CN1204554C

CN1204554C - 高密度超级可重复读写影音光学记录介质

Info

Publication number: CN1204554C
Application number: CNB001064630A
Authority: CN
Inventors: 朱朝居; 黄得瑞; 杨子平
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2005-06-01
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: CN1317787A

Abstract

一种高密度超级可重复读写影音光学记录介质，具有单层或双层数据记录反射层，在反射层上具有多个数据轨，各数据轨则分别具有多个信号坑。各数据轨的轨距以及信号坑的最小长度介于CD与DVD规格之间，而基板厚度则与CD规格相同。该光学记录介质的读写装置具有单一激光光源以及单一物镜，激光光源的波长和物镜的数值孔径也介于CD与DVD规格之间，或与CD规格相同。

Description

高密度超级可重复读写影音光学记录介质

技术领域

本发明涉及一种高密度光学记录介质，特别是涉及一种具有较短的信号坑(Pit)最小长度、较密的数据轨轨距(Track Pitch)，以及超高密度、超大容量的超级可重复读写影音光盘(Super Video Compact Disk for Read Write，SCD_RW)。

背景技术

自从1982年荷兰菲利浦(Philips)公司及日本索尼(Sony)公司共同发表红皮书，订定出光盘(Compact Disk，CD)规格后，音乐光盘(Compact Disk DigitalAudio，CD-DA)便成为光盘机系列产品的始祖。因为CD光盘片具有数据存储容量大、保存容易与高保真音质等优点，所以迅速取代了传统式的塑胶唱片及录音带，成为影音市场中的主流介质。

由于电脑科技的发展及多介质的流行，随着黄皮书、绿皮书、橘皮书、白皮书等规格相继发表后，CD光盘片在数据存储方面因而具有更广的应用范围，例如：只读型光盘(Compact Disk Read Only Memory，CD-ROM)、交互式光盘(Compact Disk-Interactive，CD-I)、影音光盘(Video Compact Disk，VCD)、以及可重复读写光盘(CD_MO，CD_RW)等。因此CD光盘片被大量应用在数字数据及影像数据的存储，而且应用光盘存储数据的技术也已使CD光盘片成为一种相当成熟的数字存储介质，并占有绝大部分的光学记录介质市场。

随着多媒体应用范围的日益增广，以及使用者对影像与音效的要求越来越高，导致所需存储的数据量也愈来愈多。然而目前CD_RW光盘片的存储容量仅有650MB，播放音乐时最多仅能播放74分钟。但是通常一部电影至少有90分钟，因而造成多片装CD_RW光盘片大量增加。而且在播放电影时，每至一个段落就必须中断放映以更换盘片，操作颇为不便，所以CD_RW光盘片已渐渐不能满足使用需要。

而超级可重复读写影音光盘(Super Video Compact Disk for Read Write，SCD_RW)的容量提升需求非常迫切，由于超级可重复读写影音光盘为了获得高分辨、高画质的视觉效果，采用2/3 D1的信号压缩影片，使得一片650MB的CD_RW光盘片只能容纳37分钟的影片。而一般影片的播放时间大多在100分钟左右，若以目前常用的CD_RW光盘片来记录影片数据，仍需要三片CD_RW光盘片才能容纳如此庞大的数据量，因此在使用上十分不便，而且需要使用的物料较多、浪费资源。

由于对视听品质的要求度不断提高，原有CD_RW光盘片650MB的容量已无法满足下一代的影音需求。为了能将一部分90分钟的电影收纳在直径12厘米的盘片中，新型盘片所需的容量应为5GB，是CD_RW光盘片的8倍。因此荷兰菲利浦公司、日本索尼公司和日本东芝(Toshiba)公司达成协议，并与其他厂商共同在1996年4月提出了数字多功能光盘(Digital VersatileDisc，DVD)规格，及1999年10月提出了可重复读与数字多功能光盘(DVD_RW)规格。

与影音光盘(VCD/CD_RW)相比，数字多功能光盘(DVD/DVD_RW)其主要特性是具有更高的数据存储容量，所以必须使用波长较短的激光光源及口径较大的物镜，在盘片表面形成直径较小的光斑(Spot)以读取/写入数据。因而连带引出盘片厚度、循轨方法等问题，而且还必须考虑与CD光盘之间的相容性问题。

