(57)【要約】【課題】  画像格納方法および対応する格納媒体を提供する。【解決手段】  本発明は、レーザビームを使用する書き込み手順に基づいてエッチング可能な媒体上に画像を格納する方法に関する。基板（好ましくはフレキシブル）は、横寸法が１０ミリメートル未満で画像のために各々確保された多数の区域を備え、画像のために確保された区域は、格納対象の画像の画素と同程度の数の基本領域（１６）を備え、区域に格納される画像は、光学拡大手段により読み込み可能である。各基本領域は、彫り込みパターン（１７）を備え、その直径は、取り得るｎ段階のレベルのうちのそれぞれ１つのグレーレベルを表す。【選択図】      図７
2009279650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを使用する書き込み手順に基づいてエッチング可能な媒体（１）上に画像を格納する方法であって、書き込み領域（２）が、横寸法が１０ミリメートル未満で画像のために各々確保された多数の区域（３）を備え、画像のために確保された区域が、格納対象の画像の画素と同程度の数の基本領域を備え、区域に格納される前記画像が、光学拡大手段により読み込み可能な、画像格納方法において、前記基本領域が、異なる直径のスポットの形態で彫り込まれたパターンを備え、直径値が、取り得るｎ段階のレベルのうちのそれぞれ１つのグレーレベルを表し、ｎは２より大きい整数であることを特徴とする、画像格納方法。
【請求項２】
異なる開口数を有するレンズ（６．ｉ）により合焦させた複数のレーザビームを使用して、異なる直径レンジに対応するパターンを彫り込み、各レーザビームが、それぞれの直径レンジに割り当てられていることを特徴とする、請求項１記載の画像格納方法。
【請求項３】
所定の画素について受けたグレーレベルの関数として各レーザのパワーを変調することにより、このグレーレベルに対応するパターン直径を、パターン直径のレンジに対応するレーザの選択と、レーザの放出パワーの選択との両方により定義可能であることを特徴とする、請求項２記載の画像格納方法。
【請求項４】
画素に対応する基本領域が、取り得るｎ＝Ｎ／Ｋ個の直径から選んだ直径を有するパターンを各々受け取り可能なＫ個のサブ領域に分割し、Ｎは各画素に所望されるグレーレベルの合計数であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の画像格納方法。
【請求項５】
書き込みレーザにより書き込み可能な基板上に画像を格納するためのシステムであって、前記画像が、光学拡大手段により可読なアナログ形式で書き込み領域（２）に格納され、前記書き込み領域が、寸法が１０ミリメートル×１０ミリメートル未満で各々が画像に対応する多数の区域（３）を備え、各区域が、格納対象画像の画素と同程度の数の基本領域を備える、画像格納システムにおいて、システムが、レーザビーム光学ヘッド（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と、各画素の書き込みのために前記画素のグレーレベルに関する情報を受信可能であるとともに、ｎ段階のうちの１つのグレーレベルをそれぞれ表すｎ個の直径から決定された直径を有するパターンの、画素に対応する基本領域における前記ヘッドによる彫り込みを制御可能な光学ヘッド制御手段とを備え、ｎは２より大きい整数であることを特徴とする、画像格納システム。
【請求項６】
前記光学ヘッド（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）が、前記格納基板の上方で異なる高さに配置され開口数が異なるそれぞれの光学系を通じて複数のレーザビームを放出するための手段と、受けたグレーレベルの関数として前記レーザビームを選択するための手段とを備えることを特徴とする、請求項５記載の画像格納システム。
【請求項７】
受けたグレーレベルの関数として前記レーザビームのパワーを制御するための手段を備えることを特徴とする、請求項５および６のいずれか一項に記載の画像格納システム。
【請求項８】
回転円筒ドラム（７）と、前記ドラムの円筒表面に対して前記格納基板を貼付するための手段とを備え、前記光学ヘッドが、この媒体の前に配置されるとともに、前記ドラムの回転軸に平行に並進可能であることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載の画像格納システム。
【請求項９】
横寸法が１０ミリメートル未満の区域に分割される格納層（１１）を備える画像を格納するための媒体であって、前記区域の各々が、前記媒体に彫り込まれた画像に割り当てられ、彫り込まれた区域が、前記格納対象画像の画素に各々対応する基本領域を備え、前記領域に格納された前記画像が、光学拡大手段を通じて目視観察可能である、画像格納媒体において、前記基本領域が、取り得るｎ個の直径のうちの異なる直径のスポットの形態のパターンを備え、ｎ個の直径が各々、前記画素のグレーレベルに対応し、ｎは２より大きい整数であることを特徴とする、画像格納媒体。
【請求項１０】
画素に対応する前記基本領域が、Ｋ個のサブ領域に分割され、前記サブ領域が各々、取り得るｎ＝Ｎ／Ｋ個の直径から選んだ直径を有するパターンを備え、Ｎは画素のグレーレベルの取り得る合計数であることを特徴とする、請求項９記載の画像格納媒体。
【請求項１１】
前記格納層がフレキシブル基板上に形成されていることを特徴とする、請求項９および１０のいずれか一項に記載の画像格納媒体。
【請求項１２】
前記基本領域の間隔がｐであり、最大の基本パターンの直径がｐ×２１／２に等しいことを特徴とする、請求項９乃至１１のいずれかに記載の画像格納媒体。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度アーカイビングを意図した画像格納方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子的な画像キャプチャ方法により多くの写真が撮影され、圧縮または非圧縮のオリジナルフォーマットで格納されている。これらの写真は、一般に、この形式のままコンピュータのハードディスク、記録可能型デジタル光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、またはフラッシュメモリなどの格納媒体上に保存される。現在、ほとんどの人々はデジタル写真をこのように格納している。
