專利名稱：高密度信息存儲(chǔ)光盤及其讀取裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于高密度信息存儲(chǔ)的光盤及其讀取裝置和方法。特別是涉及利用不同發(fā)光光譜特性的組合式記錄介質(zhì)產(chǎn)生的特征光譜，實(shí)現(xiàn)單一記錄點(diǎn)信息存儲(chǔ)量高于1比特功能的裝置，屬于高密度信息存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域。
從磁盤、光盤的發(fā)展過程來(lái)看，提高記錄密度的主要途徑是通過不斷減小記錄點(diǎn)的尺寸。但因受到讀寫裝置中有關(guān)激發(fā)探測(cè)單元(光盤為激光束、磁盤為讀寫頭)的實(shí)際尺寸或物理效應(yīng)的限制，記錄點(diǎn)的尺寸不能無(wú)限地減小下去。目前實(shí)驗(yàn)室中利用近場(chǎng)掃描探針技術(shù)可以將記錄點(diǎn)尺寸減小至20nm左右，這可能是記錄點(diǎn)的最小尺寸。
雖然現(xiàn)有光盤或磁盤的記錄介質(zhì)不同，但它們?cè)趩蝹€(gè)記錄點(diǎn)記錄的信息均為二進(jìn)制數(shù)0或1，也就是單點(diǎn)記錄的信息為一比特，這一特點(diǎn)使提高單盤面記錄密度的途徑僅限制在通過減小單元記錄點(diǎn)的尺寸方面。另一種實(shí)現(xiàn)高密度信息存儲(chǔ)的方式是將信息的記錄形式從現(xiàn)在的二維拓展為三維。例如，利用某些光學(xué)晶體的光折變效應(yīng)記錄全息圖形圖像，包括二值的或有灰階的圖像信息，可實(shí)現(xiàn)三維多重體全息存儲(chǔ)，獲得極高的存儲(chǔ)容量。但是全息存儲(chǔ)同現(xiàn)有技術(shù)及工藝的結(jié)合存在一定的困難，因此勢(shì)必造成較高的記錄成本。
三、技術(shù)內(nèi)容1、技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、兼容性強(qiáng)、信息存儲(chǔ)量大的高密度信息存儲(chǔ)光盤及其讀取裝置和方法。2、技術(shù)方案本實(shí)用新型的高密度信息存儲(chǔ)光盤，由基片、信息記錄層、封裝層所組成，在基片的上面為信息記錄層，在信息記錄層的上面為封裝層，其特征在于信息記錄層中的每個(gè)記錄點(diǎn)由兩種或兩種以上的不同發(fā)光特性的記錄介質(zhì)混合而成，每一種記錄介質(zhì)代表一位二進(jìn)制的數(shù)，利用n種記錄介質(zhì)就可使每一個(gè)記錄點(diǎn)代表n位二進(jìn)制的數(shù)。
每個(gè)記錄點(diǎn)中的各種記錄介質(zhì)為微粒狀，采用打印、滴定、涂敷、印刷的方式將記錄介質(zhì)制備在基片上，或采用壓電噴涂法、掃描探針蘸液直寫法、母板套印法將記錄介質(zhì)制備在基片上。每個(gè)記錄點(diǎn)中的多種記錄介質(zhì)為重疊或順序排列。
本發(fā)明的高密度信息存儲(chǔ)光盤的讀取裝置包括激發(fā)光源以及由窄帶通光學(xué)濾波片、光電接收轉(zhuǎn)換陣列、解碼電路組成的讀取頭，激發(fā)光源安裝在讀取頭上，讀取頭中的光電接收轉(zhuǎn)換陣列的輸出端接解碼電路，解碼電路由信號(hào)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、譯碼電路、編碼校驗(yàn)電路順序連接而成，解碼電路的輸出端接常規(guī)光盤中的信息轉(zhuǎn)換電路。
本發(fā)明的高密度信息存儲(chǔ)光盤的讀取方法是用聚焦式短波長(zhǎng)激發(fā)光源照射記錄點(diǎn)；用覆蓋有不同波長(zhǎng)濾波片的CCD陣列按特征波長(zhǎng)大小的順序編制數(shù)據(jù)位，接收由記錄點(diǎn)發(fā)回的不同波長(zhǎng)的光，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換將各種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的“0”或“1”電信號(hào)，從而使一個(gè)信息記錄點(diǎn)上記錄的n個(gè)比特的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)。