为使数字多功能光盘机达到DVD_RW/CD_RW相容，必须配置两种不同波长的光源，依照形成光斑方式的不同，其读取头又可分成单物镜式和双物镜式两类，或者是使用双焦点物镜，其所需的读写机构则较为复杂。此外，为防止非法复制，由数字多功能光盘播放机输出的信号将先经过保护处理再输出，这样虽然可以防止大部分的盗版拷贝情形，但也减缓了信息流通的速度，并降低了消费者的购买意愿。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种高密度SCD_RW光学记录介质，在与CD光盘相同的盘片面积下，具有较短的信号坑最小长度、较密的数据轨轨距。这种光学记录介质拥有较高的数据存储密度及容量，可以取代现有的影音光盘。而且可将其设计成具有双层结构的光学记录介质，其数据容量成倍增加，可达数字多功能光盘的标准。这种高密度光学记录介质可以用CD_RW光盘生产线进行批量生产，在提高盘片数据存储密度及容量的同时，可以降低物料及生产成本，减少资源消耗。

本发明的目的还在于提供一种光学记录介质的读写装置，可从高密度光学记录介质读取数据，或是将数据写入高密度光学记录介质。只需使用单一光源及单一物镜即可读取高密度光学记录介质与CD_RW光盘的数据，具有较简单的系统结构。

根据本发明，提供一种高密度光学记录介质，用于记录数据。该种光学记录介质的基板厚度约为1.0-1.2毫米(Millimeter，mm)，直径约为120毫米或约为80毫米。在直径约为120毫米的光学记录介质中，具有多个数据轨(Track)，各数据轨之间轨距的范围约为0.95微米(Micron，μm)至1.05微米；每一个数据轨中具有多个信号坑，而信号坑最小长度约为0.510微米至0.563微米。单层结构的光学记录介质的数据存储容量约为2.6GB，双层结构的容量则可达约为5.2GB。直径约为80毫米的光学记录介质，其容量则有800MB。

此外，本发明还提供一种光学记录介质读写装置，用于在高密度光学记录介质上存取数据，具有一个激光光源与一个物镜，其中激光光源所提供的激光波长约为780毫微米(Nanometer，nm)，而物镜的数值孔径(NumericalAperture，NA)约为0.5至0.55，可以读取高密度SCD_RW，SCD_R光学记录介质及CD_RW/CD-R光盘的数据，具有CD_RW/CD-R相容性及简单的系统架构。

本发明提供一种高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质，其中包括：多个数据轨，每一所述数据轨之间保持特定的轨距，该轨距介于0.95-1.05微米之间；以及每一所述数据轨上具有多个信号坑，所述信号坑具有一信号坑最小长度，该信号坑最小长度介于0.4微米与0.833微米之间。

本发明又提供一种高密度光盘片，该高密度光盘片的厚度约为1.0-1.2毫米，其中包括：多个数据轨，每一所述数据轨之间保持特定的轨距，该轨距约为0.95微米至1.05微米；以及每一数据轨上具有多个信号坑，所述信号坑具有一信号坑最小长度，该信号坑最小长度约为0.510微米至0.563微米。

本发明还提供一种高密度光盘片，该高密度光盘片的直径约为120毫米，厚度约为1.0毫米，其中包括：多个数据轨，每一所述数据轨之间保持特定的一轨距，该轨距约为1.00微米；以及每一所述数据轨上具有多个信号坑，所述信号坑具有一信号坑最小长度，该信号坑最小长度约为0.540微米。

本发明还提供一种高密度光盘片，该高密度光盘片的直径约为120毫米，厚度约为1.0-1.2毫米，其中至少包括：多个数据轨，每一所述数据轨之间保持特定的一轨距，该轨距约为1.00微米；以及每一所述数据轨上具有多个信号坑，所述信号坑具有一信号坑最小长度，该信号坑最小长度约为0.540微米。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文结合优选实施例，参考附图作详细说明如下：

图1示出依照本发明优选实施例的一种高密度SCD_RW光学记录介质的示意图；

图2A表示依照本发明优选实施例的一种高密度SCD_RW光学记录介质的数据轨示意图；

图2B示出依照本发明的优选实施例的一种高密度SCD_RW光学记录介质的部分结构示意图；

图3A示出依照本发明优选实施例的一种具有单层结构的高密度SCD_RW光学记录介质的剖面示意图；

图3B示出依照本发明优选实施例的一种具有双层结构的高密度SCD_RW光学记录介质的剖面示意图；

图4表示波前像差与盘片厚度的关系图；

图5表示依照本发明优选实施例的一种高密度SCD_RW光学记录介质的读写装置的结构示意图；

图6至图9分别示出依照本发明的优选实施例，由符合SCD_RW规格的光学读取头所获得的眼形图，其中盘片的轨距为1.0微米，最小信号坑最小长度为0.54微米，容量为2.6GB，厚度1.2毫米，光点波长780毫微米，亮度均匀；以及

