CN1503969A - 光盘及其保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于储存和检索数据的光盘，以及用于保护该光盘的系统和方法。该光盘在其一面或两面上有突起或凸出。当光盘被放置在一大体平的表面，如桌面上时，突起用作将光盘提高至该平表面之上的支座。所形成的间距或间隙有助于防止因平表面上的杂质或平表面上的瑕疵导致的光盘的损坏。该突起的尺寸被设计以提供光盘与平表面间的足够间隙，同时减小突起与光盘阅读器和驱动器部件之间的干扰。所述光盘还包括一个或多个尺寸与结构被设计的凹陷，以容纳另一光盘的突起，从而有利于光盘的堆叠。
Description
相关申请的参照
本申请要求申请日为2001年2月21日的美国临时专利申请No.60/270,434的权利。
技术领域
本发明涉及一种用于储存并检索数据的光盘和该光盘的保护方法。
背景技术
诸如激光唱盘(CDs)和数字激光视盘(DVDs)的光盘已成为储存和检索大量数字信息(数据)的可接受媒介。标准CDs和DVDs具有相同物理尺寸(12cm外径，1.2mm厚度)，但是它们的主要差别在于其所承载的数据量。标准CD能够储存多达约783兆字节的音频程序，而DVDs能够储存约4.38千兆字节(单面/单层DVD)和约15.9于兆字节(双面/双层DVD)之间的多媒体程序(照片，视频，音频等)。其它的光学储存盘包括只读光盘存储器(CD-ROMs)、可记录光盘(CD-R)、可记录数字化视频光盘(DVD-R)和可重写光盘(CD-RW)。尽管物理性质与CDs音频相似，但是CD-ROMs、CD-Rs和CD-RWs能够储存稍少些的数据(即少于约700兆字节)，因为各储存容量的一小部分被与增强纠错有关的文件系统和数据使用。
光盘的大储存容量归于其所表示数据的方式。对于CDs和单面DVDs，数字化处理过的(二进制)数据以被光滑区(面)分开的一系列显微坑被编码在盘上，上述光滑区限定了从盘中心向外盘旋的连续磁道。CDs上的相邻磁道相隔1600nm，最小的坑长度是830nm。DVD通过部分缩小相邻磁道之间的距离(740nm)及降低最小坑长度(400-440nm)而获得更大的储存容量。可记录光盘及可重写光盘使用相同的数据编码，除了CD-Rs和CD-RW上的“坑”分别被光敏有机染料层或光激晶体层上形成的“黑”点代替。
光盘阅读器(CD或DVD播放器，CD-ROM、CD-R或CD-RW驱动器等)利用激光拾音器和跟踪系统检索数据。在放音期间，激光拾音器集中激光束在旋转的光盘上，而跟踪系统将激光拾音器从光盘中心向外移动。光盘阅读器在数据检索期间调整光盘的角速度，于是单个磁道的坑和面以恒定的线速度通过激光束。光盘拾音器包括一检测所有从光盘上反射的光的检测器(例如光电二极管阵列)。击中面的激光以比击中坑(或黑点)的激光更高的光强反射，其中坑使光发生散射。光盘阅读器将所检测到的光强的时间变化转换成二进制数据流。
光盘具有相对简单，但精致的结构。例如，数字式影碟由一层或多层经注射成型法单独成形的塑料(例如光学级聚碳酸酯)组成。每层的表面上包含以显微坑和面的螺旋磁道为形式的已编码数据，而其另一面基本上是平的。在各层组装之前，DVD生产中用薄金属层来覆盖包含坑与面的表面。将成为DVD最外层的塑料层涂敷有半反光的金粉，而将成为最内层的塑料层涂敷有铝。金粉的使用使得激光拾取器能集中激光从DVD的最外层到达最内层。伴随塑料层的制备，其每层涂有丙烯酸清漆，压到一起，并固化形成盘。对于单面盘，标签被贴到非读面上(即聚碳酸酯层或包含坑和面的层的相对面)。音频CD和CD-ROMs以相似的方式被制作，但是包括层压到一金属薄膜和相对薄的丙烯酸层上的一单独的聚碳酸酯层。
