CN1305037C - 高密度光盘记录介质、其制造方法、及其记录/再现装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高密度光盘，其结构能防止当光盘在光盘设备中反置时光传感器的物镜与高密度光盘碰撞，其中光盘设备可以向高密度光盘记录或者从高密度光盘再现信号。本发明的高密度光盘记录介质构造为，具有高密度凹陷图案的记录层偏移于光盘厚度的中心平面，光盘记录介质的中心孔的形状相对于中心平面不对称，例如，中心孔的两个入口直径相互不同。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种高密度光盘结构及其制造方法，更确切地说，涉及能防止光传感器的物镜与高密度光盘碰撞的高密度光盘结构。
背景技术
如图1所示的压缩光盘(CD)厚度1.2mm直径120mm。CD具有直径15mm的中心孔和44mm的围绕中心孔的夹持区。夹持区是被主轴上的夹具或安装在光盘设备上的转盘夹住的区域。
当CD正常地置于光盘设备上时，其具有凹陷图案的记录层与光传感器的物镜只相距大约1.2mm。CD的物镜具有0.45的数字光圈(NA)，这是相对较小的。
如图2所示，数字式多功能光盘(DVD)类似于CD，也是厚度1.2mm直径120mm。DVD也具有一个直径15mm的中心孔和44mm的围绕中心孔的夹持区。
当DVD正常地置于光盘设备上时，其具有凹陷图案的记录层与光盘设备上所装的光传感器的物镜只相距大约0.6mm。DVD的物镜具有0.6的NA，这相对较大。
如图3所示，目前正在商业化的高密度DVD(HD-DVD)厚度1.2mm直径120mm。HD-DVD也具有一个直径15mm的中心孔和44mm的围绕中心孔的夹持区。如果HD-DVD正常地置于光盘设备上，则其具有凹陷图案的记录层与HD-DVD设备上的光传感器的物镜之间的间隙只有0.1mm。HD-DVD设备的光传感器的物镜具有0.85的NA，与其它两种盘相比是最大的。HD-DVD的光传感器使用较CD或DVD波长更短的激光束记录和复制高密度信号。
因此，较之CD或DVD，HD-DVD使用的物镜离记录层更近，使用波长更短的激光束，具有更大的NA。根据这种情况，就可能在HD-DVD的记录层的高密度凹陷图案上形成的更小的激光束点中集中亮度更强的光线。结果，波长更短的激光束的传输距离更短了，激光束的偏差和球面像差也减小了。
参照图4，如果HD-DVD10正常地置于安装在光盘设备中的转盘的主轴11上，电机驱动单元13和伺服控制器15对主轴电机12执行一个传统的伺服控制操作以匀速高速转动HD-DVD10。HD-DVD转动时，将执行一个聚焦伺服操作以将观察传感器14的激光束精确聚焦到记录层。这个操作是通过在上下方向上在操作距离OD内移动光传感器14的物镜OL来执行的。如果激光束精确聚焦，就能复制(或记录)高密度凹陷图案了。
但是，当HD-DVD10在主轴11上的位置有误，例如如图5中所示反置时，HD-DVD10仍将被转盘电机12、电机驱动单元13和伺服控制器15联合操作，以匀速高速转动。但如果HD-DVD10被反置，则记录层和光传感器14的物镜OL之间的间隙将比正常放置的HD-DVD大1.1mm。
这种误置使激光束无法在光传感器14的物镜OL的传统操作距离内聚焦。因此，控制聚焦伺服操作的伺服控制器15继续朝上向最大可移动距离“OD_Max”移动物镜OL直至激光束正确聚焦。但这种情况下，物镜OL将与误置的HD-DVD10发生碰撞。结果，HD-DVD10、物镜OL和/或伺服机构可能受到不能修复的损坏。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种其结构能防止在光传感器的物镜朝上向最大可移动距离移动以聚焦时物镜和高密度光盘发生碰撞的高密度光盘。
本发明的另一个目的是使得能够检测误置的高密度光盘，并在高密度光盘被误置的情况下提供一种通过传统聚焦操作找不到盘的状态信号。
本发明的另一个目的是提供一种能防止光传感器的物镜和误置的高密度光盘碰撞的高密度光盘的制造方法。
