CN1331126C - 高密度盘 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种设定为在保持高记录/重现特性的同时在相同的驱动器中保证兼容性的具有数据区的高密度盘。该高密度盘具有中心孔、夹紧区、记录有用户数据的数据区、位于数据区内侧的导入区和位于数据区外侧的导出区。在高密度盘中，其中，中心孔的直径为15mm，夹紧区的外径在20-26mm的范围内。并且，数据区的内径在35-40mm的范围内。由此，在仍使用传统盘驱动器的同时，可以减小高密度盘的尺寸，增加记录容量。

Description

高密度盘
本申请是发明名称为“高密度盘”、申请日为2002年7月5日、申请号为02127518.1、申请人为三星电子株式会社的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种高密度盘，更具体的说，涉及这样一种高密度盘：在其上的数据区被设定为在保持高记录/重现特性和记录容量的同时在相同的驱动器中保证兼容性。
背景技术
通常，光盘广泛用作以非接触方式记录/重现信息的光拾取装置的信息记录介质。光盘根据其信息记录容量被分为致密盘(CD)和数字通用盘(DVD)。这里，具有小于等于65mm直径的小型盘(MD)也可以添加到上述分类中。
这些光盘可以进一步分为只读光盘如CD-ROM(只读存储器)以及DVD-ROM，和可记录光盘如CD-RW和DVD-RAM。
CD有1.2mm厚，由聚碳酸脂(PC)形成。CD由具有780nm波长的激光二极管重现，并在120mm外径的单面上具有1.6μm的道距和650MB的记录容量。
在DVD的情况下，具有0.6mm厚度的聚碳酸脂加强面附着在具有0.6mm厚度的基底上，由此形成了1.2mm的厚度，从而使DVD与CD-ROM驱动器兼容。当DVD为120mm直径的单面盘时，记录容量达到4.7GB。而具有记录容量为9.4GB的双面DVD由两张0.6mm的盘组合形成。DVD由波长为650nm的激光二极管和具有0.65NA的物镜重现，并具有大约0.74μm的道距。而且，具有80mm直径的DVD具有1.47GB的记录容量，相当于两张CD的记录容量。
另外，高密度盘，也就是HD-DVD，在120mm直径的单侧表面上具有大约25GB的记录容量。HD-DVD由波长为400nm的激光二极管和0.85NA的物镜记录和/或重现，并具有大约0.3μm的道距。并且，具有80mm直径的HD-DVD具有大约7.8GB的记录容量。
同时，HD TV需要可以记录和/或重现135分钟的HD电影的盘。尽管还没有标准化，但是HD盘需要在具有120mm直径的单面上记录和/或重现大约23GB或更多容量的记录容量。
CD和DVD的规格如表1所示。
【表1】
CD  DVD
盘直径(mm) 120  120
盘厚度(mm) 1.2  1.2
信息基底厚度(mm) 1.2  0.6
道距(μm) 1.6  0.74
最小凹坑尺寸(μm) 0.83  0.4
激光波长(μ m) 780  635/650
物镜的NA(NA) 0.5  0.65
单面盘容量(GB) 0.65  4.7(1.47)
图1示出了盘1如CD或DVD的结构。参考附图，高密度盘1可以分为中心孔10、用于将高密度盘1容纳在后面所述的重现驱动器转盘(图2的标号63)上的夹紧区20、数据开始记录的导入区30、用于记录用户数据的数据区40和数据区40结束的导出区50。
只是重现的数据，如高密度盘1的尺寸、将要读取的表面的轨道数目或复制保护信息，可以记录在导入区30内。数据区40是用户可以记录和/或重现信息的区域。并且，与高密度盘相关的其它信息记录在导出区50。附图标记25表示形成堆积环(未示出)的区域，用以避免由于当盘注入步骤所制造的盘堆积时盘表面的接触而引起的生产率的降低。
图2示出了盘1的卡盘装置。这里，高密度盘1的卡盘装置包括用于旋转高密度盘1的主轴电机60、固定在主轴电机60的转轴上的其上安放有高密度盘1的转盘63和相对于转盘63紧密压紧高密度盘1的夹紧部件65。由于高密度盘1紧密压紧并固定在转盘63和夹紧部件65之间，因此，当高密度盘1由主轴电机60旋转时，没有高密度盘1的颤抖，信息可以被重现。