比较诸如磁存储媒介等与之相竞争的技术，光盘在机械方面更坚固并且价格便宜。尽管有这些优点，但是光盘还有需改进之处。虽然聚碳酸酯塑料层有优良的光学特性并有很好的尺寸稳定性，但是它在操作时能够被刮伤，这可能损害储存于盘内的数据。例如，在将激光唱盘从其保护罩内取出后，使用者经常将其放置在比较硬的平面上，诸如桌面，而聚碳酸酯或可读面向下(标签面向上)。由于光盘很薄，使用者发现不沿桌面拉难以拿起CDs。在这么做时，桌面上的硬杂质和桌面上的瑕疵可能会刮伤、擦伤或磨损聚碳酸酯塑料层。同样，使用者经常将CDs堆起来以节省空间。但在处理CDs堆时，任何夹在每个CDs之间的污物粒子也可能损坏每个CDs的表面。虽然聚碳酸酯的光学特性和盘上的纠错文件有助于减少表面刮伤的影响，但是对CD表面的多次损害可能造成一些数据不可读。
本发明克服或至少减轻了一个或多个上述问题。
发明内容
本发明提供了一种在一面或两面上具有突起或凸出的光盘。当光盘被放置在诸如桌面的大致水平的表面上时，所述突起用作将整个光盘升高在平面之上的支座。所产生的间距和间隙能使使用者抓住并拿起光盘，而不需沿桌面拉曳光盘。此外，即使光盘被沿桌面拉动，上述间隙也有助于防止因桌面上的杂质或平面上的瑕疵而导致的光盘的损坏。该突起的尺寸被设计以提供光盘与平面间的充足间隙，同时防止或减少所述突起和光盘阅读器与驱动器组件之间的干涉。该突起的高度范围可高达约1mm，即约为标准光盘(CD)或数字视盘(DVD)的厚度，但是突起的高度通常约为标准CD或DVD厚度的一半(0.6mm)或小于其厚度。此外，该突起通常设置在光盘的预定非数据区—例如，在程序导出区或在箝位区和程序导入区之间—于是该突起不会干扰数据储存或检索。但是，如果该光盘缺乏已编码数据，通常所述突起可以放置在光盘的数据储存(程序)区。光盘还可以包括一个或多个尺寸与结构经过设计的凹陷以便容纳另一盘的突起，这样便于光盘的堆叠。
本发明还包括一种系统和保护用于储存和检索数据的光盘的方法。该系统包括一个或多个施加于光盘表面的突起或凸出。所述突起的尺寸和结构被设计以防止或减小对数据检索的干扰并且当光盘的表面放置在大致水平的表面上时，提供光盘表面与大致平的表面之间的间隙。同样，该方法包括在光盘的至少一个表面上提供一个或多个突起。与本发明的系统相类似，所述突起的尺寸和结构被设计以防止对数据检索的干扰并提供光盘与大致平的表面之间的间隙。所述突起可以在光盘的制作过程中被成形(即通过注模工艺)或可以通过焊接技术而被加到光盘表面。
附图简介
图1是光盘的仰视图，该盘具有保护其表面的突起或凸出；
图2显示沿图1中剖面线2的光盘的局部放大剖面图；
图3显示沿图1中剖面线3的光盘的局部放大剖面图；
图4显示放置在诸如桌面等平面上的两个光盘堆叠的侧视图；
图5显示具有间隙突起或凸出的光盘在光盘阅读器或播放器部件内的放置；
图6是光盘的仰视图，该光盘具有在制作完光盘后附加的突起或凸出；
图7显示沿图6中剖面线7的光盘的局部放大剖面图；
图8是光盘另一实施例的仰视图，该光盘具有不同物理特性的突起或凸出，所述物理特性包括形状、高度和方位。
具体实施方式
图1显示光盘10的仰视图，该光盘10具有用于保护光盘10免受损害(刮伤，擦伤，磨损等)的第一组突起或凸出12和第二组突起或凸出14。为清楚起见，我们根据标准音频激光唱片(CD)，较小程度上根据数字视盘(DVD)，来描述光盘10的不同实施例。但是，所公开的发明并不限于音频CDs和DVDs，而是适用于所有的用于储存和检索数据的光盘，包括只读光盘存储器(CD-ROMs)、可记录光盘(CD-R)、可记录数字化视频光盘(DVD-R)、可重写光盘(CD-RW)、高密度荧光多层(FMD)只读存储介质等等。
