PL173341B1 - Optyczny nośnik danych w formie płyty i sposób wytwarzania wzorca szklanego do wytwarzania matryc do produkcji optycznego nośnika danych w formie płyty - Google Patents

Abstract

1. Optyczny nosnik danych w formie plyty do zapisu informacji binarnych, zapisanych w postaci serii rowków i obszarów plaskich, nastepujacych kolejno po sobie wzdluz spi- ralnej sciezki w gladkiej optycznej powierz- chni odniesienia, przy czym w zajem nie niezalezne dlugosci rowków i obszarów pla- skich uosabiaja zapisane wartosci binarne, odczytywane na zasadzie interferencji za po- moca zogniskowanej i prowadzonej po sciez- ce wiazki laserowej, znam ienny tym , ze wybrana ilosc obszarów plaskich jest uksz- taltowana jako plytkie, w porównaniu z gle- bokoscia rowków (21), wglebienia (23) w optycznej powierzchni odniesienia. F I G . 2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest optyczny nośnik danych w formie płyty i sposób wytwarzania wzorca szklanego do wytwarzania matryc do produkcji optycznego nośnika danych w formie płyty.

Znane są optyczne nośniki danych w postaci płyty dla informacji binarnych, zapisanych w postaci serii rowków i obszarów płaskich, następujących kolejno po sobie wzdłuż spiralnej ścieżki w gładkiej optycznej powierzchni odniesienia, przy czym wzajemnie niezależne długości rowków i obszarów płaskich uosabiają zapisane wartości binarne, odczytywane na zasadzie interferencji za pomocą zogniskowanej i prowadzonej po ścieżce wiązki laserowej.

Jednym z najbardziej znanych nośników danych powyższego rodzaju jest płyta kompaktowa, której zasadnicze właściwości są przedmiotem normy IEC 908 oraz publikacji Compact Disc Digital Audio System Description, czerwiec 1989, wydawca Sony Corp. i N. V. Philips. Płyta kompaktowa wykazuje między innymi następujące cechy: informacje są zapisane seryjnie w formie spiralnej ścieżki na gładkiej powierzchni odniesienia i odczytywane metodą odbicia za pomocą zogniskowanej wiązki laserowej. W płaszczyźnie gładkiej powierzchni odniesienia średnica ogniska jest równa szerokości ścieżki i wynosi około 1 gm. W obrębie ścieżki następują kolejno po sobie korytkowato wgłębione rowki, które w kierunku ścieżki i w kierunku promieniowym są oddzielone od siebie obszarami gładkiej powierzchni odniesienia. Obszary powierzchni odniesienia, leżące w kierunku ścieżki pomiędzy sąsiednimi rowkami, nazywane są obszarami płaskimi. Szerokość rowków wynosi mniej niż połowę szerokości ścieżki. Długości rowków i obszarów płaskich uosabiają zapisane na nośniku danych wartości binarne, mianowicie każde przejście w kierunku ścieżki pomiędzy rowkiem i obszarem płaskim, względnie pomiędzy obszarem płaskim i rowkiem jest odczytywane jako logiczna jedynka, natomiast pozostałe obszary, zarówno rowków, jak też obszarów płaskich są odczytywane jako logiczne zero. Do odczytu przejść służy, znana z niemieckiego opisu patentowego nr 22 08 379, zasada interferencji destrukcyjnej. Przy równomiernie odbijającej powierzchni płyty interferencja ta wykazuje optimum, jeżeli z jednej strony głębokość rowka odpowiada dokładnie jednej czwartej długości fali wiązki światła odczytującego, z drugiej zaś strony jedna połowa padającego światła ulega odbiciu na, otaczających dany rowek, obszarach gładkiej powierzchni odniesienia (łącznie z obszarami płaskimi), a druga połowa ulega odbiciu od dna rowka. Kolejne następowanie po sobie rowków i obszarów płaskich dałoby wówczas maksymalną modulację amplitudy odbitej wiązki światła. Nieodzownym założeniem dla bezdotykowego odczytu optycznego nośnika danych jest również uzyskanie sygnału śledzenia ścieżki z odbitej części wiązki światła odczytującego. Sygnał śledzenia ścieżki jest jednak przy głębokości rowka λ/4 równy 0, zaś przy głębokości rowka równej λ/8 osiąga maksimum.