本發(fā)明利用不同組合的記錄介質(zhì)產(chǎn)生的特征光致發(fā)光光譜來(lái)存儲(chǔ)信息，因此單個(gè)記錄點(diǎn)的信息記錄容量可大于1比特，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)一種新的高密度信息存儲(chǔ)光盤。該高密度信息存儲(chǔ)光盤技術(shù)主要包括單元記錄點(diǎn)的編碼與解碼、記錄介質(zhì)的選擇、光盤中信息的存儲(chǔ)與讀取等過程；編碼是將具有不同發(fā)光特性、且發(fā)光特性能夠被區(qū)分的不同記錄介質(zhì)按信息編碼要求，分散組裝到信息記錄載體相應(yīng)的記錄點(diǎn)上；解碼是用一短波長(zhǎng)光源激發(fā)記錄載體，使各記錄點(diǎn)中不同的記錄介質(zhì)發(fā)出相應(yīng)的組合特征光譜，并利用窄帶通光學(xué)濾波片分別獲取對(duì)應(yīng)不同記錄介質(zhì)的特征光譜，從而獲取各種記錄介質(zhì)所攜帶的編碼信息；高密度信息存儲(chǔ)光盤的記錄介質(zhì)可選用能發(fā)出從可見到紅外波段不同波長(zhǎng)的、半高寬很窄的發(fā)光光譜材料或分子，如一些特殊的納米結(jié)構(gòu)(納米點(diǎn)、納米線、納米空腔等)與特殊的染料分子等；若利用記錄介質(zhì)將一串信息按編碼要求依次順序?qū)懙焦獗P的每個(gè)記錄點(diǎn)上，最終就形成了本發(fā)明提出的高密度信息存儲(chǔ)光盤；該光盤(

圖1)在結(jié)構(gòu)上包括三層，最下一層為基片，可采用低熒光產(chǎn)率的材料；中間一層為信息記錄層，其中每個(gè)記錄點(diǎn)均包含大于1比特的一段信息，因此每個(gè)記錄點(diǎn)至少需要有兩種不同發(fā)光特性的記錄介質(zhì)，同一記錄點(diǎn)內(nèi)對(duì)各種記錄介質(zhì)的位置無(wú)特殊要求，不同的記錄介質(zhì)可互相重疊；記錄介質(zhì)的種類越多，單個(gè)記錄點(diǎn)可存儲(chǔ)的信息量也越大；記錄點(diǎn)中記錄介質(zhì)的制備可采用打印、滴定、涂敷、印刷等方式制備；最上一層為封裝層，可采用熒光產(chǎn)率低、透光率高、化學(xué)穩(wěn)定性好的材料，如高聚物薄膜等；光盤上已存儲(chǔ)信息的讀取可依托常規(guī)的光盤讀取技術(shù)，并結(jié)合特制的讀取頭加以實(shí)現(xiàn)；由組合式記錄介質(zhì)所構(gòu)成的信息存儲(chǔ)光盤具有高密度存儲(chǔ)特性的原理簡(jiǎn)介如下采用至少兩種發(fā)光波長(zhǎng)不同的記錄介質(zhì)，例如以發(fā)光中心波長(zhǎng)分別為500nm(I)、550nm(II)、600nm(III)和650nm(IV)的四種記錄介質(zhì)(如納米量子點(diǎn))為例，將這些具有不同發(fā)光特性(波長(zhǎng)與半高寬)、且發(fā)光特性能夠被區(qū)分的不同記錄介質(zhì)組裝到光盤的某一相同記錄點(diǎn)位置上；若該記錄點(diǎn)包含所有上述四種納米量子點(diǎn)時(shí)，獲得的發(fā)光光譜就應(yīng)包含500nm、550nm、600nm和650nm四個(gè)不同峰位，則將對(duì)應(yīng)的信息記為(1111)；若完全沒有上述四種納米量子點(diǎn)，則光譜無(wú)上述發(fā)光峰，對(duì)應(yīng)信息記為(0000)；若僅有I、III、IV三種納米量子點(diǎn)，對(duì)應(yīng)信息則為(1011)；若