CN200976266Y - 一种多阶只读光盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及多阶只读光盘，该多阶只读光盘具有多种记录坑，多种记录坑的、沿记录坑的宽度方向的纵截面为多阶任意形状，不同阶数的记录坑的纵截面的面积各不相同。另外，还可以对多阶只读光盘的游长进行限制。本实用新型提供的游程长度受限的多阶只读光盘及其制法结合了多阶技术和游长受限编码的优点，在不改变激光波长和光学数值孔径的情况下，能显著提高只读光盘存储容量和数据传输率，与目前的只读光盘系统保持了最大的兼容性。

Description

一种多阶只读光盘

技术领域

本实用新型涉及一种数字存储技术的存储介质，更具体而言，涉及一种采用多阶数字存储技术的新型只读光盘。

背景技术

现有的数字光盘产品都是将信息转换成二进制数据，并将二进制数据以某种调制方式与存储介质记录符的两种不同物理状态相对应，实现数据存储，这类存储方式称为二值存储。目前的只读光盘存储技术所采用的都是二值存储方式，根据反射光光强的高低来判断当前所对应的位置是“坑”(Pit)或者“岸”(Land)，每个记录单元上可以记录两个状态数，也就是正好对应1位(bit)的信息。

多阶存储技术是相对二值存储提出的。如果将数据流调制成M进制数据(M＞2)，并将调制后的M进制数据与记录介质的M种不同物理状态相对应，即可实现M阶存储。M阶存储在一个信息记录斑的位置上可以存储log₂(M)比特数据，因此当M大于2时，每个记录单元上可以记录超过1比特的信息，并且数据传输率同时得到了提高。多阶存储是在不改变激光波长和光学数值孔径的情况下，能显著提高存储容量和数据传输率的一种新型技术。因此多阶存储系统与目前的光存储系统具有很好的兼容性。

最基本的多阶只读光盘的例子是坑深调制的多阶方案，又称为PDM(Pit-Depth Modulation)。其原理是，对于只读光盘，按照标量衍射理论，反射光的光强与光盘的记录坑点深度有着对应关系：从坑深为0开始，随着坑深的增加，反射光的光强随之减弱，在坑深为激光波长的1/4处，反射光光强达到极小值。利用了记录坑点深度与反射光强的这一关系，设置不同的坑深变化，即可实现多阶光盘存储。但光盘坑深的阶数过多，将导致很多技术问题，如盘片复制，信号检测等。因此，单纯靠增加坑深的阶数来提高只读光盘的存储容量受到较大的限制。

目前多阶光盘存储的编码都是采用幅度调制的方案，尚未发掘编码技术上的潜力。而常规的二值存储光盘都采用游程长度(简称游长)受限的编码方案，即RLL(Run Length Limited，游长受限)编码。RLL是指光盘所存储的通道序列满足以下条件：在该序列的两个‘1’之间最少有d个‘0’，最多有k个‘0’。d和k这两个参数分别规定了可能出现在序列中的最小和最大的游长。参数d控制着最高传输频率，因此可能影响序列通过带限信道传输时的码间串扰。在二进制数据传输中，通常希望接收到的信号是能够自同步的。同步通常利用一个锁相环来再现。锁相环依照接收到的波形的跳变来调整检测时刻的相位。最大游程参数k确保适当的跳变频率以满足读取时钟同步的需要。

RLL编码相对于幅值调制编码而言，可以提高存储容量。在二值存储中，采用RLL编码，可以在一个最小记录符上存储超过1bit的信息，因此RLL编码在光存储中得到了普遍应用。比如用于CD的EFM编码(d＝2，k＝10)和用于DVD的EFM+编码(d＝2，k＝10)。DVD由于采用了RLL编码，获得了1.5(bit/最小记录符)的存储密度。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的至少一个缺陷，本实用新型的目的在于提供一种在不改变激光波长和光学数值孔径的情况下，能显著提高存储容量和数据传输率的一种新型存储技术只读光盘。

该只读光盘采用游长受限的多阶存储技术，可在阶数较少的多阶只读光盘中获得较高的存储容量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多阶只读光盘，该多阶只读光盘具有多种记录坑(多个记录坑)，记录坑的纵截面为多阶任意形状，不同阶数(阶数不同)的记录坑的纵截面的面积各不相同，记录坑的纵截面的面积满足下式：