从转盘63的中心突出的突出部分63a插入到高密度盘1的中心孔10内。磁体64设置在转盘63或夹紧部件65上，以使高密度盘1由磁体64的磁力固定。这里，高密度盘1接触夹紧部件65的区域是夹紧区20。
在传统的CD或DVD中，当整个盘的外径(φt)为120mm或80mm时，中心孔的尺寸规定直径(φh)为15mm。并且，夹紧区20的外径规定直径(φc)为大约32.7mm。
对于CD或DVD来说，导入区30各具有46-50mm的直径或45.2-48mm的直径。数据区40的内径(φd)为48.2mm。在DVD+RW的情况下，导入区30的内径(φi)规定为44.0mm。对于具有120mm直径的盘来说，导出区50的外径(φoe)达到117mm。对于具有80mm直径的盘来说，导出区50的外径(φoe)达到78mm。
然而，当盘的全径很小时，例如，盘的全径(φt)为64mm时，如果在CD或DVD内用户数据开始的位置(φd)被设定为直径为48.2mm的位置处，那么数据记录容量将不足。另外，如果上述规定应用在全径为50mm的盘上，基本上将不存在数据区。如果形成小于15mm中心孔，以补偿不足的数据区，则将产生与全径为120mm或80mm盘的盘驱动器的兼容性问题。
这里提供了一种减小夹紧区20的尺寸以保证盘的记录容量的方法。然后，由于夹紧区20的直径(φc)限制在33.0mm的范围内，以致难于保证与盘驱动器兼容并同时增加记录容量。夹紧区20的尺寸由盘的歧离因数、主轴电机60的转数或盘的夹紧力决定。由于夹紧区20减小时盘的振动特性劣化，因此，减小夹紧区20存在一定限制。目前，大多数用于CD-ROM或DVD-RAM的主轴电机60具有小于等于28.0mm的外径，转盘63的外径小于等于30.0mm，其满足了盘的夹紧区的尺寸，即，直径为小于等于33.0mm。
由于高密度盘如CD或DVD很大，因此，用于高密度盘的驱动器也因而变大，难于携带。首先考虑到轻便性，必须使用具有较小直径的高密度盘。当盘的直径减小时，记录容量减小，从而使数据不能被充分记录。并且，记录的重复受到限制，灵活的编辑也由此受到限制，其妨害了数据数值的增加。由此，需要制定高密度盘的新规格，从而在保证高密度记录容量的同时小型盘可以在相同的驱动器中兼容地记录/重现。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种小型而高密度的盘，其可以在保证高密度记录容量的同时兼容用于传统的盘驱动器内。
因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种高密度盘，具有：直径为15mm的中心孔，夹紧区，记录有用户数据的数据区，位于数据区内侧的导入区，和位于数据区外侧的导出区，其中，数据区的内径在35-40mm的范围内，夹紧区的外径在20-26mm的范围内。
在本发明中，最好导入区的内径在33-36mm的范围内。
在本发明中，最好数据区的内径在35-40mm的范围内。
在本发明中，最好当数据区的内径在36mm时，其外径在39-40mm的范围内。
在本发明中，最好当数据区的内径在40mm时，其外径在42-48mm的范围内。
在本发明中，高密度盘最好具有至少一个透明基底和至少一个记录层，透明基底的厚度为小于等于0.2mm。
在本发明中，数据区和导出区之间的边界最好在62-64mm的范围内。
在本发明中，数据区和导出区之间的边界最好在76-79mm的范围内。
在本发明中，数据区和导出区之间的边界最好在116-119mm的范围内。
在本发明中，最好将一金属片插入到中心孔中。
