CN101055736A - 光盘、光盘设备、和光盘再现方法 - Google Patents

光盘、光盘设备、和光盘再现方法 Download PDF

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大寺泰章
吉田展久
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Abstract

本发明提供了一种光盘、光盘设备以及光盘再现方法。根据一个实施例，一种多层光盘包括三个或更多记录层(L0、L1、L2)，并满足下列条件之一：(1)Rn/((Rn－1+Rn－2)/2)＞0.6；和(2)Rn×(100－Rn－1)2/(Rn－2×Rn－1×Rn－1)＞30，这里Rn(％)是从再现光入射其上的表面(IS)看去时的第n层(n＞2)的反射率。

Description

光盘、光盘设备、和光盘再现方法
技术领域
本发明的一个实施例涉及一种能够记录信息的多层光盘，例如CD、DVD、BD(蓝光盘)、HD DVD等。另外，本发明的另一个实施例涉及一种再现所述多层光盘的光盘设备。此外，本发明的再一个实施例涉及一种光盘再现方法。
背景技术
当前，类似CD、DVD的光盘通常被用作存储数字化信息的介质。在这些光盘中，DVD(或HD DVD，其标准化正被考虑用作下一代光盘)包括一种盘结构，其中两个塑料基片被彼此粘接起来。因此，通过使用两个信息记录层来增加DVD的存储容量相对容易。然而，为了满足更高容量的需要，也已经开发出一种包括三层或更多层的多层光盘。具有增加了的容量的多层光盘比较能与当前记录/再现系统兼容。
在多层光盘中，当层数增加时，记录层到入射面的距离更大，再现光通过其它层到达该记录层的次数增加。因此，再现光量减少。因此，建议在光盘中设置每一层的反射率以避免再现光量的减少(例如，参考日本专利申请公开11-016208(下文称为“公开11-016208”))。
在多层光盘中，再现光由于层间串扰而恶化。在多层光盘包括三层或更多层的情况下，在再现第n层(n＞2)时，引起再现信号恶化的因素是在以(第n-1层)→(第n-2层)→(第n-3层)的次序进行多次反射后返回检测系统的信号的泄漏分量(层间串扰分量)。
为了减少层间串扰分量，考虑这样一种方法，其例如对第n层和n-1层之间的层间距离与第n-1层和n-2层之间的层间距离进行区分。以这种方法，在再现信号分量与泄漏分量之间产生光路差。因此，可以减少层间串扰分量。
然而，在该方法中，如果层数增加，则相邻中间层之间的层间距离的数量也增加，使得需要高度准确的距离控制。这导致了多层光盘的制造利润的压力。因此，公开11-016208提供了一种多层光盘，其允许通过使较低层比较高层的反射率顺序地增加并且避免较低层中信号的恶化来再现良好的信号，较低层中信号是通过把反射率设置到与特定关系相关联的值来检测的。
发明内容
本发明的目的是通过定义第n层、第n-1层和第n-2层反射率之间的关系来减少层间串扰分量。
根据本发明实施例，提供了一种包括三个或更多记录层的多层光盘，其中满足下列条件之一：
(1)Rn/((Rn-1+Rn-2)/2)＞0.6；和
(2)Rn×(100-Rn-1)2/(Rn-2×Rn-1×Rn-1)＞30，
这里Rn(％)是从再现光入射其上的表面看去时的第n层(n＞2)的反射率。
根据本发明的另一实施例，提供一种光盘设备，其包括：光发射单元，其把激光发射到一种多层光盘上，该多层光盘包括三个或更多记录层并且满足下列条件之一：(1)Rn/((Rn-1+Rn-2)/2)＞0.6；和(2)Rn×(100-Rn-1)2/(Rn-2×Rn-1×Rn-1)＞30，这里Rn(％)是从再现光入射其上的表面看去时的第n层(n＞2)的反射率；光电检测器，其配置来接收由所述光发射单元发射的并由所述多层光盘反射的激光的反射光；以及再现单元，其根据由所述光电检测器接收到的反射光来再现所述多层光盘。
根据本发明又一实施例，提供了一种光盘再现方法，其包括步骤：把激光发射到一种多层光盘上，该多层光盘包括三个或更多记录层并且满足下列条件之一：(1)Rn/((Rn-1+Rn-2)/2)＞0.6；和(2)Rn×(100-Rn-1)2/(Rn-2×Rn-1×Rn-1)＞30，这里Rn(％)是从再现光入射其上的表面看去时的第n层(n＞2)的反射率；接收由所述多层光盘反射的光；以及根据发射的光再现所述多层光盘。