图10示出本发明优选实施例的由SCD_RW所读取的信号大小对信号坑可读取时间关系图。

附图标记说明：

100、200、200a、300a、300b、500：光盘片

102：盘片直径

104：基板厚度

202、202a：数据轨

204：数据轨轨距

206：信号坑

208：信号坑长度

302、302a、302b：反射层

502：激光光源

504：分束镜

506：准直镜

508：偏折反射镜

510：物镜

514：光检测器

具体实施方式

在现有的光盘规格中包括CD_RW规格和DVD_RW规格。其中CD_RW光盘片的直径为120毫米(mm)，容量为650MB，基板厚度为1.2毫米，轨距为1.6微米(μm)，信号坑最小长度为0.833微米，光学读取头所使用的激光光源波长为780毫微米(nm)，物镜的数值孔径为0.45。而DVD_RW光盘片的直径亦为120毫米，容量为4.7GB，基板厚度则为0.6毫米，轨距为0.74微米，信号坑最小长度为0.4微米，其光学读取头所使用的激光光源波长为650毫微米，物镜的数值孔径为0.6。

参照图1，它示出依照本发明优选实施例的一种高密度SCD_RW光学记录介质的示意图。如图1所示，用于存储数据的数字光盘片100具有圆形盘状外观，具有特定的直径102与基板厚度104。本发明的高密度光学记录介质称为超级可重复读写影音光盘(Super Video Compact Disk for Read Write，SCD_RW)。SCD_RW光盘片100的直径102约为120毫米，与CD_RW光盘及DVD_RW光盘相同，但是SCD_RW光盘片100的直径102还可以是约为80毫米，而基板厚度104则约为1.0-1.2毫米，与CD_RW光盘相近。

由于CD_RW与DVD_RW所使用的基板(Substrate)厚度不同，所以CD_RW/VCD_RW光盘生产线必须全面更换设备才能进行DVD_RW光盘的制作。但是CD_RW/VCD_RW光盘的生产线不需要更换机具，即可直接进行SCD_RW光盘的批量生产，因此可以降低生产成本。

接着参照图2A，示出依照本发明的优选实施例的一种高密度光学记录介质的数据轨示意图，在数字光盘片200上具有多个数据轨(Track)202，位于用于存储数据的反射层，每一个数据轨202是由环绕盘片200中心一周的多个数据格所构成。再参照图2B，示出依照本发明的优选实施例的一种高密度SCD_RW光学记录介质的部分结构示意图，在数字光盘片200a中具有多个数据轨202a，各数据轨202a之间具有特定的轨距204，而每一个数据轨202a中分别具有多个信号坑206，各信号坑206具有不同的信号坑长度208。

如图2A及图2B所示，在本发明的高密度SCD_RW光学记录介质一超级可重复读写影音光盘(SCD_RW)中，其数据轨之间的轨距204介于CD规格(1.6微米)与DVD规格(0.74微米)之间，较佳的轨距204约为0.95微米至1.05微米，而信号坑206的最小长度也介于CD规格(0.833微米)与DVD规格(0.4微米)之间，最好是信号坑最小长度则约为0.510微米至0.563微米。

参照图3A与图3B，示出依照本发明优选实施例的一种高密度SCD_RW光学记录介质，分别具有单层及双层结构的剖面示意图。如图3A所示，在SCD_RW光盘300a中，具有一层用于存储数据的反射层302，其表面的凹陷部分即为记录数据的数据轨或数据坑，而反射层302表面与光盘300a表面的距离约为1.2毫米。而在图3B的SCD_RW光盘300b中，则具有两层反射层302A及302B，其表面与光盘300B表面的距离分别约为1.2毫米与1.15毫米，或1.0毫米与0.95/1.15毫米。

参照图4，示出波前像差(Wavefront Aberration)与盘片厚度的关系图。图中的横轴所代表的是反射层与盘片表面的距离，而纵轴则是代表波前均方根值(Root-Mean-Square Value)ΔRMS。在本发明中，具有双层反射层结构的SCD_RW，经由理论分析所得到的波前均方根值约为入射波长的0.017倍，也就是ΔRMS＝0.017λ。与波前像差的关系图对比，该波前均方根值是在数据读写可允许的范围之内，因此在本发明的SCD_RW光盘可以制作两层数据层。如图4所示，其所对应的反射层与盘片表面距离约为1.15毫米。

