CN101467209B - 光盘 - Google Patents

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Abstract

一种具备宽带中电磁波辐射效率高的电磁耦合模件，从而得到使著作权保护措施较佳的光盘。这是装载电磁耦合模件(1)的光盘。电磁耦合模件(1)的组成单元包括：无线IC芯片(5)、以及设置含具有规定的谐振频率的谐振电路的馈电电路的馈电电路基板(10)。使电磁耦合模件(1)与光盘的由金属薄膜组成的反射膜(51)电磁耦合，并将反射膜(51)作为电磁耦合模件(1)的天线辐射片。

Description

光盘
技术领域
本发明涉及光盘，尤其涉及设置具有用于RFID(Radio FrequencyIdentification：射频标签)系统的无线IC芯片的电磁耦合模件的光盘。
背景技术
近年，作为可记录视像和声音等大容量数据的媒体，DVD(Digital VersatileDisk：数字多用途光盘)的普及显著。最近，以记录图像质量进一步高且时间长的视像等为目的，进行将蓝色半导体激光作为光源的光盘的开发，作为其中的一种，蓝光光盘(Blue-ray Disk)已商品化。
随着这样能方便地将高质量数字内容保存在可移动记录媒体，数字内容的著作权保护的重要性提高。蓝光光盘中，将每一光盘固有的ID做成条形码状图案，记录在称为BCA(Burst Cutting Area：脉冲串切割区)的信号记录区最内周部，播放机中通过读取此ID进行管理，使非法光盘得不到重放。然而，制成非法光盘的技术年年提高，要求进一步巩固的著作权保护措施。
因此，为了防止非法复制，专利文献1、专利文献2中揭示内置RFID标牌的结构的DVD。专利文献1中，在不形成反射膜的中心孔附近的区域形成天线图案，但其中天线图案面积有限，得不到大的增益，RFID读写器中的读取距离变小。考虑在形成反射膜的信号记录区的背面侧形成天线图案，但将天线图案与反射膜重叠，则对通信产生不良影响。
又，专利文献2中，使用在反射膜的非信号记录区的内侧和外侧形成缝隙的缝隙天线结构的RFID标牌。然而，缝隙天线为高阻抗，所以难与RFID的无线IC芯片的阻抗匹配，存在不能得到充分的天线增益的问题。
专利文献1：日本国特开平9—245381号公报
专利文献2：日本国特开2006—92630号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种具备宽带中电磁波辐射效率高的电磁耦合模件，从而得到使著作权保护措施较佳的光盘。
为了达到上述目的，本发明的光盘，其特征在于，
装载电磁耦合模件，
所述电磁耦合模件的组成单元包括：无线IC芯片、以及设置含具有规定的谐振频率的谐振电路的馈电电路的馈电电路基板，
使所述电磁耦合模件与所述光盘的由金属薄膜组成的反射膜电磁耦合，标将所述反射膜作为电磁耦合模件的天线辐射片。
本发明的光盘中，将由无线IC芯片和馈电电路基板构成的电磁耦合模件与光盘的由金属薄膜组成的反射膜电磁耦合，并使该反射膜起振，从而提高电磁波的辐射效率。于是，天线增益提高，能扩大与RFID读写器的距离。
本发明的光盘中，最好将无线IC芯片安装在馈电电路基板上，并使馈电电路基板的不安装无线IC芯片的面与反射膜对置。电磁耦合模件与反射膜的电磁耦合提高。
又，最好将电磁耦合模件设置在所述光盘的除信号记录区以外的区域，从而能排除装载电磁耦合模件造成的对从光盘读取记录信息的影响。
又，设置在馈电电路基板的谐振电路可包含用线状电极形成的电感元件。通过用线状电极形成电感元件，提高与反射膜的电磁耦合。
又，用多个谐振电路构成设置在馈电电路基板的谐振电路，则能在宽广的频带良好地取无线IC芯片与馈电电路的阻抗匹配、以及馈电电路与反射膜的阻抗匹配。
又，光盘可以是DVD或CD，在DVD或CD的记录面设定重放用的软钥，而且无线IC芯片中存放所述重放用的软钥。这样，能有效保护著作权，使光盘免受非法复制。
根据本发明，将光盘中设置的反射膜作为设置无线IC芯片的电磁耦合模件的天线辐射片，所以能在宽带中提高电磁波辐射效率。而且，能利用RFID系统取得无线IC芯片中存放的信息，有效用于著作权的保护。
附图说明
图1是示出本发明的光盘的俯视图。
图2是所述光盘的关键部放大剖视图。
图3是示出第1例馈电电路基板的剖视图。
图4是示出无线IC芯片与馈电电路基板的连接状态的立体图。
图5是所述第1例的等效电路图。