僅有II、IV兩種納米量子點(diǎn)，對(duì)應(yīng)信息則為(0101)；以此類推；上述方案實(shí)際是利用了不同的記錄介質(zhì)來(lái)提高單個(gè)記錄點(diǎn)的信息記錄容量，不同于常規(guī)的信息記錄方法，每個(gè)記錄點(diǎn)僅存儲(chǔ)1比特的信息，該方案則利用了4種不同記錄介質(zhì)的組合來(lái)表示信息，故每記錄點(diǎn)的信息可增加到4比特，因此本方案中的一個(gè)記錄點(diǎn)就相當(dāng)了常規(guī)光盤中的四個(gè)記錄點(diǎn)，故可明顯提高單位面積上的信息存儲(chǔ)容量；顯然，每個(gè)記錄點(diǎn)組合的不同記錄介質(zhì)越多，則其存儲(chǔ)容量越大；本發(fā)明提出的組合式記錄介質(zhì)高密度信息存儲(chǔ)光盤的存儲(chǔ)容量可估計(jì)如下若具有發(fā)光特征波長(zhǎng)分別為450、475、500、……1375、1400nm，且其發(fā)光光譜的半高寬均小于25nm的多種記錄介質(zhì)，利用中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)上述波長(zhǎng)、帶通寬度小于20nm的各種窄帶通光學(xué)濾波片，則可以分辨這些不同的記錄介質(zhì)，因此上述可以用于信息存儲(chǔ)的記錄介質(zhì)種類共有n＝(1400-450)/25+1＝39；由于單個(gè)記錄點(diǎn)包含的信息比特?cái)?shù)同記錄介質(zhì)的種類相同，故每個(gè)記錄點(diǎn)的信息可提高到39比特；借助現(xiàn)有的打印、涂敷、印刷等技術(shù)，單個(gè)記錄點(diǎn)的尺寸可以很容易控制在5μm左右，因此記錄點(diǎn)的密度可達(dá)25.8Mb/in2，考慮到每記錄點(diǎn)可存儲(chǔ)39比特信息，故存儲(chǔ)密度將達(dá)到1Gb/in2；同現(xiàn)有的DVD存儲(chǔ)方法比較對(duì)紅光DVD存儲(chǔ)密度約為200Mb/in2，其記錄點(diǎn)尺寸約為500nm，藍(lán)光DVD為1Gb/in2，其記錄點(diǎn)尺寸約為200nm，則該方案的高密度記錄效果完全可同現(xiàn)正努力研發(fā)的藍(lán)光DVD記錄方式相比；本信息存儲(chǔ)光盤中信息的讀取過程包括利用讀取頭對(duì)光盤的掃描、對(duì)記錄點(diǎn)的激發(fā)、探測(cè)、解碼和轉(zhuǎn)換等；讀取頭由激發(fā)光源與探測(cè)器組成，激發(fā)光源是安裝在探測(cè)器上的短波長(zhǎng)激發(fā)光源；探測(cè)器包括窄帶通光學(xué)濾波片、光電接收轉(zhuǎn)換陣列與解碼電路；不同波長(zhǎng)的窄帶光學(xué)濾波片可采用具有不同折射率的氧化物，通過精確的多層薄膜光學(xué)制備方法實(shí)現(xiàn)，濾波片特性要求為針對(duì)相應(yīng)的特征透射波長(zhǎng)的透光率應(yīng)高于93％，帶寬分辨能力優(yōu)于20nm，對(duì)其它波長(zhǎng)的透光率應(yīng)低于2％；光電接收單元陣列可由全色CCD構(gòu)成；光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)通過解碼電路輸出后輸入常規(guī)光盤的信息轉(zhuǎn)換電路，讀取頭的掃描可借助常規(guī)光盤技術(shù)中的掃描伺服讀取方法；通過解碼與轉(zhuǎn)換電路，就可以將該光盤記錄的信息轉(zhuǎn)變?yōu)橥ǔ５亩M(jìn)制信息串，進(jìn)而獲取相應(yīng)的圖象與聲音等信息；3、有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有的高密度DVD存儲(chǔ)光盤相比后者記錄密度的提高是通過盡量減小記錄點(diǎn)的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