【０００３】
これらの格納手段の永続性の問題には、まず、これらの媒体の寿命の問題がある。ハードディスクは概算寿命が数年で、完全故障のリスクが常に伴う。記録可能型光格納媒体は、使用されていない状態であれば、数十年の概算寿命を有する。使用状態では、スクラッチが出現し、寿命を劇的に短縮してしまう可能性がある。しかし、コード化フォーマットの永続性の問題もあり、特に画像のアーカイビングに関しては、長期にわたる格納期間のうちにコード化フォーマットが陳腐化してしまう可能性がある。
【０００４】
特許文献１には、マイクロフィルムタイプの媒体または光ディスク上に原画像を直接エッチングすることが提案されている。原画像のエッチングは、極めて削減されたスペースにレーザを用いる直接書き込みにより行い、画像の各画素は、彫り込まれた点または彫り込まれていない点により表す。カラー画像の場合は、元の画像を三原色に分解した結果に応じて複数の画像を格納する。画像がグレーレベルを含む場合は、スクリーニングにより画素を縮小する。画素は、複数の彫り込まれた点または彫り込まれていない点により表す。画像は、復号器の使用に依存しない読み取り方法により復元でき、顕微鏡で直接観察することもできる。
【０００５】
特許文献２には、光ディスク上に画像を直接アーカイビングする同様の原理が記載されている。画像は、近視野書き込み光学系により彫り込まれ、顕微鏡で直接観察することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６４４２２９６号
【特許文献２】欧州特許第１３１０９５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、グレーレベルを含む画像コンテンツを許容しつつ、極めて高速な書き込み方法によりコード化されていない原画像の極めて高密度な格納を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
書き込みは直接レーザ書き込みで行い、表面上の彫り込むべきスポットを高速で走査する。本発明によれば、グレーレベル情報は、それぞれのグレーレベルを表す複数の取り得る寸法のうちのパターンの寸法（横寸法または面積）の形態で彫り込む。パターンの可変寸法は、とりわけ、レーザビームのパワーおよび／または感応層上のビームの焦点スポットサイズに作用することにより実現する。
【０００９】
本発明は、レーザビームを使用する書き込み手順に基づいてエッチング可能な媒体上に高密度で画像を格納する方法を提案する。書き込み領域は、横寸法が１０ミリメートル未満で画像のために各々確保された多数の区域を備え、画像のために確保された区域は、格納対象の画像の画素と同程度の数の基本領域を備え、区域に格納される画像は、光学拡大手段により観察可能である。基本領域は、異なる直径のスポットの形態で彫り込まれたパターンを備え、直径値は、取り得るｎ段階のレベルのうちのそれぞれ１つのグレーレベルを表す（ｎは２より大きい整数である）ことを特徴とする。スポットが厳密には円形でない場合は、通常は真円に使用する「直径」という語句を、スポットをほぼ表す円の直径として考える。
【００１０】
開口数が異なる１つ以上のレーザビームを使用して、異なる直径レンジのスポットのパターンを彫り込むことができる。異なる焦点スポットサイズまたは異なる焦点スポットサイズのレンジを割り当てた複数のビームを使用するのが好ましい。これにより、情報をより高速に彫り込むことができる。しかし、レーザのパワーを変調することにより異なる直径のパターンを単一のレーザビームで得ることも可能で、また、異なる焦点スポットサイズのレンジに対応する複数のレーザビームを用い、各レーザのパワーを変調可能な複合構成も可能である。所定の画素について受けたグレーレベルの関数として、このグレーレベルに対応するパターン直径を、パターン直径の所与のレンジに対応するレーザの選択と、このレーザの放出パワーの選択との両方により定義する。
【００１１】
格納媒体がレーザにより彫り込まれた情報を恒久的に記録可能な感応層を備える場合は、格納媒体上に直接レーザビームによる彫り込みを行う。彫り込みは、２段階で間接的に行うこともできる。すなわち、レーザビームに感応する暫定層（感光性樹脂）に彫り込み、次いで、感応層を現像し、暫定感応層の下方に置かれた恒久格納層をエッチングする。この場合、レーザビームにより形成されたパターンが、恒久格納層に再現される。
【００１２】
レーザビームを彫り込み対象表面上で走査させる際は、次のように行う。
−光学ディスクのように、平面状の表面上で行う。ディスクは、その表面に垂直な軸心を中心に回転させ、螺旋状に走査を行う。レーザビームは、回転軸に対して平行に向け、ディスクを回転させながらその表面に対して平行な直線に沿って並進移動させる。
−または、円筒状の表面上で行う。この場合、フレキシブル格納媒体を使用し、書き込み中は円筒状の表面に貼付し、書き込み後は硬質な平面状のフレームに装着するのが好ましい。レーザビームは、円筒状の表面に向け、円筒を回転させながらその回転軸に対して平行に並進移動させる。
−または、ロールにより駆動される磁気テープのように通過する平面状の表面上で行う。レーザビームは、この表面に対して垂直に向け、この表面に対して平行に、かつ表面の移動方向に対して垂直に並進移動させる。この場合も、フレキシブル媒体を使用し、駆動バンド上の適所に保持する。
【００１３】