图1所示的光盘10由一对大致平行的第一表面16和第二表面18组成。如图1所示，第一表面16和第二表面18具有大体为圆形并同心的外边缘20和内边缘22，尽管光盘的外边缘可以假定为任何形状。如上文所述，数字化处理(二进制)过的数据在光盘10上被编码为被光滑区域(面)间隔开的显微坑(或黑点)序列，该光滑区域限定了从光盘10中心向外盘旋的连续磁道(或同心磁道)。在图1所示的实施例中，已编码的数据位于数据储存(程序)区24内，该区通过发射激光穿透大体透明的第一(底部)表面16而被访问。数据储存区24被导入区26和导出区28所限定，它们分别位于邻近第一表面16的内边缘22和外边缘20处。对于标准音频CD，导入和导出区分别始于半径23mm和58mm处，终于半径25mm和60mm处。导入区26通常包含主沟道内的数字寂静(无数据)，加之子码Q-沟道内的光盘目录表；导出区28通常不含数据。
正如图1所示，第一组12和第二组14突起被设置在光盘10的预写非数据区。因而，第一组突起12在导出区28内被设置在光盘的第一表面16上。同样，第二组突起14在箝位区30和导入区26之间被设置在光盘的第一表面16上。箝位区30通常指得是光盘10在放音或记录期间(参见图5)与光盘驱动机构相接触的部分。在标准的CDs和DVDs中，已知的作为堆积环32的突脊围绕光盘10的内边缘22并限定箝位区30的外径。在一些实施例中，第二组突起14可代替堆积环32。
图1所示的每组突起12、14由四个不连续的细长的突起12、14组成，虽然光盘内个别突起的数量和分布可以改变。图1所示的每组突起12、14均匀分布在导出区28内及邻近导入区26处，这有助于在放音和记录期间稳定(旋转的)光盘10。此外，每组突起12、14是相互偏移的，于是所有各第二突起14位于光盘10的中心和两相邻第一突起12所形成的角度的中间。后一种结构提供了一种更均匀的光盘10和其所放置的表面之间的间隙。因而，对于给定的突起组(例如第一组突起12)，人们经常希望这样设置突起，即任意两相邻突起间的角位移为约2π/n，其中n是该组突起的数目。此外，通常还希望偏离第一突起12和第二突起14，使得相邻的第一突起12和第二突起14之间的角位移是π/n弧度。这样，突起的重心紧靠光盘的旋转中心(即在其内边缘内)。
在其它实施例中，光盘10可以包括第一组突起12，但没有第二组突起14，或者可包括第二组突起14，但没有第一组突起12。此外，光盘10可以包括多过两组的突起(图8)。光盘可以使用具有任何希望形状的突起，包括球形截面、类球形截面、椭圆体截面、四面体截面、正方体截面、五面体截面和六面体截面等。除了图1所示的不连续突起12、14外，光盘还另有或可选择地包括一个或多个连续的突起，该突起确定光盘内边缘22的边界，类似于靠近箝位区30设置的堆积环32。但是，该连续的突起大体上大于堆积环32，于是当光盘10被设置在平表面上时，平表面与光盘10的底面16之间存在一间隙。
虽然通常希望将突起设置在预先限定的非数据区，但是突起或凸出也可以被设置在通常保留用作数据储存的区域。例如，突起可以设置在毗邻导出区28的数据储存区24内，只要该特定光盘在该区域不含数据。当所储存的数据量小于光盘的数据储存容量时经常是这种情况，因为CDs和单层DVDs在从导入区26盘旋向外伸出的磁道内编码数据。