，工藝要求很高，且具有一定的極限限制；而前者存儲(chǔ)密度的提高是通過增加單位記錄點(diǎn)的信息存儲(chǔ)容量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)記錄點(diǎn)尺寸的大小無(wú)特殊的要求，因此通過較為簡(jiǎn)單的工藝，也可實(shí)現(xiàn)高密度的信息存儲(chǔ)；本發(fā)明的高密度信息存儲(chǔ)光盤具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)不同記錄介質(zhì)的種類決定了單元記錄點(diǎn)可記錄信息的比特?cái)?shù)，因此理論上可實(shí)現(xiàn)極高的記錄密度；由于每個(gè)記錄點(diǎn)可包含較多數(shù)量的記錄介質(zhì)，所以可保證信息存儲(chǔ)有較好的穩(wěn)定性及靈敏度；記錄介質(zhì)有很快的光響應(yīng)，因此信息讀取的速度僅受限于伺服與解碼等后續(xù)電路，至少可達(dá)到現(xiàn)有光盤的讀取速度；此外，記錄介質(zhì)成本低、無(wú)能耗、高環(huán)保，光盤的制備工藝較為簡(jiǎn)單，并同現(xiàn)有的高密度存儲(chǔ)技術(shù)及微電子工藝兼容，易于大規(guī)模開發(fā)與集成。
圖2為81比特信息存儲(chǔ)九個(gè)記錄點(diǎn)21的位置分布示意圖，圖中有分別按A、B、C、D、E、F、G、H、I順序排列的九個(gè)記錄點(diǎn)。
圖3為利用壓電噴注技術(shù)存儲(chǔ)信息示意圖。
圖4為母版套印存儲(chǔ)技術(shù)中母版的設(shè)計(jì)(對(duì)應(yīng)圖2各記錄點(diǎn)位置)及母版上針尖的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中陰影記錄點(diǎn)表示安置了相應(yīng)的納米量子點(diǎn)，空白的記錄點(diǎn)則無(wú)相應(yīng)納米量子點(diǎn)。
圖5為3×3濾波片及光電轉(zhuǎn)換陣列光電探測(cè)器的布局示意圖，其中數(shù)字表示各單元探測(cè)的不同數(shù)據(jù)位。
圖6為讀取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為高密度信息存儲(chǔ)讀取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為讀取頭的讀取過程示意圖。
五、具體實(shí)施方案本發(fā)明的高密度信息存儲(chǔ)光盤，由基片103、信息記錄層102、封裝層101所組成，在基片的上面為信息記錄層，在信息記錄層的上面為封裝層，信息記錄層中的每個(gè)記錄點(diǎn)21由兩種或兩種以上的不同發(fā)光特性的記錄介質(zhì)22混合而成，每一種記錄介質(zhì)代表一位二進(jìn)制的數(shù)，利用n種記錄介質(zhì)可使每一個(gè)記錄點(diǎn)代表n位二進(jìn)制的數(shù)。每個(gè)記錄點(diǎn)中的各種記錄介質(zhì)為微粒狀，采用打印、滴定、涂敷、印刷的方式將記錄介質(zhì)制備在基片上，或采用壓電噴涂法、掃描探針蘸液直寫法、母板套印法將記錄介質(zhì)制備在基片上。每個(gè)記錄點(diǎn)中的多種記錄介質(zhì)為重疊或順排列。高密度信息存儲(chǔ)光盤的讀取方法是用聚焦式短波長(zhǎng)激發(fā)光源301照射記錄點(diǎn)；用覆蓋有不同波長(zhǎng)濾波片302的光電轉(zhuǎn)換CCD陣列303按特征波長(zhǎng)大小的順序編制數(shù)據(jù)位，接收由記錄點(diǎn)發(fā)回的不同波長(zhǎng)的光，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換將各種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的“0”或“1”電信號(hào)，從而使一個(gè)信息記錄點(diǎn)上記錄的n個(gè)比特的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)。