根据本发明实施例，通过控制第n层的反射率对于更接近光入射面的层的反射率而言不会过小，从而抑制导致了比第n层更接近光入射面的层中的多次反射的泄漏分量，这样可保证第n层的再现信号的质量。
附图说明
现在将参照附图描述实现本发明各种特征的总体结构。附图及其相关联的描述是提供来说明本发明的实施例而非限制本发明的范围。
图1是示出根据本发明实施例的多层光盘(单面三层光盘)的示例结构的示例图；
图2是示出所述单面三层光盘的制造方法的示例流程的示例图；
图3是示出由于多次反射引起的层间串扰分量的示例图；
图4是示出在误码率(SbER)与信号分量(R3)和噪声分量(R2)的比之间的示例关系的示例曲线图；
图5是示出在单面三层光盘的第三层中反射率与误码率(SbER)之间的示例关系的示例表；
图6是示出在反射率与信号质量(在单面三层光盘的第三层中的误码率(SbER))之间的示例关系的示例曲线图；
图7是示出在反射率与信号质量(在单面三层光盘的第三层中的误码率(SbER))之间的示例关系的示例曲线图；
图8是示出由于在包括四个或更多层的多层光盘中的多次反射所引起的层间串扰分量的示例图；以及
图9是示出根据本发明实施例的用于再现所述多层光盘的光盘设备的示例性结构的示例图。
具体实施方式
下面将参照附图描述根据本发明的各种实施例。一般说来，根据本发明实施例，多层光盘包括三个或多个记录层，其中满足下列条件之一：(1)Rn/((Rn-1+Rn-2)/2)＞0.6；和(2)Rn×(100-Rn-1)2/(Rn-2×Rn-1×Rn-1)＞30，这里Rn(％)是从再现光入射其上的表面看去时的第n层(n＞2)的反射率。
图1是示出根据本发明实施例的多层光盘(单面三层光盘)的示例结构的示例横截面图。图1中所示的多层光盘，例如是单面三层HD DVD ROM盘。在图1中所示的多层光盘中，在层0(L0)模制板10上形成信号记录图案2，在层2(L2)模制板27上形成信号记录图案4，而在光敏聚合物层24上形成用于层1(L1)的信号记录图案3。信息记录在信号记录图案2、3和4中。通过使用具有0.65数值孔径(N/A)的光学系统，从图1的底部侧发射具有405nm波长的再现光RL。
在每个信息记录层上以螺旋形状形成凹坑。最短凹坑的长度是0.204μm，轨道间距是0.40μm。至于多层光盘的大小，外径是120mm，内径是15mm，总厚度是1.2mm±0.03mm，其与CD或DVD(或HD DVD或BD)的尺寸相同。
然而，多层光盘的形式并不限于上述形式。所述多层光盘可以包括四个或更多信息记录层，或者可以是总共包括三个或更多信息记录层的双面多层光盘。另外，所述多层光盘可以包括两个或更少的层，只要包括一个由光敏聚合物制成的层。所述多层光盘可以是一次写入光盘或只读光盘，并且可使用用于DVD或BD的光学系统。另外，所述多层光盘可以包括一个较高密度的图案或者可以包括一个具有较低密度图案的层。所述多层光盘可以是外径为80mm的减小直径的盘。然而，假设在根据本发明一个实施例的多层光盘中，通过以凹坑形成的记录图案来记录信息。
典型的是，把银、铝、银合金或铝合金用于三层光盘的反射膜。在此情况下，每一层的反射率通常在2％到20％(优选的是4％到17％)的范围内。应当注意，这里描述的“反射率”例如是符合DVD规范或HD DVD规范的反射率，并且是长凹坑的再现信号波形的“高电平”。
图2是示出根据本发明实施例的单面三层光盘的制造方法的示例流程的示例图。
参考图2，下面给出根据本发明实施例的单面三层光盘的制造方法的描述。在图2中，与图1中那些相应部分相同的那些部分由相同的标号指代。
如图2所示，首先通过注射成型制造其上转印了L0(记录图案2)的L0模制板10(ST21)。该处理与单面或多面DVD或HD DVD的处理相同。通常，聚碳酸酯用作模塑材料，通过对用平版印刷制造的母盘进行电镀来制造用作模子的Ni压模17。然后，在ST21中制造的L0模制板10的记录图案2上形成半透明反射膜21(ST22)。类似地，与L0模制板10同时进行，通过注射成型来制造用于L1的塑料压模33(ST23)。