S＝∫h(x)dx，

其中，S表示记录坑的纵截面的面积，x表示记录坑宽度方向的坐标，h(x)表示记录坑的纵截面上的坑深分布函数，积分区域为记录坑的整个纵截面。

在上述多阶只读光盘中，坑纵截面的面积S由母盘刻录激光的功率决定。

在上述多阶只读光盘中，其游长(Run Length，游程长度，简称游长)是受限的，也可称之为游程长度受限(Run Length Limited)，在多阶只读光盘的通道序列中，两个非“0”数据之间最少有d个“0”，最多有k个“0”，其中，k、d均为整数，k大于等于d，d大于等于0，参数d确定了可能出现在通道序列中的最小游长，参数k确定了可能出现在通道序列中的最大游长。

在上述多阶只读光盘中，每个记录符的存储容量为log₂M比特数据，其中，M是大于2的整数，表示记录坑的阶数。

在上述多阶只读光盘中，不同阶数的记录坑的深度不同，不同阶数的记录坑的宽度相同；或者，不同阶数的记录坑的宽度不同，不同阶数的记录坑的深度相同；或者，不同阶数的记录坑的宽度不同，不同阶数的记录坑的深度也不同。

根据本发明的多阶只读光盘：在多阶只读光盘上，坑纵截面为以下三种情形之一：

1)等高多阶梯形，记录坑的深度相等，而宽度并不相同；

2)不等高多阶梯形，记录坑的宽度和深度并不相同；

3)多阶任意形，记录坑形状并不固定，坑纵截面的面积可用S来定量表示：S＝∫h(x)dx，其中，h(x)为坑纵截面上的坑深分布函数，x表示记录坑宽度方向的坐标，积分区域为整个记录坑。

本发明光盘的外观物理规格将遵循实用与兼容的原则，所以盘片直径75mm-122mm，数据记录区域的盘片厚度为0.55mm-1.30mm。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面将参考附图进行说明根据本实用新型的具体实施例，在附图中：

图1示出多阶RLL编码写入信号波形示意；

图2a示出记录坑纵截面为等高多阶梯形的多阶RLL只读光盘复制过程的俯视图；

图2b示出记录坑纵截面为等高多阶梯形的多阶RLL只读光盘复制过程的纵截面图；

图3a示出记录坑纵截面为不等高多阶梯形的多阶RLL只读光盘复制过程的俯视图；

图3b示出记录坑纵截面为不等高多阶梯形的多阶RLL只读光盘复制过程的纵截面图；

图4a示出记录坑纵截面为多阶任意形的多阶RLL只读光盘复制过程的剖面图；

图4b示出记录坑纵截面为多阶任意形的多阶RLL只读光盘复制过程的记录坑纵截面。

图5示出母盘为光刻胶材料的4阶RLL只读光盘实施例的示意图(俯视图)

图6示出用于制作根据本实用新型的多阶只读光盘的方法的流程图

具体实施方式

在光盘的制作过程中，通常先制作母盘，制作母盘的步骤包括：在玻璃基片上涂上一层母盘光刻胶，使用母盘刻录系统对母盘进行刻录，使光刻胶曝光，进行显影，制作出母盘。然后，以此母盘为模具，使用玻璃盘溅镀机对玻璃基片进行溅镀(喷镀工艺)，镀上一层较薄的金属层，然后镀上相对较厚的金属层，获得金属的负像副盘，即可用作注塑复制的压模(Stamper)。最后，使用压模模压生成光盘。

该多阶只读光盘的母盘刻录是通过改变刻录激光的功率来实现的。获得不同功率的刻录激光有两种方案：方案1)对半导体激光器，可以通过调节激光器的驱动电流来获得不同输出功率；方案2)对气体激光器，可以通过改变声光(或电光)调制器的调制幅度，来获得不同输出功率。不同的激光功率可以分别刻录出不同的多阶记录坑：

1)等高多阶梯形多阶记录坑；

2)不等高多阶梯形记录坑；

3)任意形多阶记录坑。

在控制刻录激光功率的同时，还通过调节曝光时间来获得不同游程长度的多阶记录坑，从而实现游程长度受限的多阶只读光盘。调节母盘刻录的曝光时间同样可有两种方案：方案1)对半导体激光器，可以通过调节激光器驱动电流的脉冲宽度来获得不同曝光时间；方案2)对气体激光器，可以通过改变声光(或电光)调制器的调制脉冲宽度，来获得不同曝光时间。

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

本发明提出的游长受限的多阶只读光盘母盘的具体实现方案为：对于一种多阶信号，采用不同的刻录激光功率，可分别刻录出不同的多阶记录坑：

1)等高多阶梯形多阶记录坑，记录坑的深度相等，而宽度并不相同；

2)不等高多阶梯形记录坑，记录坑的深度和宽度均不相同；

3)任意形多阶记录坑，不同阶数的记录坑的纵截面的面积各不相同。

在获得多阶RLL母盘后，以此母盘为模具，经过喷镀工艺，获得金属的负像副盘，即可用作注塑复制的压模(Stamper)，以此Stamper作为压模，通过注塑模压，就可以复制出多阶RLL的只读光盘。此复制过程见图2a-b、图3a-b、以及图4a-b。