W związku z powyższym ani w płycie kompaktowej, ani w żadnym innym, pracującym na tej samej zasadzie odczytu, optycznym nośniku danych nie można zrobić użytku z głębokości rowka λ/4, optymalnej dla odzyskania sygnału informacyjnego. Głębokość rowków wynosi raczej około 0,225 λ. W płycie kompaktowej z przezroczystego poliwęglanu o współczynniku załamania n = 1,46, która jak wiadomo, jest odczytywana na wskroś przez przezroczysty poliwęglan, i przy powszechnie przyjętej długości fali wiązki laserowej równej 780 nm, a więc przy długości fali w poliwęglanie równej 534 nm, głębokość rowków wynosi 120 nm.

Z niemieckiego opisu wyłożeniowego nr 41 21 505 znany jest dalszy rozwój optycznego nośnika danych opisanego wyżej typu, którego celem jest uproszczenie wytwarzania nośnika przez dopuszczenie większych tolerancji głębokości rowków, zwłaszcza zaś umożliwienie skrócenia taktów pracy wtryskarki użytej do formowania nośnika danych, bez naruszenia kompatybilności tego nośnika danych względem nośników opisanego na wstępie rodzaju. W tym celu w udoskonalonym nośniku danych, zamiast następujących po sobie kolejno rowków i obszarów płaskich zastosowany jest ciągły rowek o modulowanej głębokości, który zawiera pierwsze obszary o większej głębokości, odpowiadające rowkom, i drugie obszary o mniejszej głębokości, odpowiadające obszarom płaskim, oraz położone pomiędzy nimi schodkowymi przejściami. Głębokość pierwszych obszarów jest przy tym dokładnie równa wspomnianej wartości optymalnej, wynoszącej jedną czwartą długości fali wiązki światła odczytującego, natomiast głębokość drugich obszarów wynosi około jednej szesnastej długości tej fali.

Z brytyjskiego zgłoszenia patentowego nr 2 250 626 A znany jest optyczny nośnik danych w formie płyty, zawierający wstępnie sformatowane ścieżki, w których zapisane są rowki uosabiające informację. Aby uzyskać wzór makroskopowy, wstępnie sformatowane ścieżki mogą być, odpowiednio do zamierzonego wzoru, przesunięte o mały wymiar w kierunku promieniowym z zadanego kierunku ścieżki.

173 341

Optyczny nośnik danych w formie płyty, zawierający wstępnie sformatowane ścieżki, w których zapisane są rowki uosabiające informację, znany jest także z europejskiego zgłoszenia patentowego nr 0 520 251 A. Głębokość rowków wynosi jedną czwartą długości fali światła odczytującego, zaś głębokość pozostałego obszaru wstępnie sformatowanej ścieżki, to jest głębokość obszarów płaskich, wynosi jedną szesnastą długości fali światła odczytującego.

Wśród nośników danych niniejszego rodzaju bardzo dużą popularność, a co za tym idzie, znaczenie ekonomiczne, zyskała sobie zwłaszcza płyta kompaktów a. Producenci płyt stoj ą coraz częściej przed problemem nielegalnych kopii i towarów pirackich. Sposób wytwarzania takich optycznych nośników danych stał się tymczasem ogólnym stanem techniki i został dobrze opanowany, w związku z czym ani handel, ani tym bardziej użytkownik nie ma możliwości rozróżnienia wyrobów pirackich od wyrobów oryginalnych.

Zadaniem wynalazku jest zatem wyposażenie opisanego wyżej nośnika danych w formie płyty w bardzo trudne do podrobienia, trwałe oznakowanie (o zasadniczo dowolnej postaci i wielkości), które byłoby wyraźnie rozpoznawalne przy użyciu środków optycznych. Zadaniem wynalazku jest także opracowanie sposobu wytwarzania wzorca szklanego do wytwarzania matryc, umożliwiającego produkcję tak oznakowanego optycznego nośnika danych w formie płyty.

Optyczny nośnik danych w formie płyty do zapisu informacji binarnych, zapisanych w postaci serii rowków i obszarów płaskich, następujących kolejno po sobie wzdłuż spiralnej ścieżki w gładkiej optycznej powierzchni odniesienia, przy czym wzajemnie niezależne długości rowków i obszarów płaskich uosabiają zapisane wartości binarne, odczytywane na zasadzie interferencji za pomocą zogniskowanej i prowadzonej po ścieżce wiązki laserowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wybrana ilość obszarów płaskich jest ukształtowana jako płytkie, w porównaniu z głębokością rowków, wgłębienia w optycznej powierzchni odniesienia.

Korzystnie ukształtowane w postaci wgłębień obszary płaskie, następujące kolejno po sobie wzdłuż ścieżki i/lub sąsiadujące ze sobą w kierunku promieniowym, tworzą wzór makroskopowy.