通常，将环烯聚合物用作塑料压模33的材料。然而，代替环烯聚合物，也可使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或聚碳酸酯。Ni压模18用于注射成型，并且基本上使用诸如成型机和用于标准DVD的金属模子15之类的设备。如上所述准备的L0模制板10和塑料压模33通过在其间插入光敏聚合物层24而彼此粘接，并通过紫外光来固化光敏聚合物层24(ST24)。
光敏聚合物层24一般是通过旋涂法形成的(涂覆的)。光敏聚合物层24不但用做L1的记录图案3的转印层，而且用作将L0与L1隔开的中间层。在对光敏聚合物层24进行固化之后，从所述光敏聚合物层24除去塑料压模33(ST25)。通过如此暴露的光敏聚合物层24来形成(L1的)记录图案3，并在记录图案3上形成半透明反射膜25(ST26)。
与L0模制板10和塑料压模33同时进行，通过注射成型来制造其上转印了L2(记录图案4)的L2模制板27(ST27)。该处理与用于普通双层DVD或HD DVD的处理相同。通常，L2模制板27是通过使用聚碳酸酯和Ni压模17模塑制成的。在L2模制板27的记录图案4上形成反射膜29(ST28)。通过紫外线固化树脂31将由此制备的L2模制板27粘接到L1的记录图案3上的半透明反射膜25上(ST29)。该处理与用于一般双层DVD或HD DVD的处理相同，并且紫外线固化树脂31形成的粘接层用作隔开L1和L2的中间层。以这种方式完成单面三层光盘的制造。
图3是示出当从其上入射了再现光的面(入射面)IS看去时，由于在再现第三层(L2)之时该三层光盘中的多次反射所引起的层间串扰分量的示例图。参考图3，在层间距离d01(L0与L1之间的距离)等于层间距离d12(L1与L2之间的距离)的情况下，由L2反射并入射到光电检测器(未示出)上的(以连续线条表示的)再现光分量的光路长度等于以L1→L0→L1的次序反射并入射到光电检测器上的(以虚线表示的)泄漏分量(层间串扰分量)的光路长度。在此情况下，层间串扰分量增加，其导致来自L2的再现信号质量的严重恶化。
对于用来防止这种恶化的方法，是设置d01≠d12的方法。以这种方法，再现信号分量的光路长度变得与层间串扰分量的光路长度不同，并且可以降低该再现信号质量的恶化。然而，根据该方法，如果层数增加，则相邻中间层之间的层间距离也增加，从而必须以高准确度来控制许多中间层距离。如参考图2所述，一般通过旋涂紫外光固化树脂(光敏聚合物)来形成中间层。例如，在用于HD DVD的光学系统中，层间厚度大约为15到30μm。因此，在整个光盘中的均匀度通常为例如大约4μm的峰峰值。除了这样的控制限制以外，如果设置条件来改变相邻中间层之间的厚度，则制造光盘就极为困难。因此，光盘的制造利润和产量压力极大。
因此，在本发明实施例中，通过把第三层(L2)的反射率R3限定为对于第二层(L1)的反射率R2和第一层(L0)的反射率R1而言不会过小，来避免前述问题。
首先，把作为L2再现信号的L2反射率R3、作为噪声分量的L1反射率R2和L2再现信号的误码率(SbER：模拟比特误码率)之间的关系看作一个最简单系统。图4是示出实验结果的示例曲线图。SbER是指示HD DVD信号质量的指示符。从实际角度看，SbER应当为5.0×10-5或更小。参考在图4中所示的曲线图，为了达到SbER＜5.0×10-5，发现信号分量(R3)应当等于或大于噪声分量(R2)的0.6倍，即，R3＞0.6×R2。同样的处理应用到噪声分量是来自L0的反射率R1的情况(R3＞0.6×R1)。
另外，考虑多层光盘特有的多次反射(图3)的光路来进行实验。图5是示出实验结果的示例表。测量了三个层各自的反射率和第三层的再现信号的误码率(SbER)。SbER是指示HD DVD的信号质量的指示物。从实际角度看，SbER应当为5.0×10-5或更小。图6和图7是示出实验结果的示例曲线图。