例如利用組合式半導(dǎo)體納米量子點(diǎn)構(gòu)成高密度信息存儲(chǔ)光盤，以及利用窄帶通光學(xué)濾波片構(gòu)成的讀取頭。1.半導(dǎo)體納米量子點(diǎn)與窄帶通光學(xué)濾波片的制備(1)利用金屬有機(jī)前驅(qū)體熱解法(Injection of precursor molecules into a hotsurfactant，《Nature》，404，59)等技術(shù)制備各種半導(dǎo)體納米材料，通過對(duì)納米材料的顆粒尺寸、組成成分與表面結(jié)構(gòu)等性質(zhì)的控制，得到具有不同發(fā)光特征的光譜；本例由半導(dǎo)體納米材料所構(gòu)成的各種記錄介質(zhì)的光學(xué)特性如下CdS的特征波長(zhǎng)分別位于430、460、490左右，CdSe的特征波長(zhǎng)分別位于520、550、580、610、640、670nm左右，上述各記錄介質(zhì)的發(fā)光峰半寬小于30nm；這樣共獲得9種具有不同特征光譜的納米量子點(diǎn)記錄介質(zhì)，并將各介質(zhì)分別存儲(chǔ)在相應(yīng)的氯仿等有機(jī)溶液中；(2)采用氧化硅與氧化鈮材料制備多層膜結(jié)構(gòu)的窄帶通光學(xué)濾波片，通過控制多層膜中的層數(shù)、周期厚度及每單層厚度，可制備出9種窄帶通光學(xué)濾波片，他們的帶通特征波長(zhǎng)分別對(duì)應(yīng)上述各種納米量子點(diǎn)的特征發(fā)光波長(zhǎng)，帶通寬度約為20nm(小于納米量子點(diǎn)的發(fā)光半高寬)；也可以委托日本Shincron公司或中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)—Shincron先進(jìn)薄膜工藝與材料聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室加工制備上述窄帶通光學(xué)濾波片；2.信息存儲(chǔ)例如需要存儲(chǔ)111011001 010110011 100001111 001101011 011110001111000100 001110101 110110111 000011100共81比特的信息，常規(guī)的光盤存儲(chǔ)需要81個(gè)記錄點(diǎn)。本方案則利用9個(gè)記錄點(diǎn)就可存儲(chǔ)上述信息。具體步驟如下(1)將上述9種納米點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)位，并將它們的有無(wú)(通過光譜方法探測(cè))與二進(jìn)制信息對(duì)應(yīng)，具體對(duì)應(yīng)情況見表1表1各納米量子點(diǎn)的發(fā)光中心波長(zhǎng)、代碼、數(shù)據(jù)位標(biāo)號(hào)、光譜特性與二進(jìn)制信息的關(guān)系

(2)將上述81比特信息分組標(biāo)記成9個(gè)不同位置的記錄點(diǎn)(其在光盤上的位置參見圖2)，則對(duì)于每個(gè)記錄點(diǎn)而言都是由9個(gè)數(shù)據(jù)位組成A111011001；B010110011；C100001111；D001101011；E011110001F111000100；G001110101；H110110111；I000011100各記錄點(diǎn)中納米量子點(diǎn)的配置與二進(jìn)制信息對(duì)應(yīng)關(guān)系分別如下表所示記錄點(diǎn)A111011001

記錄點(diǎn)B010110011

記錄點(diǎn)C100001111

記錄點(diǎn)D001101011

