CN101088125B - 多层两用光盘 - Google Patents

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Abstract

一种数据盘包括几层，这些层包括至少一层遵循第一格式，第二层遵循第二格式。格式可以包括CD、DVD、HD、和BD格式，所述层可以是物理、逻辑或应用层。

Description

多层两用光盘
技术领域
本发明涉及一种具有至少两个数据层的光盘，每一层具有不同的格式，或者是物理格式，或者是应用格式或二者兼有。更特别是，本发明涉及一种光盘，其包括在一个盘上具有一个标准CD或DVD格式的数据层以及具有一个高容量格式和/或两个高容量格式的第二数基据层。
背景技术
在过去的二十年，科技的快速发展导致用于各种内容传播用的不同类型的媒介的发展。最流行的媒介是DVD盘。最近，已经有人提出了能显著提高数据量的新格式，数据存储在DVD盘中而不改变物理空间。两种这样的高容量格式为HD-DVD和蓝光盘(Blu-ray Disc)(或BD)。这两种格式的盘可以使用波长在405纳米(nm)范围的蓝靛激光束阅读。具有这种光束的播放机能检测比标准DVD盘小得多的以螺旋形式排列的有非常小的数据间隔的数据凹坑。下表列出了标准DVD盘和两种高容量格式的典型特征：
                    CD          DVD    HD-DVD    BD
激光器
波长(纳米)          780         650    405       405
激光器
孔径                0.45        0.6    0.65      0.85
凹坑长度(微米)      0.60        0.4    0.15      0.15
轨道间距(微米)      1.6         0.74   0.40      0.32
覆盖层深度(毫米)    1.2         0.6    0.6       0.1
数据容量
预记录的盘
(每层千兆位)        0.65-0.7    4.7    15        25
可写盘有类似或较大的容量。
同样，也有人提出了具有这些格式之一的多层盘。如DVD-9、HD-DVD-30、HD-DVD-45和BD-50。在背景技术中多层盘的构造已被人熟知，并且在以下专利公开文件中已经进行了不同的描述，如EP1589531(“用于光学信息记录介质、及溅射目标的半反射膜和反射膜”)(“Semi-reflective film and reflective film for optical informationrecording medium，and sputtering target”)，US20050042406和EP1505584(“用于光学存储介质的反射或半反射层的金属合金”)(“Metalalloys for the reflective or the semi-reflective layer of anoptical storage medium”)，US20040095827和EP1469460(“光学记录/再现方法和光学记录介质”)(“Optical recording/reproducing methodand optical recording medium”)以及US20050207326和PCT/IB03/02570[03107338](“两用光学数据存储介质和这种介质的用途”)(“Dual stack optical data storage medium and use of suchmedium”)，包含在这些公开文件中的内容在这里作为参考。
多格式盘的一般问题是，盘制造商必须制造多种类型的盘，以满足消费者对盘中内容的要求。拥有标准DVD盘播放机的消费者仅能播放标准格式的DVD盘。具有蓝光记录仪的消费者只能播放蓝光格式的记录盘。具有HD-DVD盘播放机的消费者只能播放HD-DVD盘或标准格式的DVD盘，但不能用蓝光格式的盘。从制造商的角度，不利于生产和发行三种不同类型的盘格式，以满足消费者对一种产品、如电影的需求。而且，多种格式的DVD盘在零售时使消费者疑惑需要或买哪种格式的盘。
