CN100578629C - 高密度双层光盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高密度双层光盘，其被设置成从透光衬底的光入射表面到第一记录层的第一衬底厚度等于通过把一般高密度单层光盘中的从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度减去第一和第二记录层之间的距离的一半所获得的值，以及从透光衬底的光入射表面到第二记录层的第二衬底厚度等于通过把第一和第二记录层之间的距离的一半加上一般高密度单层光盘中的从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度所获得的值。

Description

高密度双层光盘

本申请是2004年2月27日进入中国国家阶段，2003年6月4日提交的申请号为PCT/KR03/01095的、发明名称为“高密度双层光盘”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种带有第一和第二记录层的高密度双层光盘，第一和第二记录层都被定位在平分盘厚度的中央平面的一侧且靠近盘表面。

背景技术

图1示出了普通DVD(数字通用盘)的结构。如图1所示，由参考数字10表示的DVD具有120mm的直径和1.2mm的厚度，且具有直径为15mm的中心孔和直径为44mm的钳位区(clamping region)，钳位区适合于由含在光盘装置内的转盘和钳位器夹住。

该DVD 10带有数据被记录在麻点图像中的记录层。该DVD 10的记录层被定位在距离盘表面大约0.6mm的深度上，而该盘表面面向含在光盘装置中的光拾取设备的物镜1。用于DVD 10的光拾取设备的物镜1具有等于0.6的数值孔径NA。

图2示出了高密度单层DVD的结构。如图2所示，由参考数字20表示的高密度单层DVD具有120mm的直径和1.2mm的厚度，且具有直径为15mm的中心孔、和直径为44mm的钳位区，该钳位区适合于由含在光盘装置内的转盘和钳位器夹住。该高密度单层DVD 20带有数据记录层，其被设置在距离面向含在光盘设备中的光拾取设备的物镜2的盘表面大约0.1mm的深度上。

用于高密度单层DVD 20的光拾取设备的物镜2具有等于0.85的数值孔径NA，其相对于用于DVD 10的物镜1是个相对较高的值。光拾取设备的物镜2采用短波激光束来再现或记录高密度数据，该短波激光束具有比DVD 10中所使用的激光束短的波长。

即，对于再现或记录高密度数据，DVD 10使用具有650nm波长的激光束，而高密度单层DVD 20使用具有405nm波长的激光束。

通过发射短波激光束和增大物镜的数值孔径，特别在把光拾取设备的物镜2安排为靠近高密度单层DVD 20的记录层的情况中，可以通过集中地聚焦激光束的方式在高数据密度的坑上形成小光束点(beamspot)，并且可以使短波激光束的透光层的长度达到最小。因而，能够使激光属性的变化和像差的发生达到最少。

在最近几年，很多公司都已开发了替代高密度单层DVD的高密度双层光盘，例如高密度双层DVD或高密度双层蓝光(blu-ray)盘(在下文中称为“高密度双层BD”)。该高密度双层光盘能够长期记录和存储大量的视频和音频数据，其拥有大约两倍于单密度单层DVD的容量。

但是，在如上所述的高密度双层光盘的情况中没有可以有效限制必然会在整个光盘上生成的波前误差的方法，该波前误差的生成是由在从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度上的变化所产生的球面像差以及由含在光拾取设备中的物镜的倾斜所产生的慧形像差而引起的。因此，在高密度双层光盘的领域中急需一种解决这种波前误差的解决方案。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种新的带有第一和第二记录层的高密度双层光盘，该光盘被设置成使由从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度所导致的波前误差的生成达到最小。高密度双层光盘的示例是高密度双层DVD或高密度双层蓝光盘。

本发明的一个目的是提供一种新的带有第一和第二记录层的高密度双层光盘，该光盘被设置成使在整个光盘上生成的波前误差达到最小，波前误差的生成是由在从透光衬底(覆盖层)的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度上的变化所产生的球面像差以及由含在光拾取设备中的物镜的倾斜所产生慧形像差而引起的。

根据本发明，上述和其它目的能够通过提供一种带有第一和第二记录层的高密度双层光盘来实现，第一和第二记录层被设置在平分盘厚度的中央平面的一侧且靠近盘表面，从透光衬底的光入射表面到第一记录层的第一衬底厚度与通过把高密度单层光盘中的从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度减去第一和第二记录层之间的距离的一半所获得的值对应，以及从透光衬底的光入射表面到第二记录层的第二衬底厚度与通过把第一和第二记录层之间的距离的一半加上高密度单层光盘中的从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度所获得的值对应。