記錄點(diǎn)E011110001

記錄點(diǎn)F111000100

記錄點(diǎn)G001110101

記錄點(diǎn)H110110111

記錄點(diǎn)I000011100

(3)將信息存儲(chǔ)到記錄點(diǎn)上，可采用下面三種方法之一或其它方法(i)壓電噴注法。將上述9種納米量子點(diǎn)溶液分別注入對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)的壓電噴注盒中(見圖3)，借助壓電噴注技術(shù)(當(dāng)壓電陶瓷受電壓驅(qū)動(dòng)膨脹時(shí)，擠壓噴注盒中的納米量子點(diǎn)溶液，使其從噴嘴快速噴出)，將對(duì)應(yīng)各信息的不同納米點(diǎn)組合噴注到基片上相應(yīng)的記錄點(diǎn)位置上(基片可采用低熒光產(chǎn)率的材料制作，如硅、玻璃、塑料等)；例如對(duì)于A記錄點(diǎn)，需要將驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷的電壓分別加到1、4、5、7、8、9等六個(gè)數(shù)據(jù)位對(duì)應(yīng)的噴嘴上，使a、d、e、g、h、i等6種納米量子點(diǎn)組合噴注到基片的A記錄點(diǎn)位置上，從而使該記錄點(diǎn)存儲(chǔ)上111011001的二進(jìn)制信息；而對(duì)B記錄點(diǎn)則將驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷的電壓分別加到1、2、5、68等五個(gè)數(shù)據(jù)位對(duì)應(yīng)的噴嘴上；其余記錄點(diǎn)的情況類推；這種方法得到的記錄點(diǎn)尺寸約為10μm；(ii)掃描探針蘸液直寫法。利用掃描探針顯微鏡的蘸液直寫(Dip-Pen)方法(《Science》，283，661)，借助多探針技術(shù)(本方案可采用9根探針)，每根探針分別蘸上包含上述9種納米量子點(diǎn)的溶液，然后類似(i)中的方法，分別在基片的A～I(xiàn)等9個(gè)記錄點(diǎn)位置上根據(jù)信息要求，按所需數(shù)據(jù)位分別寫入相應(yīng)的納米量子點(diǎn)；這種方法得到的記錄點(diǎn)的尺寸可小于0.5μm；(iii)母版套印法。將上述蘸液直寫技術(shù)應(yīng)用到母版制備上，可方便地重復(fù)快速存儲(chǔ)信息；母版的設(shè)計(jì)與制備方法簡(jiǎn)述如下本方案中需要九塊母版，分別對(duì)應(yīng)1～9號(hào)數(shù)據(jù)位(或納米量子點(diǎn)a～i)，如圖4所示，其中母版中的陰影區(qū)表示有突出的針尖狀結(jié)構(gòu)(見放大圖)；母版材料是硅或氮化硅，其制備方法可利用微電子工藝中的光刻技術(shù)；根據(jù)2(2)中A～I(xiàn)各記錄點(diǎn)記錄的信息，母版1所提供的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)位為1的a納米點(diǎn)應(yīng)在A、B、C、D、E、G、H等七個(gè)記錄點(diǎn)位置出現(xiàn)(即需要在上述記錄點(diǎn)位置刻出針尖)；母版2所提供的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)位為2的b納米點(diǎn)應(yīng)在B、C、D、H等四個(gè)記錄點(diǎn)出現(xiàn)；母版3所提供的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)位為3的c納米點(diǎn)應(yīng)在C、F、G、H、I等五個(gè)記錄點(diǎn)出現(xiàn)；余類推；則共可以得到九塊相應(yīng)的母版；將上述母版1帶有針尖的一面蘸上相應(yīng)的納米溶液a，然后對(duì)準(zhǔn)光盤基片上相應(yīng)的需要存儲(chǔ)該信息的記錄點(diǎn)位置(圖2)，并將納米量子點(diǎn)a套印在光盤的相應(yīng)位置上；依次對(duì)其它8塊母版進(jìn)行上述操作(各母版蘸對(duì)應(yīng)的納米溶液，如母版2對(duì)應(yīng)納米量子點(diǎn)b溶液，余類推)，就完成了光盤信息的存儲(chǔ)過程；這種方法得到的記錄點(diǎn)尺寸約為2μm；3.