Korzystnie ukształtowane w postaci wgłębień obszary płaskie mają przekrój w kształcie litery U, a ich szerokość odpowiada w przybliżeniu szerokości rowków.

Korzystnie ukształtowane w postaci wgłębień obszary płaskie mają profil przekroju w formie litery V, a ich szerokość jest mniejsza niż szerokość rowków.

Korzystnie głębokość ukształtowanych w postaci wgłębień obszarów płaskich wynosi mniej niż 30% głębokości rowków.

Sposób wytwarzania wzorca szklanego do wytwarzania matryc do produkcji optycznego nośnika danych w formie płyty do zapisu informacji binarnych, zapisanych w postaci serii rowków i obszarów płaskich, następujących kolejno po sobie wzdłuż spiralnej ścieżki w gładkiej optycznej powierzchni odniesienia, przy czym wzajemnie niezależne długości rowków i obszarów płaskich uosabiają zapisane wartości binarne, odczytywane na zasadzie interferencji za pomocą zogniskowanej i prowadzonej po ścieżce wiązki laserowej, w którym to sposobie warstwę lakieru światłoczułego na wzorcu szklanym naświetla się w obszarze wytwarzanych rowków prowadzoną wzdłuż ścieżki wiązką laserową, po czym wywołuje wzorzec szklany, otrzymując rowki w naświetlonych miejscach warstwy lakieru światłoczułego, a następnie stosuje się znaną technikę powielania do wytwarzania optycznego nośnika danych w postaci płyty jako repliki wzorca szklanego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że warstwę lakieru światłoczułego naświetla się wiązką laserową także w części wybranych obszarów płaskich, kształtując te obszary płaskie w postaci płytkich wgłębień w optycznej powierzchni odniesienia, przy czym natężenie wiązki laserowej w wybranych obszarach płaskich zmniejsza się do wartości, która w obrębie niezbędnej do odczytu powierzchni nośnika danych wynosi co najwyżej 50% wartości natężenia wytwarzania rowków, zaś poza tą powierzchnią leży pomiędzy uwarunkowaną technicznie wartością minimalną i wartością natężenia wytwarzania rowków.

Nieoczekiwanie okazało się, że niezależnie od liczby obszarów płaskich, przeniesionych w ten sposób z optycznej powierzchni odniesienia, kompatybilność takiego nośnika danych pozostanie nie naruszona nawet wówczas, gdy głębokość rowków wyniesie 0,225 λ zamiast 0,25 λ. Wynalazek daje zatem producentowi możliwość opatrzenia każdego nośnika danych

173 341 oznakowaniem w postaci pewnej liczby obszarów płaskich w kształcie płaskich wgłębień, bez jakichkolwiek dodatkowych nakładów podczas procesu produkcyjnego. Oznakowanie to może być w skrajnym wypadku tak małe, a więc obejmować tak mało obszarów płaskich, że widoczne jest jedynie przy użyciu mikroskopii elektronowej, a nawet wówczas, o ile kontrola ma nie być nadmiernie czasochłonna, miejsce umieszczenia oznakowania musi być znane.

Oczywiście obszary płaskie, zagłębione w optycznej powierzchni odniesienia i służące do oznakowania nośnika danych, nie muszą też następować bezpośrednio po sobie w kierunku ścieżki, mogą być więc również rozdzielone więcej niż jednym rowkiem oraz znajdującym się między tymi rowkami, normalnym obszarem płaskim. Ponadto nie wszystkie wgłębione obszary płaskie muszą mieć jednakową głębokość. Wprost przeciwnie, głębokości te mogą być nieregularne lub zróżnicowane według zadanego wzoru.

Inna nieoczekiwana korzyść polega na tym, że wgłębione obszary płaskie, ukształtowane według wynalazku, choć wchodzą w optyczną powierzchnię odniesienia jedynie na ułamek długości fali wiązki światła odczytującego, dają w rezultacie efekty, które są spostrzegane wizualnie nawet przy oświetleniu rozproszonym białym światłem (na przykład światłem dziennym), a przy wystarczająco dużej liczbie tak ukształtowanych miejsc płaskich, także okiem nieuzbrojonym. Stąd też w jednym z przykładów wykonania wynalazku wgłębione obszary płaskie, następujące po sobie w kierunku ścieżki i/lub sąsiadujące ze sobą w kierunku promieniowym, tworzą wzór makroskopowy. Wzór ten wyróżnia się z pozostałej powierzchni nośnika danych, zależnie od kąta padania światła i kąta obserwacji, odmiennym odcieniem szarości analogicznie do tak zwanego znaku wodnego. Jest rzeczą oczywistą, że tak utworzony wzór wizualny może mieć dowolny kształt, a więc może odtwarzać na przykład nazwę lub znak producenta, tytuł zarejestrowanego materiału programowego lub temu podobne.