根据本发明前述的SCD_RW规格，可以计算出具有单层结构的SCD_RW光盘的容量约为2.6GB，与传统技术的CD光盘只具有650MB容量相较之下，本发明的高密度超级可重复读写影音光学记录介质的数据存储容量增加了三倍以上。传统的以3片VCD光盘存储的影音数据，只需使用一片SCD_RW光盘即可存储及播放，因此可以节省生产所需的物料成本，并可减少资源的消耗与浪费。而具有双层结构的SCD_RW光盘容量则更高达约为4.0GB至4.7GB，与传统技术的DVD光盘的容量相当。

图5示出依照本发明的优选实施例的一种高密度超级可重复读写影音光学记录介质的读写装置的结构示意图。如图5所示，高密度超级可重复读写影音光学记录介质(SCD_RW光盘)的读写装置例如是光盘机或光学读写头等，其中光源502例如是激光光源，而激光光束由激光光源502发出，透过分束镜(Splitter)504，将其导向准直镜(Collimator)506。光束经准直镜506准直后，再由偏折反射镜(Folding Mirror)508将其方向偏转，使其经过物镜510后，聚焦于光盘片500上。光束经光盘片500反射后，经物镜510、偏折反射镜108及准直镜506，由分束镜504将光束导向光检测器(PhotoDetector)514，以读取光盘片500的数据。在本发明的SCD_RW规格中激光光源502所提供的激光波长的范围介于CD规格(780毫微米)与DVD规格(650毫微米)，最好是波长范围约为680毫微米至780毫微米，而物镜510的数值孔径的范围也介于CD规格(0.45)与DVD规格(0.6)之间，最好是物镜数值孔径约为0.5至0.55。

传统的DVD读取头需要配置两个具有不同波长的激光光源及/或两个物镜，其承载及机械架构较为复杂。相比之下，本发明符合SCD_RW规格的光学读写头只需使用一个激光光源(780毫微米)及一个物镜，即可读取CD/VCD光盘及SCD_RW光盘中的数据，具有简单的系统架构，且与CD/VCD读取头完全相容。此外，在本发明的SCD_RW规格中，其调制码(Modulation Code)及纠错码(Eror Correction Code，ECC)数据格式是与DVD规格相同，而且和CD规格相容。

读写装置工作正常即可读出光盘片上的数据，计算光学读写头所形成的光点，并以光斑对光盘进行扫描，其原始的模拟信号经重复扫描后，所得到的波形即是一般所称的眼形图(Eye-Pattern)。参照图6至图9，示出本发明优选实施例的具有数值孔径的范围为0.55至0.45的SCD_RW光学读取头所分别获得的眼形图。

其中图6至图9的横轴所代表的是时间，而纵轴则是代表信号振幅，而这些信号分布由3T至11T，其中T为单位时间。依照本发明的光学读写头对所读取的信号的灵敏度及鉴别能力介于CD规格与DVD规格之间。

参照表1，示出现有技术中的CD规格及DVD规格和本发明的SCD_RW规格的设定特性的比较。

参照图10，示出本发明优选实施例的由SCD_RW所读取的信号大小对信号坑可读取时间关系图，由图10可知，数值孔径越大，由SCD_RW所读取的信号越大，且信号坑可读取时间越长，由SCD_RW所读取的信号也越大，也就是，SCD_RW在较小的信号坑最小长度之下即可达到所需的读取信号大小。

由上述本发明优选实施例可知，应用本发明具有下列优点：

1.本发明的读写装置使用一个激光光源及一个物镜即可读取CD_RW光盘与SCD_RW光盘中的数据，具有较简单的光盘机系统架构。

2.本发明的SCD_RW光盘的基板厚度(1.0-1.2mm)与CD_RW光盘相同，不需改变光盘的基板厚度即可提高数据存储容量，因此CD_RW光盘的生产线不需要更换机具，即可进行本发明的SCD_RW光盘的批量生产，以降低生产成本。

3.本发明可将直径为120毫米光学记录介质的光盘容量由CD_RW光盘的650MB提高至单层结构的SCD_RW光盘的2.6GB，使用SCD_RW光盘一片即可存储以往需要4片CD_RW光盘的数据，可以节省物料成本，减少资源的浪费。