如所实施的和广泛描述的，要达到上述及其它优点，根据本发明的目的，一种存储数据的介质的特征是盘具有第一和第二表面，盘包括一个记录区和一个夹持区并形成有一个中心孔以容纳主轴，其中中心孔包括相应的第一和第二内直径，一个具有长度的内壁，以及一个中心。而且，记录层与盘表面共面，其中记录层更靠近盘的第二表面，并且中心孔的形状对于记录介质的共面的中心平面不对称，其中第一内直径小于第二内直径，使得当将盘的第一表面置于主轴上然后插入盘时盘从主轴升起。该介质使用时可以已有预录的数据，例如电影，或者也可以以可记录格式使用以记录数据。
根据本发明的一方面，中心孔的内壁是以主轴倾斜的角度倾斜的，使得第二内直径等于第一内直径与2乘以内壁长度乘以倾斜角的正切的积的和。
根据本发明的另一方面，具有一定长度的更靠近第二表面的内壁的一部分以一角度朝中心孔中心倾斜，而其它部分平行于与记录介质的平面垂直的平面。结果，中心孔内壁的更接近第二表面的这部分以主轴倾斜的角度倾斜，使得第二内直径等于第一内直径与2乘以内壁倾斜部分长度乘以倾斜角的正切的积的和。
根据本发明的另一方面，具有一定长度的更靠近第一表面的内壁的一部分水平伸向中心孔的中心，使得中心孔的内壁至少有一个台阶。
本发明还提供了一种用于光盘介质的记录和复制装置，该装置包括：一个主轴，有一个表面和上、下直径，用于为光盘介质提供支撑，其中上直径小于下直径；光盘介质，包括：一个盘，具有第一和第二表面，盘包括一个记录区和一个夹持区，并形成有一个中心孔以在其中容纳主轴，其特征在于，中心孔包括相应的第一和第二内直径，一个具有一定长度的内壁，以及一个中心；在盘里共面设置的记录层，其中记录层更靠近盘的第二表面：以及中心孔的形状相对于记录介质的共面的中心平面不对称，使得在将盘的第一表面置于主轴上而插入盘时盘从主轴升起。
本发明中的光盘制造方法的特征在于包括准备一个在其上形成记录信号的凹陷图案金属母盘；通过使用金属母盘将金属母盘上的凹陷图案反向复制到一个压模的表面制造出至少一个具有一个表面的压模；将该压模牢固地固定在一个注射铸造机上，其一块板在中心位置有孔成型部件，孔成型部件具有上直径和下直径，且其形状使得上直径大于下直径；将高温制盘材料注射到注射铸造机中；以及从注射铸造机中拔出盘介质。
本发明的更多功能和优点将在下面的说明中阐述，其中部分在说明中很明显，或者能在本发明的实践中学到。本发明的目标和其它优点将由下面的说明书、权利要求书以及附图指出的结构实现和达到。
附图说明
用于更好地理解本发明的附图组成本说明书的一部分，图示本发明的实施例，与说明书一起解释本发明的原理。
图1显示了传统压缩光盘(CD)的结构；
图2显示了传统数字式多功能光盘(DVD)的结构；
图3显示了传统高密DVD(HD-DVD)的结构；
图4和5分别显示了传统高密度DVD的正常放置和错误放置；
图6的局部视图显示了根据本发明的第一实施例的例如高密度光盘的结构；
图7和8分别显示了本发明的第一实施例的高密度光盘结构的正常和错误放置；
图9的局部视图显示了根据本发明的第二实施例的例如高密度光盘的结构；
图10和11分别显示了本发明中的高密度光盘结构的第二实施例的正常和错误放置；
图12显示了本发明中的高密度光盘结构的制造过程；
图13是制造本发明中的高密度光盘结构的光盘注射和铸造机的局部视图；
图14是根据本发明的第三实施例的例如高密度光盘结构的局部视图；以及
图15a至15c是本发明的高密度光盘结构的第三实施例的正常放置和错误放置，以及达到本发明的目的的传统CD或DVD在转盘结构上的放置。
具体实施方式
下面参照附图说明采用本发明的原理、特征和概念的实施例。
图6的局部视图显示了根据本发明的高密度光盘的第一实施例的结构。本发明中的高密度光盘的实施例，例如HD-DVD，与如图3中所示的传统HD-DVD具有相同的尺寸，亦即厚度1.2mm直径120mm，中心孔最大直径15mm以及围绕中心孔的夹持区直径44mm。而且，当图6中出现的HD-DVD正常放置在光盘设备中时，其含有凹陷图案的记录层将如前所述离光传感器的物镜至少约0.1mm。
但是，图6中的本发明的HD-DVD具有一个夹持区结构使得其中心孔对于一个想象的水平中心面“c”是不对称的。中心孔的内壁以相对于垂线“1”的一个角度“θ”倾斜。例如，中心孔的内壁从最大15mm的底部(记录层所在的一面)到最小内直径等于[15mm-2(D1)]的顶部(与记录层所在面相反的一面)逐渐减小。距离“D1”等于[t(tanθ)]，其中“t”是HD-DVD的厚度。