画素に対応する基本領域が、ｎ＝Ｎ個（Ｎは所望されるグレーレベルの合計数）のうちの直径を有する単一の点を備えるとしてもよい。または、基本領域を、取り得るｎ＝Ｎ／Ｋ個の直径から選んだ直径を有するパターンを各々受け取り可能なＫ個のサブ領域に分割するとしてもよい（Ｎは各画素に所望されるグレーレベルの合計数）。
【００１４】
この方法に加え、本発明は、書き込みレーザにより書き込み可能な基板上に画像を格納するためのシステムに関する。画像は、光学拡大手段により可読なアナログ形式で書き込み領域に格納され、書き込み領域は、寸法が１０ミリメートル×１０ミリメートル未満の多数の区域を備え、各々が裸眼では観察できないほど極めて小さなフォーマットの画像に対応し、各区域は、格納対象画像の画素と同程度の数の基本領域を備える。システムは、レーザビーム光学ヘッドと、各画素の書き込みのために画素のグレーレベルに関する情報を受信可能であるとともに、取り得るｎ段階のレベルのうちの１つのグレーレベルをそれぞれ表すｎ個の直径から決定された直径を有するパターンの、画素に対応する基本領域におけるヘッドによる彫り込みを制御可能な光学ヘッド制御手段とを備え、ｎは２より大きい整数であることを特徴とする。複数のレーザは、格納基板の上方の異なる高さに配置された開口数が異なるそれぞれの光学系により合焦できる。受け取ったグレーレベルの関数として、所定のレーザを選択する。
【００１５】
レーザ感応層を傷がつきやすいフレキシブル基板上に形成する場合は、可視光には透過性を有するが紫外光には不透明な２枚のプレートの間にこの媒体を配置するのが好ましい。これらのプレートは、透明シートと同様に、２部品のフレームを組み立てることにより機械的に保持する。このプラスチックフレームは、管理を良好に行うため、媒体の一般的内容について可読形式（文字列、色コード等）またはデジタル形式（バーコード）で記入可能なフィールドを備えてもよい。プラスチックフレームに、遠隔参照用のＲＦＩＤ（無線周波数識別）タイプの遠隔通信マイクロチップを一体化してもよい。
【００１６】
本発明の他の特徴および利点は、下記の添付図面とともに後続の詳細な説明を読むことにより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による例示の格納媒体を示す。
【図２】本発明の格納媒体の断面図を示す。
【図３】ＲＦＩＤマイクロチップを挿入した状態の本発明による格納媒体を示す。
【図４】本発明の格納媒体における画像格納領域の説明図を示す。
【図５】円筒上にフレキシブル格納媒体を装着した場合の書き込み方法を示す。
【図６】本発明の格納媒体を書き込みドラム上に固定する方法の実施形態を示す。
【図７】パターン表面の変更により画像の画素のグレーレベルをコード化するための方法を示す。
【図８】書き込みレーザのパワーの変更により各パターンのサイズを実現する実施形態を示す。
【図９】ドラムの一動作で複数の媒体を直列または並列に製造可能な本発明の実施形態を示す。
【図１０】２つのロールの間に引き伸ばしたフレキシブル面により本発明の格納媒体を駆動する実施形態を示す。
【図１１】２つの書き込みヘッドを直列に使用した実施形態を示す。
【図１２】複数の書き込みヘッドを並列に使用した実施形態を示す。
【図１３】開口数が異なる複数の書き込みヘッドを直列に使用した実施形態を示す。
【図１４】２本の異なるレーザビームのエネルギー分布のガウス曲線を表す。
【図１５】ビームの焦点スポットサイズ（開口数に関連する）と、レーザのパワーとの関数として彫り込みパターンの半径を定義する曲線を表す。
【図１６】グレーレベルの所定レンジにそれぞれ割り当てた複数のレーザビームを用いて書き込む原理を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
デジタル写真は、メッシュ状のデジタルデータであり、そのメッシュの基本単位は画素である。画像の各画素には、ビットで表現されるコード化スケール上に分布するグレー値が対応している。８ビットで格納した画像は、２８＝２５６段階のグレーレベルの階調を有する。画像は、撮影した装置の解像度によって数十万〜数百万の画素を含み得る。
【００１９】
図１は、長期格納媒体１の平面図を表す。図２は、この媒体の横断面図を表す。媒体１は、活性格納領域を含む基板２を備える。本例における基板は、フレーム１４における適所に保持されたフレキシブル基板である。フォーマットは、例えば数センチメートル×数センチメートルとすることができる。この格納媒体は、格納した画像の微細さに関連した拡大能を有する顕微鏡を補助に用いて読み込むことを意図している。実際、画像は、観察可能なコード化されていない形式で基板上に直接彫り込まれる。
【００２０】
各画像は、基板２の書き込み区域３に格納される。例えば、画像は約１ミリメートル、例えば各辺１〜５ミリメートルの横寸法を有してもよく、これにより、媒体上に数百枚の画像を格納可能である。これらの画像は、裸眼では観察できず、顕微鏡または高倍率のプロジェクタにより観察可能である。
【００２１】
基板２は、好ましくは、フレキシブルなプラスチック製であり、２枚の硬質保護プレート１５の間に基板を挟み込むフレーム１４により保護してもよい。プレート１５は、可視光に対しては透過性を有してもよいが、長期的には媒体を劣化させる紫外線は通さない。このフレームは、また、アナログまたはデジタルフォーマットで媒体を参照するためのラベルの配置も可能にする。また、他の識別データ、例えば文字列（４ａ）、デジタルコード（バーコードタイプ）４ｂ、色コード（４ｃ）などのための領域を備えてもよい。
【００２２】
多数の媒体が想定されるプロ用アプリケーションの場合、マイクロチップ１８およびアンテナ１９の形態でＲＦＩＤ（無線周波数識別）タイプの遠隔参照手段をフレーム内に含むことが可能である（図３）。
【００２３】