下面将通过实施例进一步说明本实用新型的内容，但本实用新型内容不受限于实施例所述：

根据本发明提出的游程长度受限的多阶只读光盘技术，我们设计了4阶RLL只读光盘，其示意图见图5。首先将二进制的用户数据通过纠错编码后生成的二进制序列输入到4阶RLL调制编码器，生成4阶(d，k)序列，这里我们选取(d＝2，k＝10)。

该序列通过[a(n-1)+b(n)]mod 4＝a(n)运算生成控制母盘刻录的写入信号波形，其中a(n)是第n个序列的写入电平，b(n)是4阶RLL序列中第n个数据，M是多阶光盘的阶数。例如，图中写入信号波形第4个序列的电平a(4)为0，而4阶RLL序列的第5个数据b(5)＝2，通过模预算(0+2)mod4＝2，可获得写入信号波形第5个序列的电平a(5)为2。

在此写入信号波形的控制下，写入激光刻录出等高多阶梯形多阶记录坑，记录坑的深度相同，而宽度并不相同。

参看图5，写入信号波形同时还控制着这些多阶记录坑的游程长度。在获得4阶RLL母盘后，以此母盘为模具，经过喷镀工艺，获得金属的压模(Stamper)，以此压模Stamper作为压模，通过注塑模压，就可以复制出4阶RLL只读光盘。

采用常规只读光盘的读出系统对4阶RLL只读光盘进行读取。读出信号的幅值决定于记录坑的阶次，读出信号的长度决定于不同阶次记录坑的游程长度。根据此读出波形，通过以下的模运算，就可将写入的多阶(d，k)序列恢复。

$b\left(n\right)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;a},\mathrm{\&Delta;a}\&GreaterEqual;0\\ \mathrm{\&Delta;a}+M,\mathrm{\&Delta;a}<0\end{array}\right.,$ 其中Δa＝a(n-1)-a(n)

例如，图中读出波形的第4个电平a(4)＝3，第5个电平a(5)＝1，通过模运算2＝(3-1)，即可推算出b(5)＝2，这正与写入的(d，k)序列中第5个数据吻合。

通过图5的整个过程就实现了多阶RLL只读光盘的数据生成、母盘刻录、复制及信号读取的全过程。

通过上述，本发明总结出了多阶只读光盘的制作方法，如图6所示。

图6示出了根据发明的用于制作多阶只读光盘的方法的流程图。该方法包括如下顺序步骤：

步骤601，将二进制的用户数据通过纠错编码和多阶调制编码形成多阶编码序列，生成控制母盘刻录的写入信号；

步骤602，用写入信号控制激光器输出的刻录激光的功率，对母盘盘片进行刻录，生成多阶只读母盘；

步骤603，以多阶只读母盘为模具，复制出金属制的压模；以及

步骤604，使用压模，通过注塑模压复制出多阶只读光盘。

综上，本实用新型提出的游程长度受限的多阶只读光盘及其制作方法结合了多阶技术和RLL编码的优点，在不改变激光波长和光学数值孔径的情况下，能显著提高只读光盘存储容量和数据传输率，与目前的只读光盘系统保持了最大的兼容性。采用RLL编码方案降低了对多阶只读光盘阶数的要求，有利于只读光盘的复制和读出信号的检测。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.多阶只读光盘，其特征在于，所述多阶只读光盘具有多种记录坑，所述记录坑的纵截面为多阶任意形状，不同阶数的记录坑的纵截面的面积各不相同，所述记录坑的纵截面的面积满足下式：

S＝∫h(x)dx，

其中，S表示所述记录坑的纵截面的面积，x表示记录坑宽度方向的坐标，h(x)表示所述记录坑的纵截面上的坑深分布函数，积分区域为所述记录坑的整个纵截面。

2.根据权利要求1所述的多阶只读光盘，其特征在于，不同阶数的记录坑的深度不同。

3.根据权利要求1所述的多阶只读光盘，其特征在于，不同阶数的记录坑的宽度不同。

4.根据权利要求1所述的多阶只读光盘，其特征在于，不同阶数的记录坑的宽度不同，不同阶数的记录坑的深度也不同。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的多阶只读光盘，其特征在于，所述记录坑沿宽度方向的纵截面为等高的多阶梯形。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的多阶只读光盘，其特征在于，所述记录坑沿宽度方向的纵截面为不等高的多阶梯形。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的多阶只读光盘，其特征在于，所述记录坑沿宽度方向的纵截面为任意形状。

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