通常，突起被粘加或成形到光盘10的第一表面16和第二表面18上。由于数据是通过第一(底)表面16读取，所以图1所示的光盘10在其第二(顶)表面18上没有设置突起。但是，对于双面DVDs，数据可通过基本透明的底表面和顶表面进行读取。而且，即使数据仅通过底表面被访问，但是由于保护金属反射层的丙烯酸层比聚碳酸酯层要薄得多，所以音频CDs、CD-ROMs、CD-Rs和CD-RWs的顶(标签)表面上的细小刮伤也能损害数据的完整性。
图1的光盘10在第二表面18上具有第一凹陷34和第二凹陷36，它们的尺寸被设计以容纳突起12、14。如图2和图3所示，它们显示了分别沿剖面线2和剖面线3的光盘10的局部放大剖面，凹陷34、36毗邻突起12、14设置，这有利于光盘的堆叠。突起12、14的高度大于凹陷34、36的深度，于是当堆叠时，相邻光盘之间会存在一间距或间隙。但是，需注意的是可能希望对凹陷34、36进行尺寸设计以便使相邻光盘之间的间隙为光盘10厚度的一小部分。还需注意的是图3所示突脊32的高度基本小于突起14的高度。
图4显示了两个光盘10的堆垛38的侧视图，所述光盘10放置在例如桌面的平面40上。虽然图4中未显示，光盘10也具有如图2和3中所示凹陷34、36。突起12、14和凹陷34、36使光盘10的堆垛38稳定，并减小相邻光盘10的可能损害其表面16和18的相对移动。图1中所示的每个突起12、14的高度彼此之间不会有太大变化，从而光盘10的第一表面16和桌子平面40之间的间距或间隙42大体是均匀的。由于凹陷34、36比突起12、14的高度浅，所以相邻光盘的各第一表面16和第二表面18之间的间距或间隙44小于光盘10和平面40之间的间隙42。尽管如此，相邻光盘10之间的间隙44也足以减小对表面16、18的损坏。
在图4所示的实施例中，各突起12、14的高度与光盘10的厚度相当(即约1mm)。但是，通常突起的尺寸被设计以提供光盘10与平面40之间的足够间隙，同时减小突起12、14与光盘阅读器和驱动器部件之间的干扰。对于激光唱盘和视盘而言，这相当于突起高度小于光盘厚度，更典型地，相当于突起的高度是标准CDs或DVDs厚度的约一半或小于它。
图5显示了光盘10’在光盘阅读器(播放器)46内的放置，所述光盘10’具有间隙突起或凸出。图5所示的光盘10’包括沿光盘10’外边缘20设置在第一表面16和第二表面18上的突起组12’。光盘阅读器46包括一光盘驱动器48，该驱动器48由马达50、台板54和圆柱形转轴56组成，所述马达50使光盘10’围绕位于中心的轴线52旋转，圆柱形转台56尺寸被设计以容纳光盘10’的内边缘(未显示)。光盘驱动器48还包括弹簧调整片58，其将光盘10’在箝位区30压紧到台板54上，从而在放音时固定光盘10’。光盘阅读器46还包括盘支架60和外壳62，为清楚起见，它们以截面形式显示。如图5所示，突起12’的尺寸被设计以防止与光盘阅读器46组件的干扰，所述组件包括光盘驱动器48、盘支架60和光盘阅读器外壳62。
图1至图5中所示的突起12、12’、14和凹陷34、36可以以多种方式被提供。例如，突起12、12’、14(及凹陷34、36)可以在光盘10、10’的制造过程中通过注射成型而形成。此外，突起12、12’、14或凸出可以在制造后被施加到光盘10、10’上。有用的施加方法包括粘接、热焊接、摩擦连接、压入连接等。在一些实施例中，突起12、12’、14可以用热固性或热塑性液体聚合物经化学交联或冷却而固化施加。在另一实施例中，突起12、12’、14可以由贴花釉或类似的自粘性减震材料施加。当光盘10、10’制造完后进行施加时，突起12、12’、14可以成套提供并由光盘使用者进行施加。