值得注意的是，蓝光格式的另一个问题是，由于高容量蓝光盘的数据层深度相对浅(0.1毫米(mm))，此时，蓝光播放机和/或驱动器不容易被制造成与使用单个激光器或读取器的传统系统中有相对较深数具层(0.6mm)的标准DVD兼容。HD-DVD和BD格式都具有的问题是，由于在使用高容量盘时，数据在光盘上不同深度处，相应的格式要求不同的激光孔径，所以它们不能彼此兼容。因此，在逐步采用较高容量的盘时，其内容必须以多到三种不同种类的盘发行：标准DVD盘和两种类型的高容量盘。可以看到，由于以上几种原因是不令人满意的。
发明内容
本发明提供新型的多层盘，其具有一些背景技术盘的混合特性。例如，除了在高容量盘上使用早已设计的如BD和HD-DVD的数据格式，又由于对制造费用的考虑，希望的是较短时间延迟的录像节目(例如大约两个小时或更短)，以与诸如DVD-HD或蓝光格式的高定义应用数据格式结合，来使用标准定义的DVD(“SD”)物理格式。例如，所述的“BD-9”盘、使用SD、双层DVD-9盘的物理格式，但数据是以BD应用格式形成。同样，所谓的“HD-DVD-9”盘使用SD、双层DVD-9盘的物理格式，但数据是以HD-DVD应用格式形成。在节目为一小时或更少的情况下，希望在一个SD物理格式DVD-9盘上包括混合的格式(HD-DVD、BD和SD)，每个格式使用两个物理层中的一个。例如，称为“HD/BD-5”的盘在SD物理格式的DVD-9盘的一层上包括BD应用格式的节目，在其他DVD-9物理层上包括HD-DVD应用格式的同样节目。同理，“HD/SD-5”的盘在SD物理格式的DVD-9盘的一层上包括HD-DVD应用格式的节目，在其他DVD-9物理层上包括SD应用格式的同样节目。最后，“BD/SD-5”盘在SD物理格式的DVD-9盘的一层上包括BD应用格式的节目，并且在其他DVD-9物理层上包括标准定义(SD)应用格式的同样节目。
此外，有时需要包括仅音频的内容，如在CD播放机上播放的多格式DVD盘内容，或CD ROM播放机上的CD ROM数据、DVD ROM上的DVD ROM数据、和/或BD ROM播放机上的蓝光ROM数据。
这些问题可以用多种方法之一解决。首先，提供的盘在DVD的同一面不同深度有DVD和蓝光数据层，例如一层是标准的DVD物理和应用格式，另一层是蓝光高容量物理和应用格式。第二，提供的盘在DVD一面上相同的相对深度(通常每个大约0.6mm，无论是DVD，BD或HD-DVD格式)具有两种不同格式的数据层，一层是标准的DVD格式，另一层是HD-DVD格式。第三，提供的盘在DVD一面上的相同深度具有两种不同应用格式的数据层，一层是标准的DVD格式，另一个是HD-DVD格式，在DVD相同面的不同深度具有第三个两用或单个BD数据层。第四，提供的盘在盘的一面具有一两用或单个的BD数据层，在盘的另一面有一两用或单个的HD或DVD层。第五，提供的盘在盘的一面具有一两用或单个的BD数据层，以及或者一两用或者一单个的HD、或者DVD层，且在盘的另一面有一两用或单个的HD或DVD层(任何一种格式都不用在第一面)。第六，提供使用SD DVD-9物理格式的盘，但其在单独物理层上具有从HD、BD或DVD应用格式选择的两种不同格式。第七，如此处所述，通过提供在盘的一面具有HD、BD或DVD格式中至少两个格式的盘，可从盘的相同面光学读取CD格式。以这种方式，通过混合物理(或机械)、逻辑和应用层或不同种类格式的构造，如HD、BD或DVD格式，可以制造各种盘。
具体实施方式
图1A-F表示几个标准DVD的格式。
图1A表示具有上述所列特性的一个标准DVD盘10A。从下部开始，盘10包括不透明的标签12、聚碳酸酯层14、数据层16和另一个聚碳酸酯层18。聚碳酸酯层18的名义厚度为0.6毫米(mm)，且被保护涂层(未显示)覆盖。应该理解，为清楚起见，图中的盘已被简化，并且本领域技术人员熟知的包括胶和树脂层的不同层已被省略。
图1B表示具有两个数据层16A、16B的DVD10B。两个数据层非常近地设置在一起，它们形成在名义深度0.6mm处。
图1C表示带有分离层13的双面DVD10C。一面有两个数据层16A、16B，另一面有一个数据层16C。