カラー画像の場合は、画像から各原色に対応する部分的画像を抽出し、それらをこの画像に割り当てられた同一の書き込み区域３に別々に、または３つの隣接した書き込み区域に格納する。図４は、同一の風景画像の赤色、緑色、青色の３つの写像５ａ、５ｂおよび５ｃを象徴的に表す。書き込み区域３は、また、画像に関連する情報を物理的に、拡大して人の目で確認可能な方法で書き込み可能な部分５ｄを備えてもよい。この情報は、とりわけ、撮影装置によりデジタル形式で提供され、人の目により可読な書き込みに変換された情報でもよい。この情報は、典型的には、ユーザが追加したコメントや、撮影日、焦点距離、絞り値などである。
【００２４】
各画像は、様々な表面上の広がりを有する一連の基本パターンにより画素単位で基板２に彫り込まれる。これらのパターンは、各々、現在書き込み中の画素に割り当てられたそれぞれの基本領域に彫り込まれる。これらのパターンは、直径が異なるスポットである。彫り込まれるスポットの直径は、画素のグレーレベルに直接関連する。媒体の性質によっては、これらのパターンは、不透明な背景における開口、透明な背景における不透明なパターン、吸収性もしくは不透明な背景上の反射パターン、または反射背景上の吸収性もしくは透明なパターンとすることができる。画像の各画素について、パターンの直径および表面上の広がりは、図２において画像の一部を拡大して示すように、対応する画素のグレーレベル値に直接リンクしている。各画素における基本パターンのサイズについては、後で再び触れる。
【００２５】
パターンは、基板の表面を走査する直接書き込みレーザビームにより基板２に書き込む。パターンは、恒久格納層に直接彫り込むか、または暫定層に彫り込んでから恒久層にエッチングする。
【００２６】
書き込み機の空間分解能により、パターン間の距離、ひいては所与の表面上に格納可能な情報量が定義される。
【００２７】
数値例：
本例は、３００万画素の写真の図４に示すような画像分散に基づいている。このフォーマットは、一般に２０４８×１５３６画素のメッシュを有する。セル境界および画像間の距離は、１００画素とする。コメント領域のサイズは、２０４８×５１２画素とする。
【００２８】
セル３のサイズは、画素から画素へのパターン間の選択した間隔ｐの関数として計算する。
Ｓｃｅｌｌ＝［（２０４８＋２００）×ｐ］×［（３×１５３６＋５００＋５１２）×ｐ］
【００２９】
間隔をｐ＝０．８μｍとすると、セルのサイズは１．８ｍｍ×４．５ｍｍとなる。
【００３０】
従って、画素の階調情報を０．８×０．８平方マイクロメートルのスペースに彫り込み可能であれば、サイズが４．５ｃｍ×９ｃｍの格納基板には、３Ｍ画素のカラー写真（各色１００万画素）を５００枚保存可能である。感応層上にレーザ書き込みを行うことによりそれが可能になる。
【００３１】
図５は、格納媒体の製造原理を概略的に示す。製造には、回転する移動式ドラム７に対して光学ヘッド６を並進させるレーザ直接書き込み装置を用いる。フレキシブル格納基板２をドラム７に対して貼付し、その表面を光学ヘッド６が生成し、合焦させたレーザビーム８で走査する。光学ヘッド６は、書き込みビームを形作るための光学部と、ヘッドの長手方向の変位を確認しながら所与の被写界深度レンジにおける基板のレベルに焦点が保持されていることを保証する光学−機械部（図示せず）を備える。この変位は、ドラムの回転軸に平行に行い、段階的または連続的に行うことができる。書き込みは、ドラムの回転中にライン単位で行う。
【００３２】
図６は、書き込み中に吸引システム９によりフレキシブル基板２をドラムに対して保持可能であることを示している。格納媒体２は、書き込みレーザビームが照射される側がオプションの透明保護層１２により覆われた感応層１１で覆った基板本体１０を備える。基板１０は、有機材料（例えば熱可塑性物質等の重合体）で作られる。層１１は、書き込みレーザビームの光学作用または熱作用に感応する活性層である。書き込み中に存在する層１１が、必ずしも、製造終了時に情報を含む層ではないことが理解されよう。後述するように、書き込みレーザビームに感応する層に基づいて格納層を作り出す中間ステップがあってもよい。
【００３３】
彫り込まれた画像情報は、暗部分１１ａおよび明部分１１ｂ、すなわちレーザビームによる光学作用または熱作用を受けた部分１１ｂと、そのような作用を受けていない部分１１ａにより表される。
【００３４】
図７は、データのアナログコード化の実施形態を示す。画像の各画素は、０からＮ＝（２ｎｂ−１）（ｎｂはコード化ビット数）までのスケール上で定義されたグレーレベルと呼ばれる値Ｖｎｇで特徴付けられる。この値は、撮影装置によりデジタル形式で提供され、格納がどのファイルに行われるかに基づいて画像を表すデジタルファイルの一部を形成する。
【００３５】
各画素１６は、書き込みレーザにより彫り込まれたパターン１７を含む一辺ｐの正方形（長方形でもよい）の基本領域に対応する。このパターンの寸法（実際にはその面積）は、該当する画素に所望されるグレーレベルに依存する。このパターンは、製造の容易さの理由から円形が理想的だが、楕円形でもよい。最も単純な円形の場合、そのサイズは、最小径Ｄｍｉｎと最大径Ｄｍａｘとの間に分布する直径値により与えられる。ＤｍｉｎからＤｍａｘまでに取り得る直径数ｎは、２ｎｂ−１である。最大サイズＤｍａｘは、画素を定義する正方形の一辺ｐに等しくてもよいし、詰め込み比の増大が所望される場合は、それよりも大きくしてもよい。詰め込み比を良好にするためには、行方向および列方向に各画素を隣接させる、すなわち、画素を定義する正方形の一辺を画素の分散間隔ｐに等しくする（画素が楕円形の場合は、行方向と列方向とで間隔は異なろう）。最大の彫り込みパターン直径は、間隔ｐの２１／２倍とすることが可能で、隣接画素のすべてが最大のパターン直径に対応するグレーレベルを有する場合は、それらが完全に覆われることとなる。
【００３６】
最小の彫り込みパターンの最小サイズＤｍｉｎは、読み込みシステムの分解能に関連して定義される。さらに、画素のグレーレベルがゼロである場合は、その画素に対してレーザビームによる作用がまったく行われない（ビームをオフまたはパワーを閾値未満に低減）ことを示す。
【００３７】