在本发明中，高密度盘最好具有纹迹和槽迹，可以在纹迹和槽迹的至少一个上执行记录过程。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高密度盘，具有：直径为大于等于10mm的中心孔，夹紧区，记录有用户数据的数据区，位于数据区内侧的导入区，和位于数据区外侧的导出区，其中，数据区的内径在35-40mm的范围内。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高密度盘，具有：直径为大于等于10mm的中心孔，夹紧区，记录有用户数据的数据区，位于数据区内侧的导入区，和位于数据区外侧的导出区，其中，夹紧区的直径在23-26mm的范围内，导入区的直径在33-36mm的范围内。
附图说明
本发明的上述目的和优点通过参考附图对优选实施例的描述将更加明显，其中：
图1是传统光盘的透视图；
图2是高密度盘夹紧在盘驱动器内的状态的横截面图；
图3是由夹紧力产生的FRF RMS数值随高密度盘的夹紧区的尺寸改变的曲线图；
图4是由夹紧力产生的第一谐振频率随高密度盘的夹紧区的尺寸改变的曲线图；
图5A、5B和5C是改变高密度盘的夹紧力的同时由夹紧区的尺寸决定的振幅随主轴电机的旋转频率改变的曲线图；
图6A、6B和6C是改变高密度盘的夹紧区的尺寸的同时由旋转速度决定的振幅随主轴电机的旋转频率改变的曲线图；
图7A、7B和7C是改变高密度盘的旋转速度的同时由夹紧区的尺寸决定的振幅随主轴电机的旋转频率改变的曲线图；
图8是根据本发明的高密度盘的平面图；
图9是根据本发明优选实施例的高密度盘的横截面图；
图10是根据本发明的高密度盘的部分横截面图；
图11是根据本发明另一优选实施例的高密度盘装载在盘驱动器内的状态横截面图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述根据本发明的高密度盘。
参考图8，根据本发明的高密度盘包括中心孔100、夹紧力施加到其上的夹紧区110、记录有用户数据的数据区130、靠近数据区130内侧的导入区120和靠近数据区130外侧的导出区140。这里数据的记录从导入区120开始。
当中心孔100的直径为dH时，dH可以设定为大于等于10mm。考虑到传统盘驱动器的兼容性，中心孔100的直径最好设定为15mm。夹紧区220的尺寸减小到最小值，以确保盘的高密度记录容量。然而，即使当夹紧区10的尺寸减小时，也必须保持或提高盘的记录和/或重现特性。主要由夹紧区的尺寸影响的记录和/或重现特性是盘旋转期间盘的振动特性。也就是说，随夹紧区的增加，可以确保更多的数据区。然而，盘的振动特性劣化，从而使盘的记录和/或重现特性受到坏的影响。因此，为了设定最佳夹紧区110，盘旋转期间盘的振特性随夹紧区110的尺寸、施加到夹紧区110上的夹紧力和盘旋转速度的改变被测量出来。
FRF RMS、第一谐振频率和振幅相应于夹紧区110的外径dC为20＜dC＜23、23＜dC＜26和26＜dC＜29的情况随将夹紧力分别改变为2.5N、3.5N和4.5N时被测定。FRF(频率响应函数)RMS示出了输出加速度相应于输入加速度的RMS(均方根)，以表明盘旋转期间全部振动的总和。并且，主轴电机(图2的60)的旋转频率为20Hz、60Hz或100Hz的情况也被测定。相应于夹紧区110的直径分别为20＜dC＜23、23＜dC＜26和26＜dC＜29的情况的检测结果如表1、2和3所示。
【表2】
夹紧区  旋转频率 测量值      2.5N        3.5N        4.5N
阻尼 盘 阻尼 盘 阻尼 盘
20＜dC＜23 20Hz 第一谐振频率 29.3  102.6  29.6  113.9  29.6  109.7
振幅 5.8  3.9  5.8  3.7  5.7  4.5
FRF RMS 27.4  26.4  27.4
60Hz 第一谐振频率 29.8  115.0  30.1  121.7  29.3  119.4
振幅 6.1  5.5  6.0  5.4  5.7  6.5
FRF RMS 28.4  28.3  29.0
 100Hz 第一谐振频率 29.3  136.4  29.6  140.4  29.6  137.7
 振幅  6.2  5.4  6.0  6.2  6.1  6.4
 FRF RMS  30.8  32.4  31.9
【表3】