最后，图1D中的DVD10D具有两面，每一面分别包括两个数据层16A、16B和16C、16D。DVD10A、10B、10C和10D一般指DVD-5、DVD-9、DVD-14、DVD-18，数字表示相应盘的名义数据容量。
图2表示一已知的HD-DVD盘20，其包括标签22、聚碳酸酯层24、数据层25和一第二聚碳酸酯层28。层28与层18有相同的实际厚度。
图3表示一已知蓝光盘或BD30，其包括标签32、聚碳酸酯层34、数据层36和一第二聚碳酸酯层38。层38的名义厚度为0.1mm。
盘20和30中的数据层25和36具有上述特征。由于这些盘特征不同，HD-DVD或BD盘都不能被标准的DVD播放机阅读。
图4表示根据本发明构造的第一实施例两用盘40。盘40有两个数据层：具有与层16相同特征的数据层46，和具有数据层25特征的数据层45。层48的名义厚度为0.6mm。
盘40可以以不同的方式使用。例如，在一个实施例中，DVD层46可用于标准电影，同时层45也用于相同的电影中一些增加和/或附加信息。附加信息可包括附加语言的对话、或关于电影的背景信息、人物、演员、导演等。这种结构的盘可以被标准的DVD播放机或HD-DVD播放机读取，每个播放机仅读取一个数据层。
可替换地，任何一层都可仅用于电影，同时其他层用于其他内容。这种结构的盘也可用特殊的播放机阅读。这样的播放机如图5中的50所示。在播放机50中，盘40沿箭头A的方向绕其轴线旋转。播放机包括产生光束的红激光器52，该光束通过包括反射镜53和透镜54的头部入射到盘40的表面。光束被数据层46反射，通过透镜54和反射镜53被反射镜55反射到检测器56。
在一个优选实施例中，低容量数据层(例如DVD或CD数据层)仅用于向消费者产生信息。例如，信息可以提供文字，这些文字指明盘具有需要相应播放机的高容量数据层，以及通常的播放机(如标准的DVD或CD播放机)不能播放的盘余下内容。当这种盘插入到DVD或CD播放机中时，播放机发现这个信息，向消费者展示或者演示这些文字，然后停止。
一个单独的、但类似的头可用于阅读数据层45。此外，单个的头可用于阅读两个数据层。在这种结构中，一个蓝靛激光器57产生的405nm光束通过反射镜53和54入射到盘40。光束被数据层45反射，通过透镜54和反射镜53、55。如果需要，使用透镜控制器58改变透镜54和/或反射镜53的位置，以保证来自激光器57的激光束适当地聚焦。光束然后被第二检测器59检测。以这种方式，播放机40可用于阅读两个数据层45、46。
在一个替换实施例中，有蓝激光器57的单个头用于阅读两个数据层45、46，红激光器52被省略。当然，如果蓝激光器被用于阅读低密度层(46)，则当光点小于凹坑大小时，因不同的衍射效果需要不同的数据检测方案。并且，如果凹坑深度对应红激光器值，导致回放数据信号的干涉将得不到最优化。因此，为了得到最佳结果，低密度层最好有与高密度层(45)相同的凹坑深度，但却与46一样有低的区域密度。
图6表示第二个实施例的两用盘60。该盘也有两个数据层：一个与数据层16相同的数据层66，和一个与数据层37相同的数据层67。遮盖层67的基层的名义厚度是0.1mm。
在由激光器阅读的光盘的不同层上，反射和半发射膜的选择和使用对本领域技术人员是熟知的，这些光盘包括HD-DVD、蓝光盘、DVD和CD。一般来说，随着光盘一面数据层数量的增加，每层可接受的反射率的量降低。通过降低层的反射率，能增加透射率。为了减小阅读光束的衰减，上层需要增强的透射率，因为当阅读光束经过各层从低信息层反射时，就增加了从低层检测到的反射读出信号的量值。例如，在标准的DVD中，使用单层，反射率在5-100％的范围，最优选在45-85％。对于双层盘，反射率在5-45％的范围，最优选在18-30％。对于三层的盘，反射率范围更窄，可能的范围是5-30％的范围，最优选在5-25％。HD、DVD和BD盘的反射率标准是相同的。对于HD DVD，单层盘的最优选反射率范围是40-70％，对于双层盘是18-32％。对于BD盘，相应的范围是35-70％，和12-28％。此外，对于多层光盘，在相邻反射数据层之间的反射率差别必须受到控制，以保证随后的数据层有足够的反射率，使得所述的差别小于或等于5％，优选约3％。