CN1208920A - 高密度只读光盘 - Google Patents

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Abstract

一种高密度只读光盘,在光盘中,多个槽沿各光道连续形成波浪形,且在槽中形成多个数据凹坑。这样既使当道距比各道中仅有数据凹坑的光盘的光道道距还窄时,数据也可以被读取出来。

Description

高密度只读光盘
本发明涉及一种用于在光盘上以凹坑方式记录数字音频和视频数据并用激光束读取该数据的光盘系统，具体而言，涉及一种具有用于提高数据记录密度的衬底表面结构的只读光盘。
在光学记录与读取技术中，数据从光盘上的读取是利用一激光束依据反射光强度的不同而完成的。反射光的强度是变化的，也就是说，数据在光盘上的记录，就一般的CD(光盘)或DVD(数字视盘)而言，是通过利用凹坑与参考平面之间的光学干涉而完成的；就磁光盘而言，这一记录是通过改变光磁记录材料的偏转方向来完成的；就相变光盘而言，是通过与记录材料状态有关的反射光的强度的差异而完成的，或是就CD-R(可读/写小型光盘系统)而言，是通过有机色素的变化而完成的。根据光盘是否可写入数据以及可写入的次数，光盘被划分为只读、单次写入以及重复写入和读取类型。
这样的光盘系统的拾取头应能跟踪一系列连续数据以便读取记录在光盘上的数据。跟踪的原理是当一激光束定位于一凹坑时，利用光的衍射效应使得拾取头不致偏离目标光道。图1示出了如此产生，并由下面的公式(1)给出的一级衍射光的角θ，图1中的参考标号2和4分别表示光盘衬底和凹坑。
sinθ=λ/p……(1)
其中λ为激光波长，p为道距。
在光盘系统中，数据的跟踪是利用零级衍射光和一级衍射光之间的干涉效应所产生的信号而完成的。如公式(1)，在道距p小于波长λ时，sinθ将大于1，且零级衍射光将不存在，这样则不可能进行基于干涉效应的跟踪。这种衍射方法的局限性对道距p构成了限制并因此也限制了现有光盘系统的记录密度。
图2示出了现有DVD中的示例性光道结构。该DVD通常包括位于聚碳酸脂衬底2上，具有0.74μm道距的槽形凹坑4，衬底2的直径为120mm，厚度为0.6mm，以及一覆盖于凹坑4上的铝反射膜。该种DVD的数据记录容量为例如4.7GB/面。用于现有DVD播放器的拾取头具有650nm的波长和0.6的NA(数值孔径)，由于根据图1和公式(1)所示，p被限于0.74μm，所以如图2所示的DVD的数据记录容量不超过4.7GB。当前光盘的发展趋势为发展高密度记录和高速读取HDTV(高清晰度电视)的图像。
这一目的可以很容易地通过增加光盘面积和转数来实现，然而这一方法实际上不可行，因为这样一来光盘和读取设备的尺寸也要增大，所以一种有效和较好的解决办法是提高单位面积的记录密度。为提高记录密度，可通过开发一种具有较短波长的实用激光来实现缩小道距和提高线距记录密度的目的。
一种在如图2中的DVD那样的120mm直径的光盘上记录更多的数据的方法是：将道距p从0.74μm的现有值减至0.6μm或0.5μm，结果导致第一级衍射光的角θ和具有较大角的第一级衍射光自拾取头中物镜光接收区的偏离增大。因此，不能利用具有预定λ和NA值的第一代DVD播放器跟踪记录于p值为0.6或0.5μm的高容量光盘上的数据。
即使可以实现跟踪，但数据是从邻近光道读取，由此会产生噪声和称为串话的数据读取错误。因此，需要一种具有新型结构的光盘，以便能用现有DVD播放器从具有0.6或0.5μm道宽的高容量光盘中(以下称DVD)读取数据。
本发明的一个目的在于提供一种高密度光盘，该光盘具有的光道结构允许现有技术的只读型DVD播放器对光盘上的数据进行读取。
本发明的另一目的在于提供一种高密度光盘，该光盘具有的光道结构可以克服光衍射的局限性对光道道距的限制。
为达到上述目的，这里提供了一种高密度只读型光盘，在该光盘中，沿各光道有多个以波浪形连续形成的槽，以及形成于槽内的多个数据凹坑。这样，既使对于比那些每个光道仅有数据凹坑的光盘的道距还要窄的道距情况，光道中的数据也可以被读出。
通过结合附图对优选实施例所做的详细说明，本发明的上述目的和优点可以得到更清楚的理解
图1用于说明光盘上的光衍射；
图2所示为一现有技术DVD的示例性光道结构；
图3所示为根据本发明一实施例的高密度光盘的光道结构；
图4所示为在本发明下，跟踪误差信号相对于波形槽深度的变化关系图；
图5所示为在根据本发明一实施例的具有0.5μm道距的DVD中，显示于示波器屏幕上的高频(HF)眼图(eye pattern)与3T-11T和14T通道位长的关系图。
下面将参照附图对本发明的优选实施例进行描述。应当注意，在各图中同一元件以相同的参考标号表示，而且，除非其会对本发明的主要事项造成误解，否则对有关本发明的一般已知的功能和结构将不再赘述。