夹紧区  旋转频率 测量值      2.5N        3.5N        4.5N
阻尼  盘  阻尼  盘  阻尼  盘
23＜dC＜26 20Hz 第一谐振频率 29.8  110.7  29.8  117.2  30.4  115.0
振幅 5.5  4.5  5.6  4.2  5.7  5.1
FRF RMS 27.0  26.1  27.4
60Hz 第一谐振频率 30.1  120.6  31.0  127.7  30.1  124.1
振幅 6.2  5.6  6.0  5.4  6.3  7.9
FRF RMS 29.6  28.7  30.8
100Hz 第一谐振频率 29.8  144.4  30.1  147.2  30.1  143.1
振幅 6.0  6.1  5.9  8.4  6.0  8.3
FRF RMS 31.3  31.5  33.3
【表4】
夹紧区  旋转频率 测量值        2.5N        3.5N        4.5N
阻尼  盘  阻尼  盘  阻尼  盘
26＜dC＜29 20Hz 第一谐振频率 29.3  115.0  29.6  121.7  29.3  119.4
振幅 5.4  4.5  5.2  4.35  5.3  4.1
FRF RMS 26.3  26.0  25.9
60Hz 第一谐振频率 31.0  126.5  30.4  128.9  29.8  132.6
振幅 5.5  7.4  5.6  5.7  5.7  4.8
FRF RMS 28.4  28.3  29.0
100Hz 第一谐振频率 29.3  150.0  29.0  153.0  29.3  151.5
振幅 6.6  6.3  6.5  7.1  6.6  8.3
FRF RMS 38.6  35.9  37.2
图3是在检测的结果中当盘的旋转频率为60Hz(3600r.p.m)时关于夹紧区110的直径分别为20＜dC＜23、23＜dC＜26和26＜dC＜29的情况的测量的FRF数值曲线图。并且，图4是当盘的旋转频率为60Hz(3600r.p.m)时相应于夹紧区110的直径分别为20＜dC＜23、23＜dC＜26和26＜dC＜29的情况第一谐振频率的改变的曲线图。在上述检测中，夹紧力被设定在盘在使用的旋转速度下不滑动或脱离的范围内。
根据影响盘的振动特性的测量结果，即使在夹紧区的外径减小到20-29mm的范围内时，振动特性也不会受到强烈影响。参考图3，FRF RMS的测量数值显示出相应于夹紧区110的改变基本上没有显著的不同，并且当夹紧力为3.5N时该数值较高。并且，参考图4，随着夹紧区尺寸的减小，盘的第一谐振频率轻微降低。可以看出，相应于夹紧力的改变，测量结果几乎没有差别。根据上述测量结果，FRF RMS数值和盘的第一谐振频率强烈影响了主轴电机的旋转频率，但是在相同的旋转频率下没有受到夹紧区尺寸改变的影响。这种改变量几乎不影响高密度盘的记录/重现特性。
下面，作为对高密度盘振幅的检测，从信号扫描振动激励得到的振幅在5-10KHz的频率范围内相对于相同夹紧区和相同主轴电机的旋转速度而被测定。测量结果显示在以夹紧力显示的曲线图中。图5A、5B和5C分别示出了20＜dC＜23、23＜dC＜26和26＜dC＜29的情况。特别的，大约100Hz的光盘第一谐振频率处的放大部分在每张附图内示出。可以看出，相应于夹紧力的改变，测量结果没有实质上的不同。
下面，从信号扫描振动激励得到的振幅在5-10KHz的频率范围内相对于相同夹紧区和相同主轴电机的旋转速度由夹紧区的尺寸示出。图6A示出了旋转速度为1200r.p.m.并且夹紧力为3.5N的情况。图6B示出了旋转速度为3600r.p.m.并且夹紧力为3.5N的情况。图6A示出了旋转速度为6000r.p.m.并且夹紧力为3.5N的情况。这里，大约100Hz的光盘第一谐振频率处的放大的部分在每张附图内示出。可以看出，相应于夹紧区的改变，测量结果没有实质上的不同，振幅在允许范围内。