また、情報を複数のサブ画素に分散することにより、グレーレベルのレンジを増加させるか、または同一のグレーレベル数Ｎについて表面上の広がりが異なるパターンの形成を容易にすることも可能である。画素のグレーレベルに対応する情報により、画素の一部に各々対応する複数の隣接した矩形領域にパターンを分散する。図７に画素１６ｂを示してこの可能性を説明する。太い破線で囲まれた画素１６ｂは、レーザビームにより定義された大小の直径のパターンを詰め込み可能な４つの領域に分割されている。これにより、限られた範囲の利用可能なパターン直径に基づいてより広範なグレーレベルレンジが得られ、その結果、レーザビームにより彫り込み可能な所与のパターンサイズＤｍａｘに対して全体の画像面積が大きくなる。実際、Ｎを所望されるグレーレベル数とし、各基本画素領域をＫ個のサブ領域に分割する場合、書き込みレーザが取り得る異なる直径の数は、ｎ＝Ｎ／Ｋ（ｎは２より大きい）であればよい。グレーレベルが最高の場合は、サブ領域の各々に最大サイズＤｍａｘのパターンが彫り込まれ、全体のパターン面積は、単一のレーザビームで発生可能な場合の面積のＫ倍大きいものとなる。
【００３８】
基本領域（またはサブ領域）に対応するパターンの直径値を複数にするには、複数の方法があり、パターンの創出に供する直接書き込みレーザの合焦スポットのサイズに依存する。
【００３９】
好ましい実施形態では、相転移材料（ＰＴＭ）が使用される。この材料の層を、第１の状態Ａ（例えばアモルファス状態）で基板上に堆積させる。この材料に局所的照射を行うことにより、該当する領域が熱せられる。特定の加熱および冷却方式を採用することにより、照射を受けた領域は、露光の完了後、別の状態Ｂ（例えば結晶状態）になる。ある種のＰＴＭ材料については、２種類の状態で化学エッチングの選択性が異なる。このため、材料Ａを変化させることなく材料Ｂを分解することが可能である。従って、照射パターンが現像される。材料Ａが不透明な場合、パターンには、光が透過可能な貫通孔を構成する。
【００４０】
この種類の材料に特有の性状は、光強度閾値を上回るレーザビームに対してのみ反応する、ということである。Ｉ（ｒ）を、ビームの軸心からの距離ｒの関数としての、径方向に対称的な光スポットの正規化した強度分布とする。Ｉｓを材料の強度閾値とし、それを上回る範囲で相変化が生じるものとする。従って、実際に彫り込まれるパターンの半径ｒ０は、次式により与えられる。
2009279650.tif 000003
式中、Ｐはスポットのパワーである。この等式は、パターンの直径２ｒ０、ひいてはその面積πｒ０２が、スポットのパワーに依存することを示している。図８は、パワーＰとともに半径ｒ０が増加する円形パターンを表す。
【００４１】
レーザの作用に感応する材料の例には、照射を受けると白金Ｐｔ（状態Ｂ）に転移する酸化白金ＰｔＯｘ（状態Ａ）がある。
【００４２】
図９は、２つの基板２．１および２．２を並列に照射し、次いで２つの基板２．３および２．４を直列に照射することにより、複数の基板の照射が可能であることを示す。
【００４３】
数値例：
ここで、０．８μｍの間隔ｐで書き込まれるサイズが４．５ｃｍ×９ｃｍの格納領域の説明に戻る。
【００４４】
回転ドラムの半径Ｒ１を３．５ｃｍとすると、その周囲長は２２ｃｍとなる。このため、ドラムの直径に対して反対側の領域に２つの記録基板を配置し、連続的に書き込むことが可能である。
【００４５】
回転速度Ｖｒｏｔは、３０００回転／分とする。レーザスポットは、基板の表面を次式の線形速度Ｖｌｉｎで走査する。
2009279650.tif 000004
すなわち、Ｖｌｉｎ＝１１ｍ／ｓとなる。
【００４６】
間隔ｐを保証するため、並進は、次式の速度Ｖｔｒａｎｓにて行わなければならない。
2009279650.tif 000005
すなわち、Ｖｔｒａｎｓ＝４０μｍ／ｓとなる。
【００４７】
この速度値から、２つの格納基板の書き込み時間は約２０分となる。
【００４８】
所与の基板サイズについての書き込み時間は、並進速度により直接与えられる。従って、書き込み時間は、選択した間隔ｐおよびドラム７の回転速度に依存する。
【００４９】
本発明の書き込み原理は、レーザビームに対する格納基板の移動が平面状の基板に対して平行な並進である図１０の場合にも適用できる。この移動は、半径Ｒ１を有し速度Ｖｒｏｔで同方向に回転する２つの平行かつ同一のロール２０によりバンド２１を駆動することにより行われる。格納基板は、バンド上に配置され、バンドによりロールの軸心に対して垂直な移動方向に駆動される。読み取りヘッドは、移動方向に対して垂直に、かつロールの軸心に対して平行に並進移動する。
【００５０】
Ｄを２つのロールの軸心間の距離とすると、並進速度は次式により表される。
2009279650.tif 000006
【００５１】
この構成により、格納領域の寸法をロールの周囲長、ひいては線形速度の概念から独立させることが可能になる。従って、所与の線形速度において平行に書き込みを行うためのさらなる格納基板を配置することが可能である。
【００５２】
線形速度の概念は、レーザの変調速度能力に関連する分解能の値を与えるため、重要である。実際、オフ位相に隔てられた２つの連続したオン位相を切り換えることにより、２つの空間的に隔てられたパターンを創出することが可能になる。ｆｌをレーザ変調周波数とすると、２つのパターンの間の最小距離は次式により与えられる。
2009279650.tif 000007
【００５３】
従って、５００ＭＨｚで変調可能なソースでは、２２ｎｍの空間分解能が得られ、これは、画素間の間隔が０．８μｍの場合には十分なものである。
【００５４】
長手方向における分解能は、並進の精度により与えられる。特に高精度光学定規の使用により、現在、約１０ｎｍの精度が得られる。
【００５５】
図１１は、移動方向に直列に配置した２つの書き込みヘッド６．１および６．２で照射を行う場合を示す。この場合、２つのビーム８．１および８．２は、それらが受ける強度変調の点では独立している。それらのビームより、例えば同時に２ラインを書き込むことが可能になる。従って、ヘッド数に比例して、書き込み時間に関する時間係数が減じられる。