光盤的封裝利用甩膠工藝將稀釋(濃度～2％)的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶液均勻覆蓋到光盤面上，覆蓋層厚度約為100nm，就完成了光盤封裝；4.信息的讀取(1)選擇全色成像高靈敏度CCD(例如Panasonic公司生產(chǎn)的規(guī)格為MN39116KT的CCD)構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換探測(cè)器陣列；將CCD中的光敏元件組合成3×3的陣列(每單元陣列尺寸約為0.3mm×0.3mm，大尺寸的陣列有助提高信號(hào)探測(cè)的靈敏性)，并在該陣列前安置步驟1(2)中制備的相應(yīng)的0.3mm×0.3mm大小的9種濾波片(參見圖5)；(2)將覆蓋有不同濾波片的CCD陣列按特征波長(zhǎng)大小的順序編制數(shù)據(jù)位(具體見表1)，即覆蓋有670nm波長(zhǎng)濾波片的陣列單元對(duì)應(yīng)為第1數(shù)據(jù)位，覆蓋430nm波長(zhǎng)濾波片的陣列單元對(duì)應(yīng)為第9數(shù)據(jù)位(參見圖5)；(4)將聚焦式短波長(zhǎng)激發(fā)光源(例如波長(zhǎng)為380nm的藍(lán)光激光器)、上述覆蓋9種濾波片的光電轉(zhuǎn)換元件陣列及其相應(yīng)的解碼電路304(其中包括信號(hào)放大305、模數(shù)轉(zhuǎn)換306、譯碼307、編碼校驗(yàn)308等電路)構(gòu)成讀取頭(參見圖6)，再與常規(guī)的光盤讀取裝置中的掃描電路、信息轉(zhuǎn)換電路等一起即可組成本發(fā)明的光盤讀取裝置(圖7)。在作為掃描電路的伺服電路控制下，用聚焦式短波長(zhǎng)激發(fā)光源掃描并激發(fā)光盤上各信息記錄點(diǎn)，并利用上述覆蓋有窄帶通濾波片的CCD陣列將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)解碼電路讀出相應(yīng)的二進(jìn)制代碼；例如當(dāng)掃描到A記錄點(diǎn)時(shí)，二進(jìn)制輸出為111011001；掃描到E記錄點(diǎn)時(shí)，二進(jìn)制輸出為011110001(參見圖8)；當(dāng)順序掃描完A～I(xiàn)等9個(gè)記錄點(diǎn)后，就得到了光盤中存儲(chǔ)的完整信息(圖8)111011001 010110011 100001111 001101011011110001 111000100 001110101 110110111 000011100；再由后續(xù)的信息轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換成所代表的相應(yīng)圖像或聲音等。
權(quán)利要求
1.一種高密度信息存儲(chǔ)光盤，由基片(103)、信息記錄層(102)、封裝層(101)所組成，在基片(103)的上面為信息記錄層(102)，在信息記錄層(102)的上面為封裝層(101)，其特征在于信息記錄層(102)中的每個(gè)記錄點(diǎn)(21)由兩種或兩種以上的不同發(fā)光特性的記錄介質(zhì)(22)混合而成，每一種記錄介質(zhì)代表一位二進(jìn)制的數(shù)，利用n種記錄介質(zhì)(22)使每一個(gè)記錄點(diǎn)(21)代表n位二進(jìn)制的數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高密度信息存儲(chǔ)光盤，其特征在于每個(gè)記錄點(diǎn)(21)中的各種記錄介質(zhì)(22)為微粒狀，采用打印、滴定、涂敷、印刷的方式將記錄介質(zhì)制備在基片(103)上，或采用壓電噴涂法、掃描探針蘸液直寫法、母板套印法將記錄介質(zhì)制備在基片(103)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高密度信息存儲(chǔ)光盤，其特征在于每個(gè)記錄點(diǎn)(21)中的多種記錄介質(zhì)(22)為重疊或順排列。