根据本发明，上述和其它目的能够通过提供一种带有第一和第二记录层的高密度双层光盘来实现，该第一和第二记录层被定位在平分盘厚度的中央平面的一侧且靠近光入射表面，从透光衬底的光入射表面到第一记录层的第一衬底厚度拥有大于最小70μm的值，从透光衬底的光入射表面到第二记录层的第二衬底厚度拥有小于最大108μm的值，以及第一和第二记录层之间的距离具有处于19μm±5μm范围内的值。

优选地，从透光衬底的光入射表面到高密度单层光盘中的记录层的衬底厚度可以是0.1mm。第一和第二记录层之间的距离可以是0.02mm。第一和第二衬底厚度可以分别是0.09mm和0.11mm。

优选地，第一衬底厚度和第二衬底厚度可以被设置成一个约定，其透光衬底的折射率n处于1.45到1.70范围内。在透光衬底的折射率n等于1.60的情况中，第一衬底厚度和第二衬底厚度可以分别设置在79.5μm±5μm和98.5μm±5μm上。

本发明的一个目的是提供一种高密度记录介质，包括：该记录介质的光入射表面和该光入射表面的相对表面；衬底，其包括透光层；第一记录层，其位置接近该光入射表面；以及第二记录层，其位于该第一记录层和该相对表面之间，其中，从该光入射表面到该第一记录层的最小厚度，以及从该光入射表面到该第二记录层的最大厚度取决于该透光层的折射率，并且在该透光层的折射率是1.7的情况下，该最小和最大厚度具有比在该透光层的折射率是1.6的情况下更大的值。

附图说明

结合附图，下面详细的描述将使本发明的上述和其它目的、特性以及其它优点更加易于理解。在附图中：

图1示出了普通DVD的结构；

图2示出了一般高密度单层DVD的结构；

图3示出了用于解释本发明的高密度双层光盘的示例性结构；

图4是用于在高密度双层光盘中把由球面像差所导致的波前误差上的变化与从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度上的变化进行比较的图表；

图5示出了根据本发明的高密度双层光盘的结构；

图6A至6C是用于在高密度双层光盘中把由物镜的倾斜所导致的波前误差上的变化与从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度上的变化进行比较的图表；

图7是示出了根据本发明可应用于高密度双层光盘中的从透光衬底的光入射表面到第一和第二记录层的衬底厚度的范围的图表；以及

图8示出了根据本发明的实施例的高密度双层光盘的结构。

具体实施方式

在对根据本发明的新的高密度双层光盘进行描述之前，先对一般高密度双层DVD或高密度双层BD进行描述。

由参考数字30表示的一般高密度双层DVD具有120mm的直径和1.2mm的厚度，且具有直径为15mm的中心孔和直径为44mm的钳位区，该钳位区适合于由含在光盘装置内的转盘和钳位器夹住。该高密度双层DVD 30包含根据一般高密度单层DVD的记录层而形成的第一记录层和与第一记录层间隔0.02mm的距离的第二记录层。详细地说，如图3所示，高密度双层DVD 30的第一记录层被设置在距离盘表面0.1mm的深度上，且第二记录层被安置在距离盘表面0.12mm的深度上，其中，该盘表面是面向含在光盘装置中的光拾取设备的物镜2。

与高密度单层DVD 20一样，用于高密度双层光盘的光拾取设备的物镜2具有等于0.85的数值孔径NA，并且采用采用具有405nm波长的激光束4，以再现或记录第一和第二记录层中的高密度数据。

在使用采用0.85数值孔径和405nm波长的光拾取设备来再现记录层中的数据或在其上面记录数据的情况中，根据下面的公式1大幅度降低由从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度所导致的散焦容限(defocusing margin)。

$\mathrm{DFM}=\frac{\mathrm{\λ}}{{\left(\mathrm{NA}\right)}^4\mathrm{\Δt}}$ ----------------------------------公式(1)

其中，λ：波长，NA：数值孔径，以及Δt：从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度上的变化。

应当注意，相对比于一般DVD，物镜的数值孔径上的变大和波长的降低引起由从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度上的变化而导致的散焦容限大幅度降低。散焦容限的大幅度降低最终会致使系统噪音变大。

同时，在第一记录层形成在距离衬底0.1mm的位置上和第二记录层形成在距离衬底0.08mm的位置上的情况中，这种安排方式比第一记录层为0.1mm和第二记录层为0.12mm的情况更能保证DFM(散焦容限)。