Zasada płytkości wgłębionych obszarów płaskich, służących do oznakowania, oraz ograniczenie ich głębokości dotyczą sytuacji, gdy wykonane w ten sposób oznakowanie leży w obrębie powierzchni nośnika danych, niezbędnej do jej odczytu. Poza tak zwanym obszarem programowym powierzchnia ta obejmuje, na przykład na płycie kompaktowej, dodatkowy obszar doprowadzania oraz dodatkowy obszar wyprowadzania. Powierzchnie nośnika danych, leżące poza tymi obszarami, są nieistotne dla przebiegu odczytu, a tym samym dla prawidłowego funkcjonowania urządzenia odtwarzającego. Nie mają tam więc zastosowania powyższe ograniczenia głębokości użytych do oznakowania, specjalnych obszarów płaskich, wgłębionych w optyczną powierzchnię odniesienia. Oznacza to, że w przypadku rowków i obszarów płaskich, znajdujących się poza potrzebną do odczytu powierzchnią nośnika, głębokość obszarów płaskich, wgłębionych w optycznej powierzchni odniesienia, jest dowolna, co umożliwia takie jej zoptymalizowanie, że oznakowanie silnie kontrastuje z pozostałą powierzchnią nośnika pamięci, dzięki czemu może być bardzo łatwo dostrzeżone okiem nieuzbrojonym.

Sposób według wynalazku umożliwia, za pomocą typowych operacji pośrednich, wytwarzanie optycznego nośnika danych z zaproponowanym oznakowaniem.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia płytę kompaktową, zaopatrzoną w oznakowanie CD, w widoku z góry, zaś fig. 2 - topografię powierzchni, na przykład w miejscu X na fig. 1, w widoku perspektywicznym, przy 600-krotnym powiększeniu.

Płyta kompaktowa, przedstawiona na fig. 1 jedynie jako przykład optycznego nośnika danych, ma w trzech miejscach, również przykładowe, podobne do znaku wodnego, oznakowanie CD, które na ogólnie lustrzanej powierzchni przedstawia się jako inny (ciemniejszy) odcień szarości. Zależnie od kąta obserwacji widoczne są wszystkie trzy oznakowania równocześnie, względnie tylko jedno lub dwa.

Na figurze 2 przedstawiona jest topografia powierzchni w widoku perspektywicznym od strony tłoczonej. Widoczne ścieżki są ponumerowane (dowolnie) wzdłuż lewej krawędzi. Fragmenty ścieżek 1 do 6, które wskutek znacznego powiększenia wydają się liniowe, a makroskopowo następują jednak po sobie spiralnie, ukazują kolejność rowków 21 i obszarów płaskich 22 o różnej długości, odpowiednio do zapisanych w przedstawionym fragmencie informacji binarnych. W przypadku obszarów płaskich 22 chodzi, innymi słowy, o obszary optycznej powierzchni odniesienia, należące do danej ścieżki.

173 341

Na ścieżkach 7 do 10 natomiast - w przedstawionym tu fragmencie - obszary płaskie są, w porównaniu z głębokością niezmienionych rowków 21, ukształtowane jako płytkie wgłębienia 23 w optycznej powierzchni odniesienia. Widać tu, że tak ukształtowane obszary płaskie mają profil przekroju w formie litery U i są tylko nieznacznie węższe niż rowki 21. Jeżeli rowki 2l i obszary płaskie 22 względnie 23 nie są wykonane znaną metodą laserooptyczną/fotograficzną, lecz są na wzorcu nacięte za pomocą rylca, to zarówno rowki 21, jak też obszary płaskie 23 stanowią w przekroju negatyw kształtu rylca, mają więc odpowiednio przekrój w kształcie litery V. Wskutek ich niewielkiej głębokości, wynoszącej zazwyczaj mniej niż 20% głębokości rowków, obszary płaskie mają z konieczności znacznie mniejszą szerokość niż (nie przedstawione) rowki.