图6是以分解方式示出所述第1例馈电电路基板的立体图。
图7是示出第2例馈电电路基板的等效电路图。
图8是以分解方式示出所述第2例馈电电路基板的俯视图。
图9是示出使用所述第2例后的电磁耦合模件的反射特性的曲线图。
图10是示出使用所述第2例后的电磁耦合模件的方向性的X-Y平面的记录图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明光盘的实施例。
(光盘和电磁耦合模件的概略组成、参照图1～图4)
图1和图2分别示出本发明的光盘50的俯视图和关键部放大剖视图。此光盘50是CD、DVD或蓝光光盘，如图2所示，在铝蒸镀膜组成的反射膜51的上、下表面设置聚碳酸酯树脂层52、53，做成3层夹层结构，图1中带斜线的部分是形成反射膜51的部分。反射膜51中，将中心孔54的周围取为非记录区55，此外的大部分是信号记录区。由拾光器65读取反射膜51记录的信息。
然后，在所述非记录区55埋入下文详述的电磁耦合模件1。电磁耦合模件1对光盘50的安装位置可以是反射膜51的内周部以外的外周部、或者可以是记录区的背面侧。
电磁耦合模件1，如图3的剖视图概略示出那样，其组成单元包括用于RFID系统的熟知的无线IC芯片5、以及设置含具有规定谐振频率的谐振电路的馈电电路16的馈电电路基板10。将无线IC芯片5装载在馈电电路基板10的表面，并且馈电电路基板10的背面(不安装无线IC芯片5的面)与反射膜51对置。
无线IC芯片5包含时钟电路、逻辑电路、存储器电路，存储需要的信息，且直接与馈电电路基板10中内置的馈电电路16直流(DC)连接。
馈电电路16是将具有规定频率的发送信号供给反射膜51并从反射膜51接收的信号选择具有规定频率的接收信号供给无线IC芯片5的电路，具备按收发信号的频率进行谐振的谐振电路。
图4的立体图示出无线IC芯片5与馈电电路10的连接形态。图4(A)的形态在无线IC芯片5的背面和馈电电路基板10的表面分别设置一对天线(平衡)端子7a、17a。图4(B)示出另一连接形态，无线IC芯片5的背面和馈电电路基板10的表面除分别设置一对天线(平衡)端子7a、17a外，还设置接地端子7b、17b。但是，馈电电路基板10的接地端子17b终接，并不连接馈电电路基板10的其它端子。
(第1例馈电电路基板、参照图3、图5和图6)
馈电电路基板10中，如图3和图5(等效电路)所示，内置由含螺旋形电感元件L和电容元件C的集总常数型LC串联谐振电路构成的馈电电路16。如图5所示，构成电感元件L的盘卷状电极图案将其盘卷轴形成为与反射膜51垂直，并且馈电电路16主要以磁的方式与反射膜51耦合。
详细而言，如图6所示，馈电电路基板10是将电介体组成的陶瓷片31A～31F叠积、压合、烧结后得到的，其组成部分包含：形成连接用电极32和通路孔导体33a的片31A、形成电容器电极34a和通路孔导体33b的片31B、形成电容器电极34b和通路孔导体33c、33b的片31C、形成导体图案35a和通路孔导体33d、33b的片31D(1片或多片)、形成导体图案35b和通路孔导体33e、33b的片31E(1片或多片)、以及形成导体图案35c片31F(1片或多片)。再者，各陶瓷片31A～31F可以是磁性陶瓷材料组成的片，利用以往使用的片叠积法、厚膜印刷法等多层电路基板制作工序，能方便地得到馈电电路基板10。
通过叠积上述片31A～31F，得到连接螺旋盘卷轴与辐射片51垂直的电感元件L和与该电感元件L串联的电容元件C的LC串联谐振电路组成的馈电电路16。将电容器电极34a通过通路孔导体33a连接到连接用电极32，进而通过焊块6与无线IC芯片5连接，并将电感元件L的一端通过通路孔导体33b连接到连接用电极32，进而通过焊块6与无线IC芯片5连接。
即，构成馈电电路16的元件中，从作为盘卷状电极图案的电感元件L通过磁场对反射膜51供给发送信号，并且将来自反射膜51的接收信号通过磁场供给电感元件L。因此，馈电电路基板10中，最好按照构成谐振电路的电感元件L、电容元件C中的电感元件L接近反射膜51的方式进行布局。
包含上述组成单元的电磁耦合模件1，在反射膜51接收读写器60(参考图2)发射的高频信号(例如UHF频段)，使与反射膜51主要以磁方式耦合的馈电电路16(包含电感元件L和电容元件C的LC串联谐振电路)谐振，仅将规定频段的接收信号供给无线IC芯片5。另一方面，从该接收信号取出规定的能量，将此能量作为驱动源，把无线IC芯片5中存储的信息在馈电电路16与规定频率匹配后，从馈电电路16的电感元件L通过磁场耦合对反射膜51传递发送信号，从而反射膜51对读写器60进行发送。