【００５６】
この原理は、書き込みスポットの変位の線形性により可能になっている。従来の光ディスク書き込みおよび読み込みにおいて行われるような螺旋状の動きは、このような構成にはさほど適さない。
【００５７】
図１２は、複数の書き込みヘッドの別の使用例を示す。本例は、平行に書き込みを行う場合である。ビーム８．１および８．２を独立（２枚の連続した異なる画像の書き込み）させることにより、時間の節約を達成（各ヘッドが基板の異なる領域を対象とする）するか、または所与の時間内に２つの基板上に書き込む（各ヘッドが基板２．ｉを対象とする）ことが可能である。また、ビーム８．１および８．２は、同じ変調ソースから発生させることもできる。この場合、２つの格納領域上に一連の画像を複製することが可能となる。この多重書き込みを可能にする編成は、図１０および図１１の構成でも考えられる。
【００５８】
上記では、図７を参照して説明したように複数の直径で彫り込みパターンを創出するため、書き込みヘッドのレーザを変調した。
【００５９】
しかし、それぞれの彫り込みパターン寸法を生じさせる複数の書き込みレーザビームを使用することも考えられる。すなわち、第１の直径のパターンの書き込みに１つのレーザビームを確保し、第２のレベルのパターンのために別のレーザビームを確保する、などのようにする。この場合、レーザをオンまたはオフにする変調信号は、彫り込むグレーレベルに従ってこのグレーレベルに割り当てられたレーザに対してのみ適用される。
【００６０】
図１３は、レーザビームを単一のグレーレベルおよび単一のパターン寸法に割り当てる書き込み原理を説明する。各レーザは、所与の瞬間（画像領域の所与の基本領域に対応する）において、この場所にグレーレベルを彫り込むべきか彫り込むべきでないかによってオンまたはオフにする。従って、フレキシブル基板１０上に堆積させた活性層１１（保護層１２は図１３に図示せず）に、図１３において左から右に向かって拡幅するパターンを書き込む複数の書き込みビーム８．ｉを用いる。後述するように、彫り込まれるパターンの寸法は、レーザビームのパワーとビームを合焦させる光学系の開口数との両方に関連する。図１３の場合、各合焦レンズ６．ｉが、自らに固有の開口数ＯＮｉを示している。スポットのサイズは所与の波長における開口数に関連するため、各スポット２２．ｉは異なるサイズを有する。
【００６１】
異なるレンジのパターンサイズに対応する複数のレーザビームを用い、各ビームの強度を変調させることにより、そのレンジにおいて複数のパターンサイズを生じさせる複合構成も可能である。
【００６２】
画像パターンを作り出すためには、様々な製造方法が考えられる。それらの方法は、すべて、光構造（基板の活性層１１が光学ビームの光子と反応する）または熱構造（基板の活性層が光学ビームにより生じる熱に反応する）の原理に基づく。追求する目的は、彫り込みパターンと基板の背景との間に光学的コントラストを得ることである。コントラストは、反射率または透過性の変化に関連するものでもよい。
【００６３】
活性相転移層の使用について上で述べた。彫り込みには、同一材料の２つの状態の間の転移を利用する。この転移は熱的現象である。材料の状態が変化した結果、彫り込み領域と非彫り込み領域との間にコントラストの変化が生じた場合は、レーザにより直接書き込みが行われ、現像ステップは必要ない。コントラストが弱すぎるかまたは存在しない場合は、彫り込みが行われた活性層の材料が下側の層をエッチングするためのマスクとしての役を担い、下側の層は、露出された領域では除去され、露出されていない領域では残される（またはその逆）。下側の層は、所望されるコントラストを呈し、クロム層であってもよい。
【００６４】
書き込みは、また、中間フォトリソグラフィー樹脂を使用して行うこともできる。中間フォトリソグラフィー樹脂は、グレーレベルに各々対応する可変寸法のパターンに従って、書き込みヘッドにより露出される。次いで、樹脂を現像し、最終画像を含む下側の反射層（例えばクロム層）または下側の吸収層のエッチングに供する。
【００６５】
また、染料タイプの調光材料の使用も可能である。この光構造により、照射が行われていない背景に対する照射が行われた領域のコントラストを、現像を行うことなく変更可能になる。光ディスクにデータを記録するために使用される染料の例には、シアニン、フタロシアニンおよびアゾ化合物などがあり、それらに特有の特長には、書き込みレーザによる照射を行った領域と照射を行っていない隣接領域との間の反射率のコントラストが、際だっているとともに不可逆的である、ということがある。
【００６６】
さらに、金属剤をドープした高分子材料基板の表面を活性化することが可能である。レーザビームで化学結合を切断することにより、基板を電解液に浸漬させたときに照射領域上に金属層を堆積させることができる。
【００６７】
レーザアブレーション法を用いることもできる。レーザ照射の作用により、感応層を揮発させる。これにより、不透明または反射性の背景において、光ビームにより開口を創出することができる。
【００６８】
これらの方法を例示の実施形態により説明する。他の方法も本発明の枠組みの中で実施可能である。
【００６９】
画素に対応するパターンの直径によるグレーレベルのコード化の説明に戻り、より詳細に説明する。図７によれば、黒い画素についてはパターンなし、白い画素についてはほぼ画素間の間隔ｐのパターンサイズ（またはその逆）、中間のグレーレベルについては中間のサイズであった。
【００７０】
パターンはレーザの衝撃により得られるもので、この衝撃のパワーを変化させることによりパターンのサイズを変更することが提案されている。
【００７１】
以下、レーザ合焦スポットがガウス形式の円対称性を有するエネルギー分布を備えるものとして検討するが、楕円形の分布でも実質的に同じ理屈となる。
【００７２】
従って、光強度は次式により与えられる。
2009279650.tif 000008