因此，考虑到DFM，第二记录层最好具有低于第一记录层的厚度。

即，第二记录层处于0.1mm的厚度之内。

同样，除了DFM之外，当考虑到各个层的厚度时还必须考虑到球面像差、慧形像差和那些WFE。

首先，当假定从透光衬底的光入射表面到第一记录层的衬底厚度为0.1mm、且形成在该记录层上的光束点的波前误差为零时，波前误差随着从透光衬底的光入射表面到第二记录层的衬底厚度的变化而变化，如图4所示。例如，在从透光衬底的光入射表面到第二记录层的衬底厚度是0.08mm或0.12mm的情况中，波前误差具有大约0.18λrms的值。

一般而言，为了不在光学系统中生成严重的误差，总光行差(aberration)应当具有低于0.07λrms的值。在实验中显示，如果在实际系统中拾取器的总误差具有低于0.075λrms的值，则拾取系统没有问题。

现在，在下文中将认为本发明是处于低于0.075λrms的状况。

如图4所示，在从衬底到第二记录层的厚度是0.08mm或0.12mm的情况中，这个值大大超过实际系统中可接受的最大值0.075λrms。

如上所述，当从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度分别设置为0.1mm和0.12mm或者分别设置为0.1mm和0.08mm时，波前误差是实际系统中不能接受的0.18λrms。

同时，存在几种补偿上述的波前误差的解决方案。即，通过微调含在光盘装置中的准直透镜3的位置或者另外把液晶设备等安装到光盘装置上的方式，当从透光衬底的光入射表面到第二记录层的衬底厚度是0.08mm或0.12mm时，波前误差被降低至大约0.045λrms。

图5示出了根据本发明的高密度双层光盘的结构。如图5所示，由参考数字40表示的高密度双层光盘带有第一和第二记录层。从透光衬底的光入射表面到第一记录层的第一衬底厚度‘t1’与通过把一般高密度单层光盘中的从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度减去第一和第二记录层之间的距离的一半所获得的值对应。

从透光衬底的光入射表面到第二记录层的第二衬底厚度‘t2’与通过把第一和第二记录层之间的距离的一半加上一般高密度单层光盘中的从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度所获得的值对应。

即，本发明的高密度双层DVD或高密度双层BD具有120mm的直径和1.2mm的厚度，且具有直径为15mm的中心孔和直径为44mm的钳位区，该钳位区适合于由含在光盘装置内的转盘和钳位器来夹住。本发明的高密度双层DVD 40被设置有定位在距离面向含在光盘装置中的光拾取设备的物镜2的盘表面0.09mm的深度上的第一记录层和定位在距离盘表面0.11mm的深度上的第二记录层。

因此，在如上所述参考图4的条件下，当从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的第一和第二衬底厚度分别设置在0.09mm和0.11mm上时，波前误差只有大约0.08λrms，接近于实际系统中可接受的最大值0.075λrms。此外，通过微调准直透镜3的位置和安装附加的补偿液晶设备的方式，该波前误差能被降低至大约0.025λrms。这样，能够有效限制了由从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度所导致的波前误差的生成。

图6A至6C是用于在高密度双层光盘中把由物镜的倾斜所导致的波前误差上的变化与从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度上的变化进行比较的图表。参考图6A至6C，在包含在光拾取设备中的物镜没有倾斜的状态中，从透光衬底(即覆盖层)的光入射表面到记录层的衬底厚度上的变化所产生的球面像差定义了分别在图6A至6C中示出的线①。

在光拾取设备中的物镜具有低于0.6°的倾斜角度的状态中所产生的慧形像差定义了分别在图6A至6C中示出的线②。由球面像差和慧形像差所导致的在整个光盘上生成的波前误差定义了分别在图6A至6C中示出的线③。

在图6A至6C中，线①通过应用如图4所示的图表而画出，且线②从下面的公式2而获得。

②＝t(n^2-1/2n²)NA³α-------------------------------------------公式(2)

其中‘t’是厚度，‘n’是折射率，NA是物镜的数值孔径，‘α’是倾斜量。

一般而言，一般光学系统认为倾斜的最大角度为0.6，因此，根据这个值把慧形像差应用到该公式上。

即，波前误差的值根据下面的公式3而计算出。

--------------------------------------公式(3)

其中，①：在物镜没有倾斜角度的状态下由从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度上的变化所产生的球面像差，②：在小于最大0.6°的倾斜角度下所产生的慧形像差，以及③：由球面像差和慧形像差所导致的在整个光盘上所生成的波前误差。

因此，如图6A所示，为了满足实际系统中可接受的0.075λrms的最大波前误差值，从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度必须设置在大约70μm到108μm的范围内。

这个结果是考虑到折射率而获得的值，其中，折射率指光盘的折射性。

此外，如图6B所示，为了满足实际系统中可接受的0.075λrms的最大波前误差值，从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度必须设置在大约68.5μm到106.5μm的范围内。