4.一種高密度信息存儲(chǔ)光盤的讀取裝置，其特征在于該裝置包括激發(fā)光源(301)以及由窄帶通光學(xué)濾波片(302)、光電接收轉(zhuǎn)換陣列(303)、解碼電路(304)組成的讀取頭，激發(fā)光源(301)安裝在讀取頭上，讀取頭中的光電接收轉(zhuǎn)換陣列(303)的輸出端接解碼電路(304)，解碼電路(304)由信號(hào)放大電路(305)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(306)、譯碼電路(307)、編碼校驗(yàn)電路(308)順序連接而成，解碼電路(304)的輸出端接常規(guī)光盤中的信息轉(zhuǎn)換電路。
5.一種高密度信息存儲(chǔ)光盤的讀取方法，其特征在于用聚焦式短波長(zhǎng)激發(fā)光源照射記錄點(diǎn)(21)；用覆蓋有不同波長(zhǎng)濾波片的CCD陣列按特征波長(zhǎng)大小的順序編制數(shù)據(jù)位，接收由記錄點(diǎn)(21)發(fā)回的不同波長(zhǎng)的光，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換將各種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的“0”或“1”電信號(hào)，從而使一個(gè)信息記錄點(diǎn)上記錄的n個(gè)比特的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)。
全文摘要
高密度信息存儲(chǔ)光盤及其讀取裝置和方法是一種用于高密度信息存儲(chǔ)的光盤及其讀取裝置。高密度信息存儲(chǔ)光盤，由基片103、信息記錄層102、封裝層101所組成，在基片的上面為信息記錄層，在信息記錄層的上面為封裝層，其特征在于信息記錄層中的每個(gè)記錄點(diǎn)21由兩種或兩種以上的不同發(fā)光特性的記錄介質(zhì)22混合而成，每一種記錄介質(zhì)代表一位二進(jìn)制的數(shù)，利用n種記錄介質(zhì)可使每一個(gè)記錄點(diǎn)代表n位二進(jìn)制的數(shù)。讀取方法是用聚焦式短波長(zhǎng)激發(fā)光源301照射記錄點(diǎn)；用覆蓋有不同波長(zhǎng)濾波片302的光電轉(zhuǎn)換CCD陣列303按特征波長(zhǎng)大小的順序編制數(shù)據(jù)位，接收由記錄點(diǎn)發(fā)回的不同波長(zhǎng)的光，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換將各種不同波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的“0”或“1”電信號(hào)，從而使一個(gè)信息記錄點(diǎn)上記錄的n個(gè)比特的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)。
文檔編號(hào)G11B7/24GK1467711SQ03131568
公開日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月27日
發(fā)明者侯建國(guó), 王曉平, 王海千, 王兵, 盧威, 賴發(fā)春, 曾杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)