式中、ｒは点からスポットの中心までの距離、Ｉ０はスポットの最大強度、ｗ０は合焦スポットの横寸法を特徴付ける「ウエスト」とも呼ばれるサイズパラメータである。このパラメータｗ０は、おおよそ、エネルギー分布ガウス曲線の中程の高さにおける幅である。
【００７３】
パラメータｗ０は、一般に、光学合焦系においてレーザの波長λおよび合焦光学系の開口数ＯＮにより固定されている。特に、回折理論（エアリースポット）から導かれた下記の関係式が成立する。
2009279650.tif 000009
式中、ａおよびｆは合焦光学系の半径および焦点距離である。
【００７４】
光スポットは、レーザのパワーを調整することにより固定されたエネルギーを表す。強度と、合焦平面における強度Ｉ（ｒ）積分であるエネルギーＥ０との間には対応関係がある。この関係から、スポットの最大強度の計算式がエネルギーの関数として導かれる。
2009279650.tif 000010
【００７５】
材料の応答閾値（上述）は強度Ｉｓに対応し、その値を境に材料は変化する。
【００７６】
数式（１）および（３）により、スポットのサイズがｗ０およびエネルギーがＥ０、ならびに材料の強度閾値がＩｓの場合のパターンの半径ｒｓの値が与えられる。
2009279650.tif 000011
【００７７】
従って、所与の材料について、パターンの半径はスポットのエネルギーとそのサイズｗ０との両方に依存する。
【００７８】
図１４は、ビームの中心からの距離の関数として、２．５μｍおよび１．２μｍの合焦スポットサイズを有する２つのレーザビームＦ１およびＦ２についての強度（単位は任意）を示すグラフである。両方のビームについて、エネルギーＥ０＝１を恣意的に単位値Ｅ０＝１に等しいものとする。２本の曲線に交差する水平方向の破線は、材料の反応性閾値レベルをシミュレートしたものであり、例えば、第１のスポットの最大強度の４分の１に等しい。直線が曲線に交差する場所により、各ビームにより実際に彫り込まれるパターンの幅が定義される。
【００７９】
この例では、第１のビームの照射により半径２．１μｍのパターンが生成される。第２のスポットの強度分布はより狭く、１．４μｍのパターンが形成される。第２のスポットでサイズ２．１μｍのパターンを形成するには、そのパワーに２０よりも大きな係数を乗算する必要がある。この場合、スポットの中央における強度が強くなり、材料を劣化させるリスクがある。
【００８０】
この数値例では、パターンサイズの幅広い間隔をカバーするために様々な特徴、より詳細には異なる開口数の合焦レンズのセットを有することの全体的な利点を強調している。しかし、開口数とレーザのパワーとの両方を変えることも可能である。
【００８１】
数式（４）から得られる図１５では、合焦レーザスポットの様々なサイズｗ０および様々なパワーレベルについて得られる半径をプロットしている。この例では、材料の反応性閾値が、サイズがｗ０＝２μｍのスポットの最大強度の４分の１に固定されている。横軸はパワーを表し、縦軸は実際に彫り込まれるパターンの半径ｒｓ＝Ｄ／２をナノメートルで表している。
【００８２】
この図１５に示すように、ｗ０が大きいスポットは、数値上、所望されるパターン半径レンジ（例えば２００ｎｍ〜１２００ｎｍ）をカバーする一方、ｗ０が小さいスポットは、パワーレンジにより制限される。しかし、半径ｒの値が小さい場合は、レーザのパワーにおけるわずかな変動が、パターンのサイズにおける大きな変動につながる場合がある。従って、パターンの半径における相対誤差を制限するためにパターンのサイズを縮小することが望まれる場合は、ｗ０がより小さいスポットを使用するのが有益である。
【００８３】
数式（４）により、スポットのパワーにおける相対誤差に基づくパターンの半径における相対誤差の式が与えられる。
2009279650.tif 000012
【００８４】
実施例：
画像を間隔が８００ｎｍのグリッド上にコード化した場合を取り上げる。グレーレベルの区域を生成するため、０〜８００×２０．５ｎｍの範囲で、理想的には線形に、サイズが可変の円形パターンを生じさせることが求められる。ルート２の係数により、正方グリッドに基づいて間隙なく円形エリアのパターンを覆う（すなわち０〜１．１３μｍで変化するパターン）ことが可能になる。
【００８５】
１０％の精度基準をレーザパワー値に設定し、パターンのサイズにおける最大相対誤差を１０％に制限することが所望されると仮定する。３つのウエスト値およびそれぞれ３つのパワー値を選択することにより、１００ｎｍ〜１μｍのパターンサイズの間隔をカバー可能であることを示すことができる。
【００８６】
例えば、サイズが１００ｎｍ〜２５０ｎｍのパターンを得るには、ウエストが２００ｎｍの合焦光学ビームを使用し、ビームのパワーを０．０２と０．１６（レンジの最大値により正規化した単位）との間にする。サイズが２５０ｎｍ〜６００ｎｍのパターンを得るには、ウエストが５００ｎｍの合焦光学ビームを使用し、ビームのパワーを０．０７と０．７７との間にする。最後に、サイズが６００ｎｍ〜１μｍのパターンを得るには、ウエストが１２００ｎｍの合焦光学ビームを使用し、ビームのパワーを０．４１と１との間にする。
【００８７】
マルチビームヘッドを製作するには、次の２つのアプローチが利用できる。
・単一のビームをサブビームに分離し、それぞれ別々の変調器で変調する。
・複数の異なるレーザを使用し、書き込みを同期させる。
【００８８】
高周波数で変調可能な安価なレーザの利用可能性を考慮すると、第２のアプローチがより好ましく思われる。その後、次の複数のパラメータを変更することにより様々なサイズのスポットが得られる。
・ビームの波長λ
・レンズの焦点距離ｆ
・レンズの出射ビームの半径ａ
【００８９】
焦点距離が最も好ましい解決策で、オプションで開口数ＯＮにより調整されるビーム直径の変更と組み合わせることができる。
【００９０】
この場合、各レーザにはそれぞれの焦点距離を割り当て、後述するように、各レーザとレーザの作用を受ける活性層との間の距離もそれぞれ異ならせる。各レーザのパワーは、彫り込まれるパターンの面積が、レーザのうちの１つの選択とこのレーザのパワー変調とを組み合わせた結果となるように変調するのが好ましい。
