JP2007516539A - 低速で書換え可能かつ高速で記録可能な相変化媒体、及びかかる媒体用の駆動装置 - Google Patents

Abstract

高速での書き込み及び低速での消去を可能にする相変化媒体、相変化媒体を駆動するための装置及び方法。提案される低速の消去オプションは、媒体（媒体の一部）を仮想的な状態にするように、媒体全体（又は媒体の一部）に適用することができるフォーマット化オプションとして見られる。本発明によれば、データの直接的な上書きは不可能であり、データは、はじめに、新たなデータが高速で媒体に書き込まれる前に低速で消去される必要がある。本発明によれば、媒体は、選択された動作モードに依存して線速度で回転され、書き込みモードで適用される線速度は、最大の結晶化速度よりも非常に高く、消去モードで適用される線速度は、最大の結晶化速度に等しいか、又は最大の結晶化速度よりも低い。用途：ＤＶＤ＋Ｒハイスピード。

Description

本発明は、相変化光記憶媒体に関し、相変化光記憶媒体を駆動する装置、並びに相変化記憶媒体を駆動する方法に関する。

相変化記憶媒体は、はじめに非晶質状態にあり、製造工程の間に結晶質状態にされる材料からなるレイヤを有している。データは、媒体を結晶質状態から非晶質状態に変化する温度に局所的に加熱することで相変化材料に書き込まれ、したがって周囲に結晶質エリアとは異なる反射率をもつマークを記録する。

結晶質状態から非晶質状態への変化は、高速で達成することができ、これにより、かかる媒体は、高い記憶密度及び高い記録測度を必要とする用途にとって非常に魅力的なものにする。

典型的に、ＤＶＤ＋Ｒ規格に準拠する相変化媒体は、１６×までの速度で書き込むことができ、ここで×は媒体が読み出される速度であって、基準速度と呼ばれる（ＤＶＤ＋Ｒは、Digital Versatile Disc +Rの略記であって、Ｒは記録可能であることを意味する）。

欧州特許第０２８６４０６号Ｂ１で記載されるように、相変化媒体は、アモルファスマークの再結晶質化が適切な加熱により達成することができるので、物理的に書換え可能である。しかし、欧州特許第０２８６４０６号Ｂ１に更に述べられているように、非晶質状態から結晶質状態への相変化は、従来の相変化媒体には高速で達成することができない。欧州特許第０２８６４０６号Ｂ１は、記録レイヤが新たな物質から構成される相変化材料を提案している。この新たな材料によれば、記録及び書換えの両方を高速で達成することができる。

欧州特許第０２８６４０６号で高速で書換え可能な相変化媒体は、高速書換え機能が必要とされる用途に向けられている。

本発明の目的は、高速記録機能を必要とする用途であって再書き込み機能が必要とされない用途で費用対効率の高いソリューションを提案することになる。

上記目的は、請求項１乃至６のいずれか記載の装置、請求項７記載の媒体、及び請求項８記載の方法により達成される。

本発明に係る装置及び方法は、非晶質状態と結晶質状態との間で局所的に変化可能な材料からなるレイヤを有する相変化材料を駆動することが意図されており、かかる材料は、最大の結晶速度により特徴付けされており、この最大の結晶速度を超えると、前記非晶質状態から前記結晶質状態への変化を達成することができない。

本発明に係る装置は、以下を有している。ユーザインタフェース、このユーザインタフェースを通して、ユーザは、前記結晶質状態から前記非晶質状態への前記材料を局所的に変化することで前記媒体にデータを書き込むための書き込みモード、前記非晶質状態から前記結晶質状態に局所的に変化することで前記媒体に書き込まれたデータを消去する消去モードを含む複数の動作モードのうちで動作モードを選択することができる。前記媒体をスキャニングするためのレーザビームを発生する手段。選択された動作モードを依存して前記レーザビームのパワーを制御する手段。選択された動作モードに依存する線速度（linear velocity）で前記媒体を回転する手段。前記書込みモードで適用される線速度は、前記最大の結晶速度よりも非常に高く、前記消去モードで適用される線速度は、前記最大の結晶速度に等しいか、又は前記最大の結晶速度よりも小さい。