对不同数据层反射率的选择在美国专利号6,790,503、6,673,410、6,623,827和5,171,392中有详细说明，且其中引证和讨论的参考文献美国专利公开号2003/0099806、引证和讨论的参考文献“SPIE会议学报，1996年11月2890卷第2-9页(SPIE Conference ProceedingVo.2890，pages 2～9，Nov.1996)”和ECMA国际标准ECMA-267 20毫米DVD只读盘，第三版(ECMA International Standard ECMA-267 20mmDVD-Read-Only Disk，3rd ed.)(2001年4月)(http://www.ecma-international.org/publications/standards/Ecma-267.html)包含在这里作为引用。
如上所述，标准DVD也可以有彼此相邻设置的多层数据层。同样可以制成有多个标准数据层以及多个高容量数据层的两用盘。图7表示有两个标准DVD数据层76A、76B和至少一个高容量层75A的盘70。可选为，也提供第二高容量层75B。数据层75A、75B具有与层45相同的特性。
图8表示具有两个标准DVD数据层86A、86B和两个BD数据层87A、87B的类似构造。
最后，图9表示具有一个HD数据层96和一个BD数据层的另一个实施例。当然，也可以提供具有两个HD数据层和两个BD数据层的盘。
至此，在所有的实施例中，提供的盘在一面有不透明的标签，在另一面有可读取的两个或多个数据层的数据。
然而，如上所说，标准DVD已知为有两面。下面实施例讨论了对有两面的改进的DVD，其至少有一面具有高容量(或者HD或BD)数据层。这可以通过减少其中一面的名义宽度来实现。
图10表示这样的盘1010。盘100具有两面1010A、1010B。面1010A包括标准的DVD数据层1016，同时面1010B具有高容量HD数据层1015。在前面的实施例中，数据层是从相应盘的相同面读取的。在本实施例中，从一面读取数据层1015，从盘的相反面读取数据层1016。
图11表示与盘1010类似的盘1110，其在一面有标准的DVD数据层1116，且在另一面有高容量BD数据层1117。通过将相应盘以面向激光器头的适当面插入播放机，两个盘均可以被标准DVD播放机或高容量播放机阅读。
两用盘也可以形成有两个高容量数据层，一个遵循HD-DVD格式，另一个遵循BD格式。这样的盘1210如图12所示。盘1210具有一个HD数据层1215和一个类似于37的BD数据层1217。
两用盘也可以用相应于DVD-9盘的SD物理格式的盘形成，其在每一层使用从HD-DVD、BD和SD DVD选出的不同应用格式。描述背景技术的“DVD-9”格式盘的图1B中，表示这种盘的物理格式。使用如图1B的DVD-9物理格式，这样的两用盘在层16A具有一种应用盘格式，如BD格式，在层16B具有不同的应用盘格式，如SD DVD格式。
也可以提供两面盘，其包括不同的其他数据层构造。图13表示的盘在一面有BD数据层1317，在另一面有带BD数据层的DVD数据层1316。图14表示在一面有DVD层1416和另一面有带BD1417的HD DVD数据层1415。
图15表示盘1510，其在一面有BD数据层1517A，在另一面有带BD数据层1517B的DVD数据层1516。
可以形成类似的盘，使其一个数据层为标准的CD层。标准的CD 10E如图1E所示，其具有标签12和CD数据层19。图16表示的两用盘1610，其具有CD数据层1619和DVD数据层1616。图17表示具有BD数据层1715的两用盘1710，图18表示具有CD数据层1819和BD数据层1817的盘1810。
图19表示具有DVD数据层1916和HD数据层1915的盘1910。
图20表示具有CD数据层2019和BD数据层2017的盘2010。
图21表示盘2110，其具有CD数据层2119、DVD数据层2116、HD数据层2115和BD数据层2117。
图22表示与盘2110类似的盘2210，其中省略了DVD数据层2116。