倾斜角“θ”优选处于30到60度。光盘设备中的转盘的主轴11放置HD-DVD20，其结构是外壁也以图6中所示的相同角度θ倾斜。
如果上述结构的光盘20如图7所示正常地放置在光盘设备的转盘的主轴11上，则转盘的具有倾斜外壁的主轴11将与具有倾斜内壁的中心孔均匀地贴合。结果，光盘20与传统光盘一样被正常夹持。
成功地夹住光盘20之后，将执行一个具有转盘电机12、电机驱动单元13和伺服控制器15的操作特征的传统的伺服控制操作，以匀速高速转动被正确夹住的光盘20。结果，执行一个聚焦伺服操作，通过在操作距离OD内上下移动光传感器14的物镜OL将激光束精确聚焦到记录层上。一旦激光束精确聚焦，就开始高密度凹陷图案的复制(或记录)。
但是，如果当前的光盘20被反置在如图8所示的转盘11的主轴11上，则主轴11和光盘20仅在光盘的中心孔直径最小[15mm-2(D1)]处接触。因此光盘20支在主轴11的中等高度处。亦即，主轴11和光盘20没有在光盘20的整个厚度t范围内均匀地贴合，因为主轴11没有完全插入光盘20的中心孔。结果，光盘20的表面上升高出正常位置一个间隙G1。
因此，尽管误置的光盘20以高速旋转时光传感器的物镜OL朝上移动最大距离以准确聚焦，物镜OL也将因为边缘间隙G1而不会与误置光盘20的表面碰撞。而且，因为记录层及其所含的高密度凹陷图案都较正常放置位置离物镜OL更远，聚焦操作将失败。结果误置的光盘将被判断为“无盘”。因为“无盘”的判断将使聚焦操作停止，因此避免了物镜OL和光盘20之间的碰撞。
图9的局部视图显示了例如本发明中的高密度光盘的第二实施例的结构。本发明中的高密度光盘的第二实施例30具有的夹持结构使得其中心孔的形状对于一个想象的经度方向的中心面c是不对称的。中心孔的内壁的一部分以相对于垂线1的一个角度θ倾斜。在这种实施例中，中心孔的内直径如图9所示从最大15mm的底部(记录层所在的一面)到最小内直径等于[15mm-2(D2)]的距离(t-d2)逐渐减小。距离“d2”是中心孔内直径恒定部分的深度。水平距离“D2”等于[(t-d2)(tanθ)]。当前光盘30顶部(与记录层所处的面相对)的中心孔更耐久，因为中心孔的顶边不如第一实施例中那么易于损坏。这归功于深度为d2的垂直面。
本实施例中的倾斜角θ优选处于30到60度。光盘设备中的转盘的主轴11上放置HD-DVD30，其结构是其外壁也以图9中所示的角度θ倾斜。
如果上述结构的光盘30如图10所示正常地放置在光盘设备的转盘的主轴11上，则转盘的具有倾斜外壁的主轴11将在整个距离(t-d2)内与内壁倾斜的中心孔均匀地贴合。结果，光盘30与传统光盘一样被正常夹住。
成功地夹住高密度光盘30之后，将执行一个具有转盘电机12、电机驱动单元13和伺服控制器15的操作特征的传统的伺服控制操作，以匀速高速转动被正确夹住的光盘30。结果，执行一个聚焦伺服操作，通过在操作距离OD内上下移动光传感器14的物镜OL将激光束精确聚焦到记录层上。一旦激光束精确聚焦，就开始高密度凹陷图案的复制(或记录)。
但是，如果当前的光盘30如图11所示被反置在主轴11上，则主轴11和光盘30仅在其中心孔直径最小[15mm-2(D2)]处接触。因此光盘30支在主轴11的中等高度处。亦即，主轴11和光盘20没有在光盘30的厚度(t-d2)范围内均匀地贴合，因为主轴11没有完全插入光盘30的中心孔。结果，光盘30的表面上升高出正常位置一个间隙G2。间隙G2将小于第一实施例中的误置光盘20的间隙G1。
因此，尽管误置的光盘30以高速旋转时光传感器14的物镜OL朝上移动最大距离以准确聚焦，物镜OL也将因为边缘间隙G2而不会与误置光盘30的表面碰撞。这类似于第一实施例的图8显示的情况。而且，因为记录层及其所含的高密度凹陷图案都较正常放置位置离物镜OL更远，聚焦操作将失败。结果误置的光盘将被判断为“无盘”。因为“无盘”的判断将使聚焦操作停止，因此避免了物镜OL和光盘30之间的碰撞。
图12和13显示了制造具有倾斜内壁的中心孔的高密度光盘的方法。图12显示了本发明中的光盘制造过程。根据图12的光盘制造过程，通过一个控制过程(S10)获得一个金属母盘。该金属母盘由一个其上形成记录信号的凹陷图案的电镀玻璃母盘加工得来。由该金属母盘制出几个压模(S11)。形成在金属母盘上的反映记录信号的凹陷图案被反向复制到每个压模的表面上。