本発明に係る方法は、以下を含んでいる。前記結晶質状態から前記非晶質状態への前記材料を局所的に変化させることで前記媒体にデータを書き込むための書き込みモードと、前記非晶質状態から前記結晶質状態に前記材料を局所的に変化させることで前記媒体に書き込まれているデータを消去するための消去モードとを含む複数の利用可能な動作モードのうちからユーザ選択を読み取るステップ。前記媒体を走査するためにレーザビームを発生するステップ。選択された動作モードに依存して前記レーザビームのパワーを制御するステップ。選択された動作モードに依存する線速度で前記媒体を回転するステップ。前記書込みモードで適用される線速度は、前記最大の結晶質速度よりも高く、前記消去モードで適用される線速度は、前記最大結晶速度に等しいか、又は前記最大結晶速度よりも低い。

本発明に係る相変化ＷＯＲＭ（write-once read-many）媒体（一度だけ書き込むことができ、消去や変更ができない記憶メディア）は、以下を有している。前記媒体が適切な線速度で回転された間に適切なパワーを有するレーザにより加熱されたとき、非晶質状態と結晶質状態との間で局所的に変化可能な材料からなるレイヤａ）。前記材料は、最大の結晶速度により特徴付けされ、この最大の結晶速度を超えて、前記非晶質状態から前記結晶質状態への変化を達成することができない。ウォブルトラック（wobble track）ｂ）。このウォブルトラックのウォブルは、媒体に関連した情報を搬送し、かかる媒体に関連した情報は、次の値を含んでいる。前記結晶質状態から前記非晶質状態に前記材料を局所的に変化するために使用される、書き込み電力及び書き込み速度とも呼ばれる電力及び線速度。前記非晶質状態から前記結晶質状態に前記材料を局所的に変化させるために使用され、消去電力及び消去線速度とも呼ばれる電力及び線速度。前記書き込み速度は、前記最大の結晶速度よりも非常に高く、前記消去速度は、前記最大の結晶速度よりも高くない。

本特許出願の発明者は、従来の相変化技術が高速の書き込み機能を必要とする用途であって再書換え機能が必要とされない用途について適切なソリューションであると認識している。かかるアプリケーションの例は、連続的にスケッチされるスケッチからのビデオコンテンツの複製である。

また、本発明は、ＷＯＲＭ（Write-Once Read-Many）媒体は、媒体に書き込まれたデータが時代遅れとなったとき、又は書き込み動作が失敗したとき、媒体を再使用することができないという欠点を有することを認識している。

したがって、相変化媒体、相変化媒体を駆動する装置及び方法は提案され、高速での書き込みと低速での消去が可能となる。提案される低速消去オプションは、媒体（又は媒体の一部）を仮想的な状態にするように、媒体の全体（又は媒体の一部）に適用することができるフォーマットオプションをとして見られる必要がある。提案される相変化媒体、駆動装置及び駆動方法によれば、データの直接的な上書きが不可能である。データは、はじめに、新たなデータを高速で媒体に書き込みできる前に、低速で消去される必要がある。したがって、提案された媒体が正確に再書き込み可能ではない。

提案される発明は、必要とされるときに彼／彼女に媒体をフォーマット化するオプションを与えつつ、大部分の家電製品に良好に適合される、彼／彼女に高速の記録機能をもつ比較的安価な媒体を提供するので、エンドユーザにとって非常に関心がある。たとえば、提案される発明は、ＤＶＤ＋Ｒ高速アプリケーションについて有利に使用される。本発明のこれらの態様及び他の態様は、添付図面を参照して更に記載される。