至此，上述公开的新型盘全部具有等于或略大于标准DVD或CD盘的厚度。图1F表示另一种已知盘。盘10F的名义厚度为1.6mm，一面包括设置在名义深度1.2mm的CD数据层，且第二面具有DVD数据层16。这种盘的改进如图23-25所示。在所有这些图中，一面具有CD数据层。在图23中，盘2310具有带HD数据层2315的第二面。在图24中，盘2410具有带DVD层2416和BD数据层2417的第二面。在一个替换实施例中，省略了DVD数据层2416。在图25中，盘2510具有带HD层2515和BD数据层2517的第二面。
可以在不脱离附加的权利要求限定的范围内，对所述发明作各种改进。

Claims (18)

1.一种多格式光盘，包括：
基层；
设置在所述基层上的第一数据层，所说第一数据层遵循第一协议；所述第一协议定义为第一数据密度，所述第一数据层被定义为第一凹坑间距和带有第一凹坑深度的凹坑；
支撑在所述基层上的第二数据层，所说第二数据层遵循第二协议，所述第二协议定义为第二数据密度，所述第二数据密度高于所述第一数据密度；所述第二数据层包括第二凹坑间距和带有第二凹坑深度的凹坑，所述第一凹坑深度与第二凹坑深度相同；以及
设置在所述第一和第二层顶部的透明保护层。
2.如权利要求1所述的光盘，其中，所说第一数据层遵循标准DVD协议，且所述第二层遵循高容量协议。
3.如权利要求1所述的光盘，其中，两个数据层重叠。
4.如权利要求1所述的光盘，其中，所述第一数据层包括第二数据层特征的数据。
5.如权利要求4所述的光盘，其中，所述第一数据层包括有描述所述第二协议的文字文件和音频文件之一。
6.如权利要求1所述的光盘，进一步包括第三数据层，其中，该三个数据层遵循不同的协议。
7.如权利要求1所述的光盘，进一步包括第三层，其中，所述层之一遵循一个协议，其他两层遵循第二协议。
8.如权利要求1所述的光盘，其中，所述第一数据层遵守CD 数据层密度或标准DVD协议，并且凹坑深度遵守HD蓝光协议.
9.如权利要求8中所述光盘，其中，所述第二数据层遵守蓝光协议。
10.用于播放具有多数据层光盘的播放机，所述数据层包括遵循第一协议的带有第一数据密度的第一数据层和遵循第二协议的带有比第一数据密度高的第二数据密度的第二数据层，所述数据层带有单独的独立的第一和第二凹坑间距，具有独立深度的第一和第二凹坑，所述第一和第二凹坑深度相同，所述播放机包括：
检测所述光盘上数据的数据检测器，所述数据包括在所述第一数据层和在所述第二数据层上的数据；以及
与所述数据检测器耦合的控制器，该控制器基于两个数据层数据的出现，来操作所述播放机。
11.如权利要求10所述的播放机，其中，所述数据控制器适于从包含DVD、HD和BD协议组中选出的几个协议来检测数据。
12.如权利要求11所述的播放机，其中，所述第一协议是低容量协议，且所述第二协议是从HD-DVD和BD协议之一选出的高容量协议。
13.一种多格式光盘，包括：
基层；
设置在所述基层同一面上的第一和第二数据层，所述第一和第二数据层遵循SD DVD 9盘的物理格式，其中，第一数据层具有从包含BD、HD-DVD和SD格式的组中选出的应用格式，第二数据层具有从相同组中选出的不同应用格式和不同的数据密度；所述两个据层带有不同的凹坑间距，但凹坑深度相同，以及
设置在所述第一和第二层顶部的透明保护层。 
14.一种多格式光盘，包括：
基层；
设置在所述基层同一面上的第一和第二数据层，所述第一和第二数据层遵循SD DVD的物理格式，其中，第一数据层具有从包含BH、HD-DVD和SD格式组中选出的应用格式，第二数据层具有从相同组中选出的不同应用格式和不同的数据密度，所述两个数据层带有不同凹坑间距，但凹坑深度相同；以及
设置在所述第一和第二层顶部的透明保护层。
15.根据权利要求1、13或14中所述的光盘，其中，所述数据层具有可兼容蓝光激光的特性。
16.根据权利要求1、13或14中所述的光盘，其中，所述的第一数据层凹坑间距大，并且所述第二数据层凹坑间距小，并且所述的第一数据层和第二数据层的凹坑的深度相同。
17.根据权利要求16中所述光盘，其中，所述数据层具有可选择的两个数据层均具有可使用蓝光激光读出的特征。
18.根据权利要求10中所述播放机，其中，所述数据探测器为蓝光激光。 
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