4.具有单面双层结构的SCD_RW光盘，其数据容量可以更进一步提高至5.2GB，与一般单面单层的DVD-RW光盘片相当，可用以取代单面单层结构的DVD-RW光盘。

5.针对直径约为80毫米的光学记录介质，则有800MB。

表1传统技术与本发明的光盘规格设定的比较

	CD_RW	DVD_R	SCD_RW	SCD_RW
	CD_RW	DVD_R	SCD_RW	SCD_RW	物镜数值孔径	0.5	0.6	0.5-0.55	0.5-0.55
激光光源波长(写)(毫微米)	780	635	780	780	物镜数值孔径	0.5	0.6	0.5-0.55	0.5-0.55
激光光源波长(写)(毫微米)	780	635	780	780	数据轨轨距(微米)	1.6	0.74	1.00	1.00

信号坑最小长度(微米)	0.833	0.4	0.54	0.54
信号坑最小长度(微米)	0.833	0.4	0.54	0.54	盘片直径(毫米)	120	120	120	80
基板厚度(毫米)	1.2	0.6	1.2	1.2	盘片直径(毫米)	120	120	120	80
基板厚度(毫米)	1.2	0.6	1.2	1.2	数据容量	650MB	4.7GB	2.6GB	800MB

虽然本发明已用优选实施例说明如上，然而其并非用于限制本发明，本领域普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可以作出各种的变化与改动，因此本发明的保护范围以后附的权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质，其中包括：

多个数据轨，每一所述数据轨之间保持特定的轨距，该轨距介于0.95-1.05微米之间；以及

每一所述数据轨上具有多个信号坑，所述信号坑具有一信号坑最小长度，该信号坑最小长度介于0.4微米与0.833微米之间。

2.如权利要求1所述的高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质，其中该高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质的直径为120毫米。

3.如权利要求1所述的高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质，其中该高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质的直径为80毫米。

4.如权利要求1所述的高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质，其中该高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质的厚度为1.2毫米。

5.如权利要求1所述的高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质，其中该轨距为0.95微米至1.05微米。

6.如权利要求1所述的高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质，其中该信号坑最小长度为0.510微米至0.563微米。

7.如权利要求1所述的高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质，其中该高密度光学记录介质至少具有一反射层。

8.如权利要求1所述的高密度可重复读写SCD_RW光学记录介质，其中该高密度光学记录介质中具有二反射层。

9.一种高密度光盘片，该高密度光盘片的厚度为1.0-1.2毫米，其中包括：

多个数据轨，每一所述数据轨之间保持特定的轨距，该轨距为0.95微米至1.05微米；以及

每一所述数据轨上具有多个信号坑，所述信号坑具有一信号坑最小长度，该信号坑最小长度为0.510微米至0.563微米。

10.如权利要求9所述的高密度光盘片，其中该高密度光盘片的直径为120毫米。

11.如权利要求10所述的高密度光盘片，其中该高密度光盘片中至少具有一反射层。

12.如权利要求11所述的高密度光盘片，其中高密度光盘片的数据容量为2.6GB。

13.如权利要求10所述的高密度光盘片，其中该高密度光盘片中具有二反射层。

14.如权利要求13所述的高密度光盘片，其中该高密度光盘片的数据容量为5.2GB。

15.如权利要求9所述的高密度光盘片，其中该高密度光盘片的直径为80毫米。

16.如权利要求15所述的高密度光盘片，其中该高密度光盘片的数据容量为800MB。

17.一种高密度光盘片，该高密度光盘片的直径约为120毫米，厚度为1.0毫米，其中包括：

多个数据轨，每一所述数据轨之间保持特定的一轨距，该轨距为1.00微米；以及

每一所述数据轨上具有多个信号坑，所述信号坑具有一信号坑最小长度，该信号坑最小长度为0.540微米。

18.如权利要求17所述的高密度光盘片，其中该高密度光盘片中具有一反射层，且该高密度光盘片的数据容量为2.6GB。

19.如权利要求17所述的高密度光盘片，其中该高密度光盘片中具有二反射层，且该高密度光盘片的数据容量为5.2GB。

20.一种高密度光盘片，该高密度光盘片的直径为120毫米，厚度为1.0-1.2毫米，其中包括：

21.如权利要求20所述的高密度光盘片，其中该高密度光盘片中具有一反射层，且该高密度光盘片的数据容量为2.6GB。

22.如权利要求20所述的高密度光盘片，其中该高密度光盘片中具有二反射层，且该高密度光盘片的数据容量为5.2GB。