図１は、媒体１を示しており、図１Ａは平面図であり、図１Ｂはラインｂ−ｂで取られた断面図での小部分を示し、図１Ｃはより大きな縮尺で媒体１の部分２を示している。媒体１は、螺旋ライン３の３６０°ターンをそれぞれ形成するトラックを有するディスクである。それぞれのトラックは、溝４及びランド５を有している。データを記録するため、媒体１は、記録レイヤ６を有しており、この記録レイヤは、透明基板７に堆積され、保護コーティング８によりカバーされる。データは、溝４に記録される。トラックは、基板７を通して媒体１に入射するレーザビームにより走査される。トラックは、それらのセンタラインからの連続的な正弦波の偏差を有する。この正弦波の偏差は、ウォブルと呼ばれる。幾つかの規格では、ウォブルは、情報を搬送するために変調される。たとえば、ＤＶＤ＋Ｒでは、ウォブルは、位相変調される。

媒体は、相変化媒体であり、このことは、記録レイヤ６が非晶質状態と結晶質状態との間で局所的に変換可能な材料からなることを意味している。データは、媒体をある温度に局所的に加熱ことで書き込まれ、この温度では、結晶質状態から非晶質状態に変化し、したがって周囲の結晶質状態とは異なる反射率をもつ非晶質のマークを形成する。逆に、データは、媒体をある温度に局所的に加熱することで消去され、この温度では、非晶質状態から結晶質状態に変化する。

記録レイヤ６の材料は、最大の結晶化速度により特徴づけされ、この最大の結晶化速度を超えて、前記非晶質状態から前記結晶質状態への変化を達成することができない。

図２は、媒体１を駆動するための本発明に係る装置１０の例を示している。装置１０は、特に、光ユニット２０、バス２２、マイクロプロセッサアセンブリ２４、ユーザインタフェース２６、ソースエンコーダ／デコーダ２８、チャネルデコーダ３０、チャネルエンコーダ３２、サーボブロック３４、モータコントロールユニット３５及びウォブル処理ブロック３６を有している。ソースエンコーダ／デコーダ２８は、ホストシステム３７に結合される（たとえば、ホストシステム３７はＰＣ、オーディオプレーヤ、ビデオプレーヤ）。マイクロプロセッサアセンブリ２４、ユーザインタフェース２６、ソースエンコーダ／デコーダ２８、チャネルデコーダ３０、チャネルエンコーダ３２、サーボブロック３４、モータコントロールユニット３５及びウォブル処理ブロック３６は、バス２２に接続されている。

ユーザインタフェース２６は、以下を含む複数の動作モードのうちから動作モードをユーザが選択するのを可能にするように設計される。書込みモード、この書込みモードでは、ホストシステム３７により供給されたデータは、結晶質状態から非晶質状態に記録レイヤの材料を局所的に変化させることで媒体１に書き込まれる。消去モード、この消去モードでは、媒体１に書き込まれたデータは、非晶質状態から結晶質状態に記録レイヤの材料を局所的に変化させることで消去される。

有利なことに、媒体１に書き込まれたデータが読み出され、ホストシステム３７に伝送される記録モードも利用可能である。

光ユニット２０は、たとえば半導体レーザであって、特に対物レンズ４２を含む光学システムにより媒体１のトラックに向けられるレーザビーム４１を発生する放射源３８を有している。放射源３８は、放射源制御ユニット４０により制御される。放射源制御ユニット４０は、バス２２に接続されており、選択された動作モードに依存してレーザビーム４１のパワーを制御する。

典型的に、放射源制御ユニット４０は、選択されたモードが読出しモードであるときに低電力を有し、選択されたモードが消去モードであるときに中間的な電力を有し、選択されたモードが書込みモードであるときに高い電力を、生成されたレーザビーム４１が有するように放射源３８を駆動する。

たとえば、読出し電力は、０．７ｍＷ±０．１ｍＷに設定され、書込み電力は、１６×に等しい書込み線速度について３５ｍＷの間に設定され（書込み電力は書込み線速度に依存する）、消去電力は、５ｍＷと１０ｍＷとの間に含まれる。