参照图13，压模100被牢固地固定在注射铸造机(IMM)的顶板200的底部。IMM的底板300与顶板200紧密接合。然后，基底材料例如熔融的聚碳酸酯树脂通过入口400以高温注入IMM。然后，具有正确凹陷图案的光盘基底从固定在IMM中的压模100中产生。
IMM的顶板200的底部中心有一个凹的圆柱201，它具有以角度θ倾斜的外壁，以便产生一个具有以θ角倾斜的内壁的中心孔的高密度光盘。由凹圆柱201形成的光盘基底的这部分(具有与入口400相同的圆周)被垂直切掉以形成高密度光盘的中心孔。
下一步，一个将铝离子喷涂到基底的喷涂工艺使得光盘基底的凹陷图案侧被涂上铝反射底片(S13)。然后通过本领域中一般技术人员公知的方式比如旋转喷涂法或胶片粘结法在铝反射层上形成一个光传输层(也称为“保护层”)(S14)。
例如，在旋转喷涂法中，一种UV联结材料比如UV树脂被堆积在高速旋转的光盘基底的中央部分上。高速旋转产生离心力，瞬间将UV联结材料均匀地散布在反射层上。而且，UV联结材料被照射的紫外线固化。
一个相对的光盘板就被联结到所产生的光盘基底上，最终得到一个含有带θ角倾斜内壁的中心孔的高密度光盘。最后，对上述制造的高密度光盘执行各种质量控制测试比如确定光反射率等(S15)以保证质量。
此外，圆柱的外壁也可以构造成只有一部分是倾斜的，从而相应地制成带有部分倾斜的内壁的中心孔的高密度光盘。
圆柱的外壁还可以构造成至少有一级台阶，从而相应地制成带有台阶结构的内壁的中心孔的高密度光盘。
图14是本发明中的高密度光盘结构的第三实施例的局部视图。图15a至15c分别显示了图14中的当前光盘40的正常放置和错误放置位置，以及放置在带有具备接受第三实施例的高密度光盘的结构的主轴21的转盘上的CD或DVD。
本发明中的高密度光盘40的第三实施例具有一个夹持区，其结构是其中心孔相对一个想象的纵向中心面c不对称。在这种实施例中，被夹持区围绕的中心孔以距离H3和深度P3向内伸出阶梯。距离H3等于最大和最小内直径的差，而P3是自顶部(与记录层所在面相反)的深度。安装在光盘设备中的转盘的主轴21用于放置HD-DVD40，其结构是阶梯外壁以对应具有阶梯内壁的中心孔。
如果上述结构的光盘40如图15a所示正常地放置在光盘设备中的主轴或转盘21上，则具有阶梯外壁的主轴21将与具有阶梯内壁的的中心孔完全吻合以形成主轴21和光盘40之间的均匀贴合。结果，光盘40与传统光盘一样被正常夹住。但是，如果光盘40如图15b所示被反置在的主轴21上，则光盘40的最小内直径处首先挡住误置的光盘40，防止了主轴21和光盘40的中心孔的内壁之间完全均匀贴合。这是因为光盘40现在处在主轴的阶梯上。结果光盘40的表面比正常放置时高出了(t-P3)，其中t是光盘40的厚度。
在光盘40高出主轴21的搁置板(t-P3)的情况下，当误置的光盘40以高速旋转而光传感器14的物镜OL朝上移动最大距离以准确聚焦时，物镜OL会因边缘间隙(t-P3)而不与误置的光盘40的表面发生碰撞。而且，因为记录层及其所含的高密度凹陷图案都较正常放置位置离物镜OL更远，聚焦操作将失败。结果误置的光盘将被判断为“无盘”。因为“无盘”的判断将使聚焦操作停止，因此避免了物镜OL和光盘40之间的碰撞。
如图15c所示，传统的CD和DVD也能在旋转轴具有阶梯的转盘21上放置和被夹住，因为传统CD和DVD的中心孔的直径在整个厚度上是恒定不变的。
另外，上述实施例的光盘结构可以应用到除120mm高密度光盘之外的不同尺寸的盘包括80mm的迷你盘上。而且，高密度光盘的中心孔可以具有不同于上述实施例的不同形状。
不脱离本发明的精神和关键特征，本发明也可以应用到可写高密度光盘，与应用到只读高密度光盘一样。可选地，本发明还可以应用到其它任何类型的可写和只读盘介质。本领域的技术人员容易理解的是，可以进行各种修改和变体而不脱离本发明的精神和发明范围。因此其实施例也只作为示例而不是限制，本发明的范围将在权利要求书中指定而不是在上述说明中，在权利要求的等效的含义范围内的所有修改都将包括在本发明的权利要求中。
Claims (21)