Na niniejszym przykładzie wykonania płyty kompaktowej według fig. 1 na obszarach powierzchni, na których jest umieszczone, podobne do znaku wodnego oznakowanie CD, obszary płaskie 23 są ukształtowane w postaci płytkich wgłębień, natomiast na wszystkich innych obszarach powierzchni zachowane są zwykłe obszary płaskie 22. Jeżeli, zamiast tu wybranego, makroskopowego oznakowania CD, optyczny nośnik danych w formie płyty miałby być zaopatrzony w ukryte oznakowanie, którego obecności nie można stwierdzić gołym okiem, czy nawet za pomocą mikroskopu świetlnego, wystarczy tu jedynie odpowiednio zmniejszyć liczbę obszarów płaskich 23 według wynalazku i umieścić je w miejscu znanym tylko producentowi nośnika. Ponadto konwencjonalne obszary płaskie 22 i ukształtowane według wynalazku obszary płaskie 23 mogą następować kolejno po sobie w obrębie tej samej ścieżki, przy czym kolejność ich następowania uosabia informację binarną.

Punktem wyjścia do wytwarzania przedstawionego wyżej optycznego nośnika danych w formie płyty jest z reguły wzorzec szklany, który powleka się światłoczułym lakierem i naświetla wiązką laserową wzdłuż spiralnej ścieżki. Tam, gdzie warstwa lakieru światłoczułego została naświetlona, po wywołaniu wzorca szklanego powstają rowki. Jeżeli teraz należy zapisać obszary płaskie 23 według wynalazku, wówczas w odpowiednich miejscach natężenie naświetlającej wiązki laserowej zmniejsza nie do zera, lecz do wartości, wynoszącej kilkadziesiąt procent wartości natężenia wytwarzania rowków.

FIG.2

21 23

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Optyczny nośnik danych w formie płyty do zapisu informacji binarnych, zapisanych w postaci serii rowków i obszarów płaskich, następujących kolejno po sobie wzdłuż spiralnej ścieżki w gładkiej optycznej powierzchni odniesienia, przy czym wzajemnie niezależne długości rowków i obszarów płaskich uosabiają zapisane wartości binarne, odczytywane na zasadzie interferencji za pomocą zogniskowanej i prowadzonej po ścieżce wiązki laserowej, znamienny tym, że wybrana ilość obszarów płaskich jest ukształtowana jako płytkie, w porównaniu z głębokością rowków (21), wgłębienia (23) w optycznej powierzchni odniesienia.
2. 2. Optyczny nośnik danych według zastrz. 1, znamienny tym, że ukształtowane w postaci wgłębień (23) obszary płaskie, następujące kolejno po sobie wzdłuż ścieżki i/lub sąsiadujące ze sobą w kierunku promieniowym, tworzą wzór makroskopowy.
3. 3. Optyczny nośnik danych według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ukształtowane w postaci wgłębień (23) obszary płaskie mają przekrój w kształcie litery U, a ich szerokość odpowiada w przybliżeniu szerokości rowków (21).
4. 4. Optyczny nośnik danych według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ukształtowane w postaci wgłębień (23) obszary płaskie mają profil przekroju w formie litery V, a ich szerokość jest mniejsza niż szerokość rowków (21).
5. 5. Optyczny nośnik danych według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że głębokość ukształtowanych w postaci wgłębień (23) obszarów płaskich wynosi mniej niż 30% głębokości rowków (21).
6. 6. Sposób wytwarzania wzorca szklanego do wytwarzania matryc do produkcji optycznego nośnika danych w formie płyty do zapisu informacji binarnych, zapisanych w postaci serii rowków i obszarów płaskich, następujących kolejno po sobie wzdłuż spiralnej ścieżki w gładkiej optycznej powierzchni odniesienia, przy czym wzajemnie niezależne długości rowków i obszarów płaskich uosabiają zapisane wartości binarne, odczytywane na zasadzie interferencji za pomocą zogniskowanej i prowadzonej po ścieżce wiązki laserowej, w którym to sposobie warstwę lakieru światłoczułego na wzorcu szklanym naświetla się w obszarze wytwarzanych rowków prowadzoną wzdłuż ścieżki wiązką laserową, po czym wywołuje wzorzec szklany, otrzymując rowki w naświetlonych miejscach warstwy lakieru światłoczułego, a następnie stosuje się znaną technikę powielania do wytwarzania optycznego nośnika danych w postaci płyty jako repliki wzorca szklanego, znamienny tym, że warstwę lakieru światłoczułego naświetla się wiązką laserową także w części wybranych obszarów płaskich, kształtując te obszary płaskie w postaci płytkich wgłębień w optycznej powierzchni odniesienia, przy czym natężenie wiązki laserowej w wybranych obszarach płaskich zmniejsza się do wartości, która w obrębie niezbędnej do odczytu powierzchni nośnika danych wynosi co najwyżej 50% wartości natężenia wytwarzania rowków, zaś poza tą powierzchnią leży pomiędzy uwarunkowaną technicznie wartością minimalną i wartością natężenia wytwarzania rowków.