャネル-ビットセルにわたり、かつ隣接するチャネル-ビットセルにまで拡大する環状ピットを有する。
【００６２】
ピット178及び180の例は、この実施例のデータ媒体中でどのようにして隣接するピットが重なるにも関わらず環状ピットとしての認識可能となるのかを示している。しかし図4から明らかなように、ピット178とピット180とが重なる領域内には隣接するピット同士を隔てる側壁は存在しない。
【００６３】
データ層172のピット・アンド・ランド構造は、図3に図示された従来技術に係る媒体160よりもピット領域が増大していることを示している。全ピット領域は、データ層172が有するピット・アンド・ランド構造の全領域の約50%を占める。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に従ったデータ媒体に係る第1実施例の概略的断面を図示している。
【図２】本発明に従ったデータ媒体に係る第2実施例の概略的断面を図示している。
【図３】従来技術に従ったデータ媒体の概略的上面を図示している。
【図４】図3の従来技術に係る媒体と比較するため、本発明に従ったデータ媒体に係る第3実施例の概略的上面を図示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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