1.一种用于存储数据的介质，包括：
一个盘，具有第一和第二表面，盘包括一个记录区和一个夹持区，并形成有一个中心孔以在其中容纳主轴，其中中心孔包括相应的第一和第二内直径，一个具有一定长度的内壁，以及一个中心；
在盘里共面设置的记录层，其特征在于，记录层更靠近盘的第二表面；以及
中心孔的形状相对于记录介质的共面的中心平面不对称，其中第一内直径小于第二内直径，使得在将盘的第一表面置于主轴上而插入盘时盘从主轴升起。
2.如权利要求1所述的介质，其特征在于，第一内直径小于15毫米，而第二内直径为15毫米。
3.如权利要求1所述的介质，其特征在于，中心孔内壁以主轴倾斜的角度倾斜，使得第二内直径等于第一内直径与2乘以内壁长度乘以倾斜角的正切的积的和。
4.如权利要求3所述的介质，其特征在于，倾斜角为30到60度。
5.如权利要求1所述的介质，其特征在于，具有一定长度的更靠近第二表面的内壁的一部分朝中心孔中心倾斜，而其它部分平行于与记录介质的平面垂直的平面。
6.如权利要求5所述的介质，其特征在于，第一内直径小于15毫米，而第二内直径为15毫米。
7.如权利要求5所述的介质，其特征在于，中心孔内壁的更接近第二表面的这部分以主轴倾斜的角度倾斜，使得第二内直径等于第一内直径与2乘以内壁倾斜部分长度乘以倾斜角的正切的积的和。
8.如权利要求7所述的介质，其特征在于，倾斜角为30到60度。
9.如权利要求1所述的介质，其特征在于，具有一定长度的更靠近第一表面的内壁的一部分水平凸向中心孔的中心，使得中心孔的内壁有台阶结构。
10.如权利要求9所述的介质，其特征在于，第一内直径小于第二内直径。
11.如权利要求10所述的介质，其特征在于，第一内直径小于15毫米，而第二内直径为15毫米。
12.一种用于光盘介质的记录和复制装置，该装置包括：
一个主轴，有一个表面和上、下直径，用于为光盘介质提供支撑，其中上直径小于下直径；
光盘介质，包括：
一个盘，具有第一和第二表面，盘包括一个记录区和一个夹持区，并形成有一个中心孔以在其中容纳主轴，其特征在于，中心孔包括相应的第一和第二内直径，一个具有一定长度的内壁，以及一个中心；
在盘里共面设置的记录层，其中记录层更靠近盘的第二表面：以及
中心孔的形状相对于记录介质的共面的中心平面不对称，使得在将盘的第一表面置于主轴上而插入盘时盘从主轴升起。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，主轴表面是倾斜的。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，倾斜角为30到60度。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，主轴表面至少有一级台阶，使得上直径小于下直径。
16.如权利要求12所述的装置，其特征在于，主轴的下直径为15毫米。
17.一种光盘介质的制造方法，包括以下步骤：
(a)准备一个在其上形成凹陷图案的母盘；
(b)通过使用母盘将母盘上的凹陷图案反向复制到压模的表面制造出至少一个具有一个表面的压模；
(c)将该压模牢固地固定在一个注射铸造机上，该注射铸造机的一块板在中心位置有孔成型部件，孔成型部件具有上直径和下直径，且其形状使得上直径大于下直径；
(d)将高温制盘材料注射到注射铸造机中；以及
(e)从注射铸造机中拔出光盘介质。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，孔成型部件的外壁是倾斜的。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，光盘记录介质的中心孔通过沿着将制盘材料注射到注射铸造机中的入口竖直切割所拔出的光盘记录介质的中心区域而形成。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，孔成型部件的外壁部分地倾斜。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，孔成型部件的外壁至少有一级台阶。
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