レーザビーム４１は、媒体１に小さなスポット４３を生成する。トラックをスキャンするためのスポット４３について、媒体は、モータ４５によりシャフト４４に関して回転される。モータ４５は、モータ制御ユニット３５により制御される。モータ制御回路３５は、選択された動作モードに依存してモータの線速度を調節する。従来、読出しモードで使用される線速度は、基準速度と呼ばれ、ｘで示される。たとえば、ＤＶＤ＋Ｒ規格では、読出し速度は、ｘ＝３．４９ｍｓ^-1である。本発明によれば、書込みモードが選択されたときに使用される線速度はハイであり（これは１６×にまでである）、消去モードが選択されたときに使用される線速度はロウであり、これは、記録レイヤ６について使用される材料に依存する最大の結晶化速度よりも低く、典型的に、１×と２×、４×との間に含まれる。

レーザビーム４１は、媒体１により反射される。投影及び反射されたビームは、ビームスプリッタ４６により互いに分離される（たとえば、部分的に透明なミラー）。反射された放射ビーム４７は、光検出器５０に通過される。光検出器５０は、複数の光電流を発生するように、複数の４象現に分割される放射線感度の高い表面を有している。図２では、４つの４象現の光検出器は、例を経由して表現される。これは限定的ではない。光検出器５０の４象現は、参照符号Ｑ_A、Ｑ_B、Ｑ_C及びＱ_Dをそれぞれ含んでいる。これらは、４つの光電流Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを発生する。４つの光電流Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、サーボブロック３４に入力される幾つかの差信号、ウォブル処理ブロック３６に入力されるウォブル信号、及びチャネルデコーダ３０に入力されるデータ信号を発生する役割をなす前処理ブロック６０を送出される。

サーボブロック３４は、（光学ユニット２０を位置合わせ、レーザビーム４１を焦点合わせ、螺旋ライン３を追跡することを含めて）光ユニット２０を制御する役割を果たす。

ウォブル処理ブロック３６は、ウォブル信号により搬送される情報を回復するように、ウォブル信号を処理するための役割を果たす。

チャネルデコーダ３０は、光学ユニット２０により読み出されるデータ信号からソース符号化データを回復するための役割を果たす。ソース符号化データは、復号化されるためにソースエンコーダ／デコーダ２８に送出される。最終的に、復号化されたデータは、ホストシステム３７に伝送される。

また、ホストシステム３７は、媒体１に書き込まれることが意図されるデータを提供することができる。これらのデータは、ソースエンコーダ／デコーダ２８により符号化される。次いで、ソース符号化データは、チャネルエンコーダ３２により処理される。チャネル符号化データは、放射源制御ユニット４０に適用される。

図１を参照して説明されるように、ウォブル信号は、情報を搬送するように変調される（通常は、物理的なフォーマット情報）。ＤＶＤ＋Ｒ規格では、この情報はＡＤＩＰ（Address-in-Pregroove）と呼ばれる。ＡＤＩＰは、読出し及び書込み電力及び読出し及び書込み線速度に関するデータを含んでいる。現在、規格で定義されるＡＤＩＰに比較される情報の更なる部分を転送するためのキャパシティが存在する。本発明の好適な実施の形態では、消去電力及び消去線速度は、これは、製造ステージの間に媒体自身にＡＤＩＰ情報が含まれるので有利である。ＡＤＩＰ情報は、後のステージでディスクに書き込まれる必要がなく、除去又は変更することができない。

代替的に、消去電力及び消去線速度は、（媒体の記録可能なエリアにおける）媒体の情報ゾーンに書き込むか、装置１０に記憶することができる。

媒体の部分的な記録を可能にするため、部分的に記録された媒体へのデータのその後の添付を可能にするため、マルチセッションのコンセプトは、多くの規格で導入されている。たとえば、ＤＶＤ＋Ｒ規格と準拠する媒体は、単一のセッション又は複数のセッションを含む場合がある。テーブルオブコンテンツと呼ばれるテーブルは、情報ゾーンの開始で記憶され、ディスクへの記録に関する必要な情報（特に、セッションの位置）を含む。