上市后，供应商也可以通过热冲压提供突起12、12’、14。例如，具有所需形状的加热工具(销，杆等)可以施压于图1至3所示光盘10的第二(顶)表面18上，从而在第二表面18和第一(底)表面16上分别形成凹陷34、36和相应的突起12、14。
图6是具有突起12”或凸出的光盘10”的仰视图，所述突起在光盘10”的制造后被施加。该突起12”通过压入配合或摩擦连接被固定在合适的地方。与图1所示突起12’相类似，突起12”位于光盘10”的导出区28内，但是从盘外边缘20稍微向外伸出。
图7所示是沿图6中剖面线7的局部放大截面，突起12”位于光盘10”的第一表面16和第二表面18上。每个突起12”由弹性材料制成并带有一凹槽64，凹槽64比光盘10”的厚度稍小。安装时，各突起12”夹在光盘10”外边缘20上并借助凹槽64的壁66和光盘10”的表面16、18之间的摩擦固定在合适的地方。
虽然在给定的光盘10、10’、10”上，图1至图7所示的突起组12、12’、12”、14、14’具有相似的形状、高度和方向，但是其它实施例可包括具有不同物理特性的突起组。
例如，图8是光盘10的仰视图，所述光盘在光盘10的第一(底)表面16上具有第一组12、第二组14”和第三组突起或凸出68。类似于图1所述的突起组12和14，第一组12和第二组14”突起在导出区28和邻近导入区26内分别均匀分布在圆环内。此外，每组突起12和14”彼此间相偏移，从而各第二突起14”位于光盘10的中心70与两相邻第一突起12所形成的射角的中间。虽然突起组12和14”都成形为椭圆体的一部分，但是它们的方向却不同。如图8所示，第一突起组12的每一个具有一纵向(较长)轴线72，该轴线72与包含第一突起组12中心的第一圆74基本相切。相反，第二突起组14的每一个具有一纵向轴线76，该轴线76与包含第二突起组14的中心的第二圆78基本正交。
除了方向不同外，光盘10包括具有不同高度和形状的突起。例如，第三突起组68的每一个被设置在光盘10的导出区28内，大约在两相邻第一突起12之间的中间。不像椭圆体形的第一组12和第二组14”突起，第三突起68的每一个具有球形剖面形状。而且，尽管第三组突起68具有相似的尺寸，但是它们的高度基本上小于第一组12和第二组14”突起的高度。例如，第一组12和第二组14”突起可能具有约等于标准CD或DVD厚度的一半的高度(例如，0.6mm)。相反，第三组突起68可能具有约等于标准CD或DVD厚度的四分之一的高度(例如，0.3mm)。
突起组12、14”、68之间在方向、形状和高度上的差异可能提供了优点。例如，较小的第三组突起68的使用允许第一组突起12有更大的间隔而不会很影响对第一表面16的保护。当光盘10放置在大体平的表面上时，其第一表面16面向该平面放置，第三组突起68有助于保持两个面之间的间隙—即使比第一组突起12提供了更小的间隙。第一组突起12所增加的间隔及第二组突起14”的径向定向，有助于减小带凹槽的光盘阅读器和驱动器与第一组12和第二组14”突起之间的干扰。突起12、14”和68可以使用上文所述方法中的任何一个被提供。例如，突起12、14”和68可以在光盘10的制造过程中通过注射成型法成形，或可以在光盘10制造后被施加到其上。