因此，如图6C所示，为了满足实际系统中可接受的0.075λrms的最大波前误差值，从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度必须设置在大约71.4μm到110.5μm的范围内。

下面将对此进行详细的描述。

图7是示出了根据本发明可应用于高密度双层光盘中的从透光衬底的光入射表面到第一和第二记录层的衬底厚度的范围的图表。如图6A至6C所示，从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度被根据透光衬底的折射率而动态地设置。

例如，在透光衬底的折射率n等于1.60的情况中，从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度必须设置在大约70μm到108μm的范围内，以满足0.075λrms的最大波前误差值。

在对其它折射率考虑相同条件的情况下，在透光衬底的折射率n等于1.45的情况中，如图6B所示，则从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度必须设置在大约68.5μm到106.5μm的范围内，以满足0.075λrms的最大波前误差值。

此外，在透光衬底的折射率n等于1.70的情况中，如图6C所示，从透光衬底的光入射表面到记录层的衬底厚度必须设置在大约110.5μm到71.4μm的范围内，以满足0.075λrms的最大波前误差值。

总之，从透光衬底的光入射表面到第一记录层的衬底厚度处于最大大约108μm+2.5(或-1.5)μm的范围内，以及从透光衬底的光入射表面到第二记录层的衬底厚度在最小大约70μm+1.4(或-1.5)μm的范围内。

因此，参考示出了根据本发明的实施例的高密度双层光盘的结构的图8，从透光衬底的光入射表面到第一记录层的衬底厚度设置在最小70μm的值上，从透光衬底的光入射表面到第二记录层的衬底厚度设置在最大108μm的值上，以及第一和第二记录层之间的距离设置在19μm±5μm范围内。

现在下面将对此进行更加详细的描述。

可以把第一和第二记录层分成那些值的平均，即将89μm(＝(70+108)/2)作为界限，例如，当第一记录层具有70μm的最小值时，第二记录层必须具有作为界限值的89μm，以及当第二记录层具有108μm的值时，第一记录层必须具有作为界限值的89μm。

因此，第一记录层和第二记录层之间的距离可以设置为19μm。并且，如果考虑到制造时的误差边界，则可以设置为19μm±5μm的值，其在目前的系统中可被接受。

虽然可以考虑厚度具有比上述值更广的值，但是当需要考虑到用于制造记录衬底的技术时，其误差边界最好是±5μm。因此，如果各个层之间的距离为代表性的19μm，则各个层之间的平均值是最稳定的。即，如果计算层的各个范围的平均值，则平均值分别是79.5μm和98.5μm。根据这个结果，从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度分别设置在79.5μm±5μm和98.5μm±5μm上。

因此，如图8所示，在透光衬底的折射率n等于1.60的情况中，从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度分别设置在79.5μm和98.5μm上，并且在第一和第二记录层之间的距离设置在19μm±5μm的范围内。在这种情况中，根据所允许的±5μm的距离限制，从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度分别设置在79.5μm±5μm和98.5μm±5μm上。

根据高密度双层光盘的结构，可以有效限制在整个光盘上生成的波前误差，该波前误差的生成是由在从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度上的变化所产生的球面像差以及由物镜的倾斜所产生的慧形像差所引起的。

虽然为了示例性目的而公开了本发明的优选实施例，但是，本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离所附权利要求书中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以作出各种修改、添加和替代。

从上面的描述显然可见，本发明提供了一种用于使在整个光盘上生成的波前误差达到最小和用于实现更加准确地把信号记录到光盘上或从中再现信号的高密度双层光盘，其中，波前误差的生成是由在从透光衬底的光入射表面到各个第一和第二记录层的衬底厚度上的变化所产生的球面像差以及由物镜的倾斜所产生的慧形像差所引起的。

Claims (5)

1.一种高密度记录介质，包括：

该记录介质的光入射表面和该光入射表面的相对表面；

衬底，其包括透光层；

第一记录层，其位置接近该光入射表面；以及

第二记录层，其位于该第一记录层和该相对表面之间，

其中，从该光入射表面到该第一记录层的最小厚度，以及从该光入射表面到该第二记录层的最大厚度取决于该透光层的折射率，并且在该透光层的折射率是1.7的情况下，该最小和最大厚度具有比在该透光层的折射率是1.6的情况下更大的值。

2.如权利要求1所述的高密度光盘，其中，该第一和第二记录层间的距离大于14μm并且小于24μm。

3.如权利要求1所述的高密度光盘，其中，在该透光层的折射率是1.45时，该最小和最大厚度具有最小值。

4.如权利要求3所述的高密度光盘，其中，该最小厚度是68.5μm。

5.如权利要求4所述的高密度光盘，其中，该最大厚度是106.5μm。

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