在图6中，X轴代表通过把R3除以R1和R2的平均值R3/((R2+R1)/2)(表达式1)所获得的值。分子R3与再现信号的强度成比例，而分母即R1和R2的平均值与串扰信号的强度成比例。因此，表达式1的值变得越小，则层间串扰分量(光路L1→L0→L1→光电检测器)关于再现信号变得越大。因此，误码率增加。这种情况下，对于第三层的信号质量，期望的是再现信号分量大于R1和R2的平均值，换言之，R3/((R2+R1)/2)＞1。然而，参照图6所示曲线，发现允许范围(SbER＜5.0×10-5)是R3/((R2+R1)/2)＞0.6。
在图7中，X轴代表通过把来自第三层的再现信号的信号强度除以串扰强度(R3×(100-R2)2/(R1×R2×R2))(表达式2)所获得的值(为简化起见，省略了反射膜的吸收和除了影响最大的光路分量以外的那些分量)。在表达式2中，分子是再现信号，分母是泄漏信号。因此，层间串扰分量(光路L1→L0→L1→光电检测器)关于再现信号变得越大，表达式2的值变得越小，自然误码率增大。参照图7，发现允许范围(SbER＜5.0×10-5)是R3×(100-R2)2/(R1×R2×R2)＞30。
即，为了通过抑制层间串扰分量来保证在三层光盘中的再现信号的质量，每层的反射率选择来满足以下条件(1)或(2)。
(1)R3/((R2+R1)/2)＞0.6
(期望的是R3/((R2+R1)/2)＞1)
(2)R3×(100-R2)2/(R1×R2×R2)＞30
如前所述，可以通过把第三层的反射率限定为相对于更接近于入射面的层的反射率而言不会过小，来抑制由于在比第三层更接近入射面的层中的多次反射所引起的泄漏分量，这样保证第三层的再现信号的质量。
图8示出当从其上入射了再现光的面(入射面)IS看去时，由于在再现第n层(层n)之时的多次反射所引起的层间串扰分量。
如图8所示，发现由层n反射并入射到光电检测器上的(以连续线条表示的)再现光分量的光路长度等于以层n-1→层n-2→层n-1的次序反射并入射到光电检测器(多次反射)上的(以虚线表示的)泄漏分量(层间串扰分量)的光路长度。在此情况下，层间串扰分量增加，并且由层n反射的再现光的质量严重恶化。
可以说，在包括三个或更多层的多层光盘中(图8)，用来保证第n层再现信号的质量的条件是满足以下条件(3)或(4)，这里Rn(％)是从入射面IS看去第n层(n＞2)的反射率。
(3)Rn/((Rn-1+Rn-2)/2)＞0.6
(优选的是，Rn/((Rn-1+Rn-2)/2)＞1)
(4)Rn×(100-Rn-1)2/(Rn-2×Rn-1×Rn-1)＞30
如前所述，可以通过把第n层的反射率限定为相对于更接近于入射面IS的层的反射率而言不会过小，来抑制由于在比第n层更接近入射面IS的层中的多次反射所引起的泄漏分量，这样保证第n层的再现信号的质量。
接下来，给出根据本发明实施例的光盘设备1000的描述，所述光盘设备对记录在上述多层光盘(在图9中以“D”表示)上的信息进行再现。图9是示出再现多层光盘D(下文称为“光盘D”)的光盘设备的示例性结构的示例框图。如图9所示，光盘D例如是如图1所示的单面三层光盘。具有短波长的半导体激光源120用作光源。从半导体激光源120发射的光100的波长是例如在400nm至410nm的范围内，即紫色波长范围。从半导体激光源120发射的光100进入准直透镜121并出射为平行光。所述平行光通过偏振分束器122和λ/4板123，并进入物镜124。然后，所述光通过光盘D的基片并会聚在光盘D的每个信息记录层上。由光盘D的信息记录层反射的反射光101再次通过光盘D的基片，通过物镜124和λ/4板123，并被所述偏振分束器122反射。然后反射光101通过聚光透镜125，并入射到光电检测器127上。
光电检测器127的光接收单元通常被分割成多个部分，并且每个部分都输出一个对应于光强度的电流。所述输出电流被一个I/V放大器(电流至电压变换)(未示出)转换成电压信号，并被输入给一个运算电路140。通过运算电路140对输入电压信号进行运算处理，并产生倾斜误差信号、HF信号、聚焦误差信号、寻道误差信号等。倾斜误差信号用于倾斜控制。HF信号用于再现记录在光盘D上的信息。聚焦误差信号用于聚焦控制。寻道误差信号用于寻道控制。