将作为读写器60的功能，内置于例如DVD/CD重放用驱动设备。为了防止非法复制的重放，将符合所记录内容的重放用的软钥(密码)，记录在光盘50的记录面，无线IC芯片5中也存放该记录面记录的软钥。对光盘5进行重放时，用读写器60和拾光器65读出各自的软钥，仅在两者一致时，将内容重放。或者，也可在无线IC芯片5中存放允许重放的密钥。当然，无线IC芯片5除防止非法复制的功能外，还能存放有关光盘50的各种信息，并且除用读写器60读出外，还能更新存放的信息。可用于探测店铺失盗。
所述光盘50中，将电磁耦合模件1与铝蒸镀膜组成的反射膜51电磁耦合，并使反射膜51起振，从而提高电磁波的辐射效率，与不利用反射膜51时相比，得到20分贝(dB)程度的增益提高，使与读写器60的通信距离增加实质上10倍。再者，馈电电路16与反射膜51的耦合以通过磁场的耦合为主，但也可存在通过电场的耦合。
电磁耦合模件1中，将无线IC芯片6直接直流连接在内置馈电电路16的馈电电路基板10上，馈电电路基板10与无线IC芯片5的面积实质上相同，而且是刚性的，所以能将无线IC芯片5精度非常高地定位，并装载在馈电电路基板10上。而且，馈电电路基板10由陶瓷材料组成，具有耐热性，所以能将无线IC芯片5焊接到馈电电路基板10。即，不用超声波连接法，所以价廉且不怕因超声波连接时施加压力而无线IC芯片5破损，还能利用焊锡回流的自对准作用。
又，馈电电路16中，谐振频率取决于由电感元件L和电容元件C构成的谐振电路。反射膜51辐射的信号的谐振频率实质上相当于馈电电路16的自谐振频率，信号的最大增益实质上取决于馈电电路16的规模、形状、馈电电路16与反射膜51的距离和媒质中的至少一项。即，本发明中，反射膜51辐射的信号的频率实质上取决于谐振电路(馈电电路16)的谐振频率，因此对频率特性而言，实质上不依赖于反射膜51的电长度。
又，馈电电路16中，将盘卷状电极图案形成为其盘卷轴对反射膜51垂直，所以对反射膜51的磁通分量增加，使信号能量传递效率提高，具有增益大的优点。
再者，本发明中，谐振电路可兼作使无线IC芯片5的阻抗与反射膜51的阻抗匹配用的匹配电路。或者，馈电电路基板10也可又具备由电感元件和电容元件构成的与谐振电路分开设置的匹配电路。要在谐振电路中添加匹配电路的功能时，存在谐振电路的设计繁杂的趋势。与谐振电路分开地设置匹配电路，则能分别独立设计谐振电路、匹配电路。
(第2例馈电电路基板、参照图7～图10)
第2例馈电电路基板10中，如图7中作为等效电路所示，馈电电路16具备相互串联的电感元件L1、L2，将电感元件L1通过电容元件C1a、C1b与连接无线IC芯片5的馈电端子19a、19b连接，而且通过电容元件C2a、C2b与电路元件L2并联。换句话说，馈电电路16的组成单元包含：由电感元件L1和电容元件C1a、C1b组成的LC串联谐振电路、以及由电感元件L2和电容元件C2a、C2b组成的LC串联谐振电路，并利用图7中用M表示的磁场耦合将各谐振电路耦合。而且，电感元件L1、L2两者与图1和图2所示光盘50的反射膜51磁耦合。
详细而言，如图8所示，馈电电路基板10是将电介体组成的陶瓷片41a～41i叠积、压合、烧结后得到的。即，在片41a形成馈电端子19a、19b和通路孔导体49a、49b，在片41b形成电容器电极42a、42b，在片41c形成电容器电极43a、43b和通路孔导体49c、49d，在片41d形成电容器电极44a、44b和通路孔导体49c、49d、49e、49f。
又在片41e形成连接用导体图案45a、45b、45c和通路孔导体49d、49g、49h、49i。在片41f形成导体图案46a、47a和通路孔导体49g、49i、49j、49k。在片41g形成导体图案46b、47b和通路孔导体49g、49i、49j、49k，在片41h形成导体图案46c、47c和通路孔导体49g、49i、49j、49k。还在片41i形成导体图案46d、47d。
叠积上述片41a～41i，从而通过通路孔导体49j连接导体图案46a～46d，并形成电感元件L1，通过通路孔导体49k连接导体图案47a～47d，并形成电感元件L2。电容元件C1a由电极42a、43a构成，电容元件C1b由电极42b、43b构成。电容元件C2a由电极43a、44a构成，电容元件C2b由电极43b、44b构成。