下面，从信号扫描振动激励得到的振幅在5-10KHz的频率范围内相对于相同夹紧区和相同主轴电机的旋转速度由夹紧区的尺寸示出。图7A示出了夹紧区的尺寸为20＜dC＜23并且夹紧力为3.5N的情况。图7B示出了夹紧区的尺寸为23＜dC＜26并且夹紧力为3.5N的情况。图7C示出了夹紧区的尺寸为26＜dC＜29并且夹紧力为3.5N的情况。这里，FRF的测量数值相对于盘旋转速度的改变显示出微小的差别。然而，该差别是由光记录/重现装置的盘旋转速度引起的，而不是由于夹紧区和夹紧力的不同而引起的。由此，基于上述测试结果，夹紧区110的外径(dC)可以被设定在20-26mm的范围内，最好23-26mm。因此，导入区120开始的内径(dI)和数据区130开始的内径(dD)可以分别减小到33-36mm和35-40mm。通过共同使用这些条件，作为数据区130和导出区120之间的边界的数据区130的外径(dO)被限制在62-64mm、76-79mm或116-119mm，以实现具有全径为65mm、80mm或120mm的高密度盘。
下面，将详细描述本发明的优选实施方式。
如图8所示，根据本发明的第一优选实施方式的高密度盘101包括中心孔100、夹紧区110、导入区120、用户数据区130和导出区140。中心孔100的直径(dH)为15mm。夹紧区110的直径(dC)为23-26mm。导入区120的直径(dI)为33-36mm。数据区130的直径(dD)为36-116mm。导出区140的直径(dO)为116-118mm。盘101的全径(dT)为120mm。
这里，非记录区115设置在夹紧区110和导入区120之间，其具有堆积环(未示出)，以避免由于当盘注入步骤所制造的盘堆积时盘表面的接触而引起的生产率的降低。
图9示出了高密度盘的剖面图。参考附图，高密度盘包括至少一个透明基底55和至少一个记录层157。透明基底155的厚度(t)可以小于等于0.2mm。特别的，当透明基底155的厚度为0.1mm时，考虑到与用于记录和/或重现传统CD或DVD的相同驱动器的兼容性，具有1.1mm厚度的聚碳酸脂盘用作加强板，从而使盘具有1.2mm的厚度。作为制造0.1mm透明基底的方法，这里提供了在具有1.1mm厚度的聚碳酸脂盘上执行旋涂以具有0.1mm厚度的方法和通过UV硬化合成0.1mm厚度的薄层的方法。该盘可以是相变盘或磁光盘。
并且，如图10所示，纹迹L和槽迹G形成在透明基底155和记录层157中至少一个上。数据可以记录在至少一个纹迹L和槽迹G上。也可以在透明基底155和记录层157上实现多层记录。作为增加高密度盘的记录密度的方法，这里提供了缩小轨道之间的间距即道距的方法和减小最小标记长度(MML)的方法。
然而，道距或MML可以相应于纠错码(ECC)和调制的设计而改变。例如，当数据记录在纹迹L和槽迹G上时，道距为小于等于0.6μm，MML为小于等于0.22μm。当数据记录在槽迹G上时，道距为小于等于0.35μm，MML为小于等于0.22μm。并且，具有0.85NA的物镜和具有400nm波长的激光二极管用在光拾取器(未示出)中，以记录和/或重现高密度盘。
当数据在上述条件下记录在根据本发明第一实施方式的高密度盘上时，就只有一面记录的单面盘来说，可以保证25GB的记录容量。
根据本发明第二优选实施方式的高密度盘101包括中心孔100、夹紧区110、导入区120、用户数据区130和导出区140。中心孔100的直径(dH)为15mm。夹紧区110的直径(dC)为23-26mm。导入区120的直径(dI)为33-36mm。数据区130的直径(dD)为36-76mm。导出区140的直径(dO)为76-78mm。盘101的全径(dT)为80mm。
在这种情况下，物镜的NA、激光二极管的波长、道距和最小标记长度与上述实施例中所采用的相同。就单面来说，可以保证7.8GB的记录容量。由此，根据本发明的高密度盘的记录容量与具有相同直径的传统盘相比可以显著增加。