有利な実施の形態では、媒体で消去されるべきエリアのユーザによる選択を可能にするように、ユーザインタフェース２６が設計される、たとえば、消去されるべきエリアは、セッション、複数のセッション、又は全体の情報ゾーンである場合がある。

ユーザが１以上のセッションを選択したとき、マイクロプロセッサアセンブリ２４のマイクロプロセッサは、テーブルオブコンテンツにおいて選択されたセッションの位置を回復し、これに応じてサーボブロック３４を駆動する。結果として、レーザビーム４１の位置は、選択されたセッションの位置のみをスキャンするように制御される。１以上のセッションが消去された後、テーブルオブコンテンツは、消去されたセッションを除くように更新される必要がある。

別の実施の形態では、全体の媒体が消去されるべきとき（これがユーザにより選択されたオプションであるか、又は利用可能な他の消去オプションが存在しないので）、マイクロプロセッサアセンブリ２４のマイクロプロセッサは、テーブルオブコンテンツにおいて、記録された媒体のエリアの位置をチェックする。この情報は、消去プロセスの間に、記録されない媒体の一部をスキップするために使用される（サーボブロック３４は、これに応じてマイクロプロセッサにより命令される）。この実施の形態は、（消去は、低速で行われ、むしろ長いプロセスであって、典型的に１〜２時間を要するので）完全な消去プロセスについて必要とされる時間における低減となるので有利である。

図３のブロック図は、媒体１を駆動する本発明に係る方法の好適な実施の形態の概念的な表現である。ボックス１００では、媒体１は装置１０に導入される。次いで、ボックス１０１では、要求される情報は、媒体１から取り出され、特に、消去電力及び消去線速度
を含むＡＤＩＰ情報は、媒体１で使用される。次いで、ボックス１０２では、ユーザは、書き込みモードＷ、消去モードＥ及び任意に読出しモードＲを含む複数の動作モードのうちで動作モードを選択するのを促される。次いで、ボックス１０３では、選択された動作モードに依存して、スキャニングされるべき位置を決定するためにテーブルオブコンテンツで問合せが行われる。次いで、ボックス１０４では、選択された動作モードに依存して、電力Ｐ及び線速度Ｓが設定される。次いで、ボックス１０５では、媒体を読出し又は書込み若しくは消去するように適切な線速度で媒体が回転される間、媒体は、適切な電力を有するレーザビームにより適切な位置でスキャニングされる。次いで、ボックス１０６では、適用可能なとき、テーブルオブコンテンツが更新される。記載される相変化記憶媒体、駆動装置及び駆動方法に関して、変更及び改善が本発明の範囲から逸脱することなしに提案される場合がある。本発明は、提供される例に限定されず、特に、ＤＶＤ＋Ｒ規格に限定されない。

図２の実施の形態は、４象現の光検出器を使用する。これは限定するものではない。たとえば、走査されるべきトラックの方法に平行に配置される分割ラインを有する２セグメントの光検出器を４象現の光検出器の代わりに使用することができる。
単語「有する“comprise”」の使用は、特許請求の範囲又は発明の詳細な説明で列挙された以外のエレメント又はステップの存在を排除するものではない。

本発明に係る媒体の例に関する概念的な表現である。 本発明に係る装置の例に関する概念的なブロック図である。 記録可能な媒体を駆動する本発明に係る方法のブロック図である。

Claims (8)