应当理解，上述说明书的意图是描述性的而非限制性。对于本领域技术人员而言很多实施例在其阅读上述说明书时是很清楚的。因而，本发明的范围不是仅由上述说明书确定的，而是还需参考所附的权利要求书，以及这些权利要求的等价物。所有专利、文章、参考的公开，包括专利申请和公布，如果有的话，应将其整体引用在此并可用于所有目的。
Claims (20)
1、一种用于存储和检索数据的光盘，该光盘包括：
具有内边缘和外边缘的第一和第二表面，至少该光盘的第一表面能够传输光线；
用于储存数据的区域，该区域位于第一和第二表面的内边缘和外边缘之间，数据可通过使光射透光盘的第一表面而被访问；
至少位于光盘第一表面上的一个或多个突起，该一个或多个突起的尺寸和结构被设计以减小对储存于光盘上的数据进行检索的干扰，当光盘放置于一个大体平的表面上并且光盘的第一表面面向所述大体平的表面时，在光盘的第一表面和所述大体平的表面之间提供一间隙。
2、如权利要求1所述的光盘，其特征在于：所述一个或多个突起在光盘的第一表面上位于数据储存区和光盘外边缘之间。
3、如权利要求1所述的光盘，其特征在于：所述一个或多个突起在光盘的第一表面上位于数据储存区和光盘内边缘之间。
4、如权利要求1所述的光盘，其特征在于：所述一个或多个突起在光盘的第一表面上位于数据储存区和光盘内外边缘之间。
5、如权利要求1所述的光盘，其特征在于：所述一个或多个突起位于邻近光盘外边缘的数据储存区。
6、如权利要求1所述的光盘，其特征在于：所述一个或多个突起位于预定的非数据区。
7、如权利要求1所述的光盘，其特征在于：所述一个或多个突起具有小于光盘厚度的高度。
8、如权利要求1所述的光盘，其特征在于：所述一个或多个突起具有大约等于或小于光盘厚度一半的高度。
9、如权利要求1所述的光盘，其特征在于：所述一个或多个突起是连续的并与光盘内边缘相切。
10、如权利要求1所述的光盘，还包括位于光盘第二表面上的凹陷。
11、如权利要求10所述的光盘，其特征在于：所述凹陷的尺寸和结构被设计以容纳所述一个或多个突起。
12、如权利要求1所述的光盘，还包括位于光盘第二表面上的一个或多个突起，该一个或多个突起的尺寸和结构被设计以减小对数据检索的干扰，当光盘放置在一个大体平的表面上并且该光盘的第二表面面向所述大体平的表面放置时，在光盘的第二表面与所述大体平的表面之间提供间隙。
13、一种用于保护光盘的系统，该光盘用于储存和检索数据，所述系统包括一个或多个施加到光盘表面上的突起，该一个或多个突起的尺寸和结构被设计以减小对数据检索的干扰，当光盘放置在一个大体平的表面上并且该光盘的表面面向该大体平的表面时，在光盘表面与所述大体平的表面之间提供间隙。
14、如权利要求13所述的系统，其特征在于：所述一个或多个突起是连续的并与光盘内边缘相切。
15、一种保护光盘的方法，该光盘用于储存和检索数据，所述方法包括：
至少在光盘的第一表面上提供一个或多个突起，该一个或多个突起的尺寸和结构被设计以减小对数据检索的干扰，当光盘放置在一个大体平的表面上并且该光盘第一表面面向所述大体平的表面时，在光盘第一表面与所述大体平的表面之间提供一间隙。
16、如权利要求15所述的方法，还包括通过注射成型法在光盘的第一表面上形成所述突起。
17、如权利要求15所述的方法，还包括通过连接在光盘的第一表面上施加突起。
18、如权利要求15所述的方法，还包括通过热冲压在光盘第一表面上形成突起。
19、如权利要求15所述的方法，还包括在光盘的第二表面上提供突起。
20、如权利要求15所述的方法，还包括通过注射成型法在光盘的第二表面上形成凹陷。
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