然后，电感元件L1将其一端通过通路孔导体49g、连接用导体图案45c、通路孔导体49c，连接到电容器电极43a，将其另一端通过通路孔导体49d，连接到电容器电极43b。电感元件L2将其一端通过通路孔导体49i、连接用导体图案45a、通路孔导体49e，连接到电容器电极44a，将其另一端通过通路孔导体49h、连接用导体图案45b、通路孔导体49f，连接到电容器电极44b。
又将馈电端子19a通过通路孔导体49a与电容器电极42a连接，将馈电端子19b通过通路孔导体49b与电容器电极42b连接
包含上述组成单元的馈电电路基板10中，含有相互磁耦合的电感元件L1、L2的LC串联谐振电路进行谐振，电感元件L1、L2作为辐射元件起作用。电感元件L1、L2还通过电容元件C2a、C2b耦合，从而作为连接馈电端子19a、19b的无线IC芯片5的阻抗(通常为50欧(Ω))与空间的阻抗(377欧)的匹配电路起作用。
相邻的电感元件L1、L2的耦合系数k用k2＝M/(L1×L2)表示，以0.1以上为佳，在本第2例中为约0.8975。以作为集总常数型谐振电路的方式构成包含电容元件C1a、C1b、C2a、C2b和电感元件L1、L2的LC谐振电路，所以能作为叠层型进行小型化。又，馈电端子19a、19b之间介入电容元件C1a、C1b，所以能切断低频电涌，可保护无线IC芯片5免遭电涌。
本发明人根据图7所示等效电路进行模拟的结果，在馈电电路基板10中能得到图9所示的反射特性。从图9判明，中心频率915兆赫(MHz)、850兆赫～970兆赫的宽带中，得到—10分贝(dB)以上的反射特性。
图10示出馈电电路基板10的X-Y平面的方向性(磁场强度)。X轴、Y轴、Z轴对应于图2所示的箭头号X、Y、Z。
本第2例的作用效果基本上与上述第1例相同，也能防止非法复制的光盘重放等。即，此电磁耦合模件1在反射膜51接收读写器60发射的高频信号(例如UHF频段)，使与反射膜51主要以磁方式耦合的馈电电路16(包含电感元件L1和电容元件C1a、C1b组成的LC串联谐振电路、以及电感元件L2和电容元件C2a、C2b组成的LC串联谐振电路)谐振，仅将规定频段的接收信号供给无线IC芯片5。另一方面，从该接收信号取出规定的能量，将此能量作为驱动源，把无线IC芯片5中存储的信息在馈电电路16与规定频率匹配后，从馈电电路16的电感元件L1、L2通过磁场耦合对反射膜51传递发送信号，并从反射膜51发送的读写器60。
尤其是本第2例中，反射特性如图9所示，频带变宽。这是因为用包含相互以高耦合度进行磁耦合的电感元件L1、L2的多个谐振电路构成馈电电路16。
(其它实施例)
再者，本发明的光盘不限于上述实施例，在其要旨的范围内可作各种变换。
例如，构成馈电电路的谐振电路能采用LC串联谐振电路、LC并联谐振电路等各种谐振电路，可以是集总常数型的，也可以是分布常数型的。又，无线IC芯片中存放的信息或使用读写器利用该信息的方式为任意。
工业上的实用性
综上所述，本发明对光盘有用，尤其在具备宽带中电磁波辐射效率高的电磁耦合模件从而得到使著作权保护措施较佳方面优越。

Claims (6)

1.一种装载了电磁耦合模件的光盘，其特征在于，
所述电磁耦合模件由无线IC芯片和馈电电路基板组成，
在所述馈电电路基板设置馈电电路，所述馈电电路包含谐振电路，所述谐振电路具有规定的谐振频率，
使所述电磁耦合模件与反射膜进行电磁耦合，所述反射膜由所述光盘的金属薄膜组成，并且将所述反射膜作为电磁耦合模件的天线辐射片来使用。
2.如权利要求1中所述的光盘，其特征在于，
将所述无线IC芯片安装在所述馈电电路基板上，并使所述馈电电路基板的没有安装无线IC芯片的面与所述反射膜对置。
3.如权利要求1或2中所述的光盘，其特征在于，
将所述电磁耦合模件设置在所述光盘的除了信号记录区以外的区域。
4.如权利要求1至2中任一项所述的光盘，其特征在于，
设置在所述馈电电路基板的谐振电路包含用线状电极形成的电感元件。
5.如权利要求1至2中任一项所述的光盘，其特征在于，
设置在所述馈电电路基板的谐振电路由多个谐振电路构成。
6.如权利要求1至2中任一项所述的光盘，其特征在于，
所述光盘是DVD或CD，在DVD或CD的记录面设定重放用的软钥，而且所述无线IC芯片中存放所述重放用的软钥。
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