1. 非晶質状態と結晶質状態との間で局所的に変化可能な材料からなる層を有する相変化媒体を駆動する装置であって、前記材料は、その速度を超えて前記非晶質状態から前記結晶質状態への変化を達成することができない最大の結晶化速度により特徴付けされ、
   当該装置は、
   前記結晶質状態から前記非晶質状態に前記材料を局所的に変化させることで前記媒体にデータを書き込むための書込みモードと、前記非晶質状態から前記結晶質状態に前記材料を局所的に変化させることで前記媒体に書き込まれたデータを消去するための消去モードとを含む複数の動作モードのうちからユーザが動作モードを選択することができるユーザインタフェースと、
   前記媒体をスキャニングするためのレーザビームを発生する手段と、
   選択された動作モードに依存して前記レーザビームの電力を制御する手段と、
   選択された動作モードに依存する線速度で前記媒体を回転する手段とを有し、
   前記書込みモードで適用された線速度は、前記最大の結晶化速度よりも非常に高く、前記消去モードで適用された線速度は、前記最大の結晶化速度に等しいか、又は前記最大の結晶化速度よりも低い、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記ユーザインタフェースは、前記媒体に書き込まれたデータを読み出すための読出しモードの選択を可能にするように更に設計される、
   請求項１記載の装置。
3. 前記消去モードで使用される電力及び線速度の値を前記媒体で読み出す読出し手段を有する、
   請求項１記載の装置。
4. 前記ユーザインタフェースは、前記媒体で消去されるデータの領域をユーザが選択するのを可能にし、当該装置は、前記消去モードで前記データ領域のみをスキャニングするように前記レーザビームの位置を制御するための手段を有する、
   請求項１記載の装置。
5. 前記データ領域の前記媒体での位置を、前記媒体に記憶された記録領域のリストで前記位置を調べることで決定する手段と、
   前記データ領域が消去された後に前記記録領域のリストから前記データ領域を除く手段と、
   を有する請求項４記載の装置。
6. データが書き込まれた媒体の領域を決定する手段と、
   前記消去モードで前記データ領域のみをスキャニングするように前記レーザビームの位置を制御するための手段と、
   を有する請求項１記載の装置。
7. 前記媒体が適切な線速度で回転される間に適切な電力を有するレーザにより加熱されたとき、非晶質状態と結晶質との間で局所的に変化可能な材料であって、その速度を超えて前記非晶質状態から前記結晶質状態への変化を達成することができない最大の結晶化速度により特徴付けられる材料からなる層と、
   ウォブルが媒体に関連する情報を示すウォブルトラックとを有し、
   前記媒体に関連する情報は、前記結晶質状態から前記非晶質状態に前記材料を局所的に変化させるために使用され、書き込み電力と書込み線速度と呼ばれる電力及び線速度の値と、前記非晶質状態から前記結晶質状態に前記材料を局所的に変化させるために使用され、消去電力と消去線速度と呼ばれる電力及び線速度の値とを含み、
   前記書込み線速度は、前記最大の結晶速度よりも非常に高く、前記消去線速度は、前記最大の結晶化速度よりも低い、
   ことを特徴とする相変化媒体。
8. 非晶質状態と結晶質状態との間で局所的に変化可能な材料からなる層を有する相変化媒体を駆動する方法であって、前記材料は、その速度を超えて前記非晶質状態から前記結晶質状態への変化を達成することができない最大の結晶化速度により特徴付けされ、
   当該方法は、
   前記結晶質状態から前記非晶質状態に前記材料を局所的に変化させることで前記媒体にデータを書き込むための書込みモードと、前記非晶質状態から前記結晶質状態に前記材料を局所的に変化させることで前記媒体に書き込まれたデータを消去するための消去モードとを含む複数の利用可能な動作モードのうちからユーザ選択を読み出すステップと、
   前記媒体をスキャニングするためのレーザビームを発生するステップと、
   選択された動作モードに依存して前記レーザビームの電力を制御するステップと、
   選択された動作モードに依存する線速度で前記媒体を回転するステップとを含み、
   前記書込みモードで適用された線速度は、前記最大の結晶化速度よりも非常に高く、前記消去モードで適用された線速度は、前記最大の結晶化速度に等しいか、又は前記最大の結晶化速度よりも低い、
   ことを特徴とする方法。

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