【００９１】
このため、それぞれ２００、５００および１２００ｎｍのスポットサイズを得るには、４０５ナノメートルの青色レーザで、下記のパラメータで開始する。
・Ｗ０＝２００ｎｍ、λ＝４０５ｎｍ、ａ＝１．５ｍｍ、ｆ＝１．７ｍｍ、ＯＮ＝０．８７
・Ｗ０＝５００ｎｍ、λ＝４０５ｎｍ、ａ＝１ｍｍ、ｆ＝２．９ｍｍ、ＯＮ＝０．３５
・Ｗ０＝１２００ｎｍ、λ＝４０５ｎｍ、ａ＝１ｍｍ、ｆ＝６．８９ｍｍ、ＯＮ＝０．１５
【００９２】
図１６は、半径３．５ｃｍの円筒の上方における焦点距離の分布の拡大図を示す。３つのレーザソースと、ドラム７の表面の上方において異なる高さに置かれビームを活性層上に合焦させるための３つの対応するレンズとが用いられている。レーザソースは、それぞれをパワー変調することにより、それぞれ例えば３段階の放出パワーを有する。レンズ１は、開口数が最も大きく、従って活性層上への合焦保持の調整に使用する。その他の光学系は、恐らくは機械的接続によりレンズ１に従属し、第１のものが活性層に正しく合焦していれば他の２つも同様となる。
【００９３】
被写界深度ｄｚは、次式のように開口数に関連する。
2009279650.tif 000013
【００９４】
先の例では、活性層に対する３つのレンズの被写界深度は、レンズＬ１で約１マイクロメートル、レンズＬ２で７マイクロメートル、レンズＬ３で３８マイクロメートルであった。
【００９５】
光学ヘッドの移動方向および横方向においてレンズＬ２およびＬ３の位置を微調整することにより、３つのレンズの同一トラック上での位置合わせだけでなく、移動方向における相対位置の調整が可能になる。このため、各ビームによりトラックに沿って彫り込まれるパターンの所望の位置に応じてオンオフに加えパワー変調が行われるように、光学系のシフトを考慮に入れる。
【００９６】
スポットを隔てる距離は、実際、レーザ発射の同期を保証するための重要なデータである。この距離は、各ヘッドが反射における外乱の通過（反射層における開口）を測定する較正ステップ中に特徴付けられる。円筒の回転速度が分かっていれば、様々なヘッドの検出時間から書き込み点の距離が推測可能である。これに従い、各レーザの書き込みシーケンスを決定し、同期する。
【００９７】
スポットの軌跡上でヘッドを相互に位置合わせするには、円筒（線形開口）上に存在するか、または第１のレーザをオンすることにより生じる外乱に対してそれらの位置を調整することにより、同様の手法を使用する。
【００９８】
本発明による格納方法は、下記のように実施される。
【００９９】
まず、フレキシブル媒体上の記録領域２をドラム７上に配置する。吸引穴システムにより、フレキシブル片の密着を保つことが可能になる。
【０１００】
第２のステップで、記録媒体をドラムに対して押圧し、最適な密着状態を保証する。
【０１０１】
次いで、装置の各要素が移動を開始し、領域２へのレーザ照射が行われ、装置は、各画素について連続的にグレーレベル値を受け取り、このレベルの関数としてレーザビームのうちの１つおよびこのビームの放出パワーを選択する。
【０１０２】
領域への照射後、プロセスが要求する場合は、格納媒体の現像が可能である。
【０１０３】
その後、パッケージング段階において、フレキシブル格納領域を２つの保護ウィンドウの間に挟み込む。
【０１０４】
最後に、プラスチックフレーム上に１つ以上のラベルを印刷／エッチング／糊付けすることにより、格納媒体の参照付けを行う。ＲＦＩＤマイクロチップを使用した遠隔参照が必要な場合は、この時点でマイクロチップを初期化できる。
【０１０５】
まとめると、本発明による格納領域の書き込みは、書き込み速度と高い書き込み解像度とを両立させたものである。単純な動作で、並進および回転速度が一定で、かつグレーレベルが考慮されている。平板状のディスクにおけるように死角領域は存在しない。オプションで並列または直列の複数の書き込みヘッドを使用することにより、複数の基板を直列または並列に照射可能である。従来の平面状のディスクにおけるように画素のメッシュが螺旋形状（ディスクの中心と縁との間でメッシュが湾曲し不均一である）ではなく、均一な準線形であるため、デジタル処理が単純である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  格納媒体
２  基板
３  書き込み区域
４ａ  文字列
４ｂ  デジタルコード
４ｃ  色コード
５ａ  赤色写像
５ｂ  緑色写像
５ｃ  青色写像
５ｄ  部分
６  光学ヘッド
７  ドラム
８  レーザビーム
９  吸引システム
１０  基板
１１  感応層
１１ａ  暗部分
１１ｂ  明部分
１２  保護層
１４  フレーム
１５  保護プレート
１６  画素
１７  パターン
１８  マイクロチップ
１９  アンテナ 
【図１】
2009279650.tif 000014
【図２】
2009279650.tif 000015
【図３】
2009279650.tif 000016
【図４】
2009279650.tif 000017
【図５】
2009279650.tif 000018
【図６】
2009279650.tif 000019
【図７】
2009279650.tif 000020
【図８】
2009279650.tif 000021
【図９】
2009279650.tif 000022
【図１０】
2009279650.tif 000023
【図１１】
2009279650.tif 000024
【図１２】
2009279650.tif 000025
【図１３】
2009279650.tif 000026
【図１４】
2009279650.tif 000027
【図１５】
2009279650.tif 000028
【図１６】
2009279650.tif 000029
【外国語明細書】
2009279650000001.pdf