根据本发明第三优选实施方式的高密度盘101包括中心孔100、夹紧区110、导入区120、用户数据区130和导出区140。中心孔100的直径(dH)为15mm。夹紧区110的直径(dC)为23-26mm。导入区120的直径(dI)为33-36mm。数据区130的直径(dD)为35-40mm。当数据区130的内径(dD)为36mm时，外径(dO)可以在39-40mm范围内。当数据区130的内径(dD)为40mm时，外径(dO)可以在42-48mm范围内。
中心孔的直径(dH)最好为15mm。夹紧区110的直径(dC)为23-26mm。导入区120的直径(dI)为33-36mm。数据区130的直径(dD)为36-42mm。导出区140的直径(dO)为42-44mm。盘101的全径(dT)为45mm。这里，当光拾取器的物镜NA为0.85时，激光二极管的波长为400nm。纹迹和槽迹记录方法中的道距小于等于0.6μm，最小标记长度小于等于0.22μm，就单面盘来说，可以保证650GB的记录容量。
因此，可以保证具有45mm的全径(dT)的小型盘并且同时具有大约650MB的记录容量，该记录容量是传统CD的记录容量。
根据本发明的第一到第三优选实施方式的高密度盘的规格如表5所示。
【表5】
规格
盘直径(mm) 120  80  45
导出区(mm) 116-118  76-78  42-44
数据区(mm) 36-40  36-76  36-42
导入区(mm) 33-36  33-36  33-36
夹紧区(mm) 23-26  23-26  23-26
中心孔(mm) 15  15  15
记录容量(GB) 25  7.8  0.65
波长(nm) 400  400  400
物镜的NA(NA) 0.85  0.85  0.85
道距(L/G，/G记录)(μm) 0.3/0.325  0.3/0.325  0.3/0.325
最小标记长度(L/G，/G记录)(μm) 0.214/0.197  0.213/0.197  0.213/0.197
同时，当盘安装在转盘(图2的标号63)上时，转盘63的突出部分63a插入到中心孔100内，以使盘稳定装载。然而，如图11所示，金属片150可以插入到中心孔100内。在这种情况下，由于磁体164设置在转盘163上，磁体164附着在金属片150上，因此，盘可以稳定安装在转盘63上。当盘容纳在转盘163内时，盘被夹紧部件165下压，以使盘固定。当金属片150设置在盘的中心孔100内时，由于不需要提供具有附加金属部件的夹紧部件165，因此盘驱动器装置可以很小巧。这里，附图标记160代表主轴电机。
根据本发明的高密度盘使得盘的中心孔直径为15mm，可以兼容地用在传统的光盘驱动器中，并新规定了夹紧区和数据区，在保持盘的记录和/或重现特性的同时保证了盘的记录容量。由此，通过减小高密度盘尺寸的同时使用传统的盘驱动器实现了高密度记录容量和轻便性。

Claims (9)

1.一种高密度盘，具有：直径为15mm的中心孔，夹紧区，记录有用户数据的数据区，位于数据区内侧的导入区，和位于数据区外侧的导出区，其中，数据区的内径在35-40mm的范围内，夹紧区的外径在20-26mm的范围内。
2.根据权利要求1所述的盘，其中，当数据区的内径为36mm时，数据区的外径在39-40mm的范围内。
3.根据权利要求1所述的盘，其中，当数据区的内径为40mm时，数据区的外径在42-48mm的范围内。
4.根据权利要求1所述的盘，其中，作为数据区和导出区之间的边界的数据区的外径在62-64mm的范围内。
5.根据权利要求1所述的盘，其中，作为数据区和导出区之间的边界的数据区的外径在76-79mm的范围内。
6.根据权利要求1所述的盘，其中，作为数据区和导出区之间的边界的数据区的外径在116-119mm的范围内。
7.根据权利要求1到3之一所述的盘，其中，一金属片插入到中心孔中。
8.根据权利要求1到3之一所述的盘，其中，高密度盘具有至少一个透明基底和至少一个记录层，透明基底的厚度为小于等于0.2mm。
9.根据权利要求1到3之一所述的盘，其中，高密度盘具有纹迹和槽迹，在纹迹和槽迹的至少一个上执行记录。
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