图3示出了根据本发明一实施例的DVD的示意性光道结构。如图3所示，所述DVD的数据记录容量是通过将光道道距从0.74μm减至0.5μm而提高的。为了解决使用现有技术DVD播放器读取具有较窄的0.5μm道距的DVD时所遇到的跟踪伺服问题和串音问题，在所述DVD的各光道中成形有波浪形的槽6，并且数据凹坑4成形于槽6中。波浪形槽6沿光道连续构成，以便减小第一级衍射光的角θ。由于一个以较小的角度衍射的光进入到拾取头中镜头的光接收区，因而跟踪伺服成为可能。
用于将来自相邻光道的数据信号散射的波形槽6的深度d最好设置为能对数据信号进行最大程度散射的值。下面对此做详细描述。由于光通道距的变窄，对于现有光盘中的平面表面而言，自相邻光道读取的数据信号将会变得很大，这将导致数据读取错误。但在本发明实施例中，位于波形槽6内的凹坑4将来自相邻光道的数据信号散射。也即，来自一相应光道和邻近光道的信号彼此间由成形于各光道的波浪形槽6发生干涉，且这一干涉可通过控制所述槽6的深度加以抵消。这样，就消除了窄道距所引起的串音问题。所述槽6的深度可在实验中设定为一个值，以防止串音问题的发生，这将在后面参考图4进行描述。
通常，包括DVD在内的光盘是经母盘制作，压模、注模、镀膜和其他后续工序制做而成。在母盘制作过程中，利用光刻法将精细的凹坑制作于感光胶上；压模制作是指利用电镀法将坑中的模子(即模具)翻录到具有0.3mm厚度的电镀层上，以便注模；注膜指利用模具整块地读光盘衬底的工艺；通过镀膜工艺，可以形成反射膜。
在本发明的实施例中，所述凹坑4和所述波浪形槽6是在母盘制作过程中通过激光束的刻录形成的，现有DVD用一束激光完成刻录，而在本发明的实施例中使用了二条激光束，一束用于构造基本数据凹坑，而另一束用于构造波浪形槽。为形成所述的基本数据凹坑，一激光源接受来自DVD格式器(formatter)的调制信号，并产生与凹坑大小相应的激光束。为了形成连续的波浪形槽，另一激光源受控以产生比形成数据凹坑的激光束光点尺寸更大的激光束，接受一个预定的DC(直流)信号，并产生一尺寸恒定的激光束。
通过沿一系列含有凹坑的光道构造波浪形槽并由此减小第一级衍射光的角，既使是在光道很窄的情况下，跟踪伺服也是可以实现的。跟踪误差信号由d值决定，而d取决于p。
图4中示出了根据实验观察的，跟踪误差信号相对于d值的变化情况，从图4中应当注意到，当p=0.5μm,d=25nm以及p=0.6μm,d=20mn时，可以获得最优的跟踪误差信号。
图5示出了根据本发明实施例的道距为0.5μm的DVD，在示波器屏幕上显示的HF眼图与3T-11T和14T的关系。从眼图中可以看出，在现有技术的DVD播放器中可以获得足够的读取信号。
现有技术的DVD与本发明实施例光盘的比较如下所示
表1
 道宽(μm)  波形槽深度(nm) 跟踪误差信    号    容量(GB) 读取时间(mm)
现有技术DVD  0.74     0     3.0     4.7     120
实施例1  0.60     20     3.5     6.0     150
实施例2  0.50     25     3.2     7.0     180
如表1所示，例如，实施例2容纳有180分钟的可读数据，相对于现有技术DVD120分钟的可读数据而言，这意味着实施例2在容量上大约是现有技术的1.5倍。
如上所述，本发明的DVD结构可实现在现有技术的DVD播放器上读取长时间和高分辨率的图像数据。在激光光源具有短波长的情况下(例如具有532nm的绿波或450nm的兰波)，通过使用本发明DVD结构，现有技术DVD播放器甚至可在0.4或0.3μm光道道距的情况下读取数据。也就是说，不会发生跟踪误差或串音问题。当用于DVD播放器的拾取头被设计成具有短波长光的条件下，还可以获得比上述实施例更高容量的DVD。
虽然已结合特定的实施例对本发明进行了说明和描述，但应当清楚，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域的技术人员还可以做出各种变化。这里所述的范围是指随后提出的有关权利要求。

Claims (6)

1．一种高密度只读光盘，包括：
多个沿各光道连续形成的波形槽；以及
多个在槽中构成的数据凹坑，
其中既使当道距比各道中仅有数据凹坑的光盘的道距还窄时，数据也可以被读取出来。
2．如权利要求1所述的高密度只读光盘，其中，所述槽的深度设定成能最大程度地将来自相邻光道的数据信号散射的深度。
3．如权利要求2所述的高密度只读光盘，其中，槽的深度为几十纳米。
4．如权利要求3所述的高密度只读光盘，其中，当道距为0.5μm时，槽的深度为25nm。
5．如权利要求3所述的高密度只读光盘，其中，当道距为0.6μm时，槽的深度为20nm。
6．如权利要求1至5其中之一所述的高密度只读光盘，其中所述凹坑和波浪形槽由激光束在母盘刻录过程中用激光束光刻形成。
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