可通过透镜致动器128在盘的径向和倾斜方向(径向和/或切向)上驱动物镜124上升和下降。通过伺服驱动器150控制物镜124以使其跟随光盘D上的信息轨迹。应该注意有两种倾斜方向：由盘表面朝向光盘D的中心倾斜引起的“径向倾斜”；和在信息轨迹的切向上引起的“切线倾斜”。在这些种类的倾斜中，通常引起的是径向倾斜。除了在制造光盘D时引起的倾斜之外，由于老化或使用环境的突然变化引起的倾斜也应被考虑。
通过使用如上所述的光盘装置1000，能够再现根据本发明实施例的多层光盘。
虽然已经说明了本发明的某些实施例，但这些实施例仅仅是以示例方式给出的，并不意在限制本发明的范围。实际上，此处所述的新颖方法和系统可以以各种其它形式来实施；另外，在不脱离本发明精神的情况下，可对所述的方法和系统的形式做出各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等价内容意在覆盖落在本发明的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (16)

1.一种多层光盘，其包括三个或更多记录层，
其特征在于满足以下条件之一：
(1)Rn/((Rn-1+Rn-2)/2)＞0.6；和
(2)Rn×(100-Rn-1)2/(Rn-2×Rn-1×Rn-1)＞30，这里Rn(％)是从再现光入射其上的表面看去时的第n层(n＞2)的反射率。
2.如权利要求1所述的多层光盘，其特征在于所述三个或更多层包括：
第一层，包括具有第一密度的第一记录图案；和
第二层，包括其密度高于所述第一密度的第二记录图案。
3.如权利要求1所述的多层光盘，其特征在于所述三个或更多层包括其上可记录信息的可记录层。
4.如权利要求1所述的多层光盘，其特征在于所述三个或更多层包括其上预先记录了信息的层。
5.如权利要求1所述的多层光盘，
其特征在于第n层的反射率等于或大于第n-1层的反射率的0.6倍。
6.如权利要求5所述的多层光盘，其特征在于所述三个或更多层包括：
第一层，包括具有第一密度的第一记录图案；和
第二层，包括其密度高于所述第一密度的第二记录图案。
7.如权利要求5所述的多层光盘，其特征在于所述三个或更多层包括其上可记录信息的可记录层。
8.如权利要求5所述的多层光盘，其特征在于所述三个或更多层包括其上预先记录了信息的层。
9.如权利要求1所述的多层光盘，其特征在于第n层的反射率等于或大于第n-2层的反射率的0.6倍。
10.如权利要求9所述的多层光盘，其特征在于所述三个或更多层包括：
第一层，包括具有第一密度的第一记录图案；和
第二层，包括其密度高于所述第一密度的第二记录图案。
11.如权利要求9所述的多层光盘，其特征在于所述三个或更多层包括其上可记录信息的可记录层。
12.如权利要求9所述的多层光盘，其特征在于所述三个或更多层包括其上预先记录了信息的层。
13.一种光盘设备，其特征在于包括：
光发射单元，其把激光发射到一种多层光盘上，所述多层光盘包括三个或更多记录层并满足以下条件之一：
(1)Rn/((Rn-1+Rn-2)/2)＞0.6；和
(2)Rn×(100-Rn-1)2/(Rn-2×Rn-1×Rn-1)＞30，这里Rn(％)是从再现光入射其上的表面看去时的第n层(n＞2)的反射率；
光电检测器，其配置来接收由所述光发射单元发射的并由所述多层光盘反射的激光的反射光；以及
再现单元，其根据由所述光电检测器接收到的反射光来再现所述多层光盘。
14.如权利要求13所述的光盘设备，其特征在于所述第n层的反射率等于或大于所述第n-1层的反射率的0.6倍。
15.如权利要求13所述的光盘设备，
其特征在于所述第n层的反射率等于或大于所述第n-2层的反射率的0.6倍。
16.一种光盘再现方法，其特征在于包括步骤：
把激光发射到一种多层光盘上，所述多层光盘包括三个或更多记录层并满足以下条件之一：
(1)Rn/((Rn-1+Rn-2)/2)＞0.6；和
(2)Rn×(100-Rn-1)2/(Rn-2×Rn-1×Rn-1)30，这里Rn(％)是从再现光入射其上的表面看去时的第n层(n＞2)的反射率；
接收由所述多层光盘反射的光；以及
根据所述反射光来再现所述多层光盘。
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