專利名稱：高密度只讀光盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在光盤上以凹坑方式記錄數(shù)字音頻和視頻數(shù)據(jù)并用激光束讀取該數(shù)據(jù)的光盤系統(tǒng)，具體而言，涉及一種具有用于提高數(shù)據(jù)記錄密度的襯底表面結(jié)構(gòu)的只讀光盤。
在光學(xué)記錄與讀取技術(shù)中，數(shù)據(jù)從光盤上的讀取是利用一激光束依據(jù)反射光強(qiáng)度的不同而完成的。反射光的強(qiáng)度是變化的，也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)在光盤上的記錄，就一般的CD(光盤)或DVD(數(shù)字視盤)而言，是通過(guò)利用凹坑與參考平面之間的光學(xué)干涉而完成的；就磁光盤而言，這一記錄是通過(guò)改變光磁記錄材料的偏轉(zhuǎn)方向來(lái)完成的；就相變光盤而言，是通過(guò)與記錄材料狀態(tài)有關(guān)的反射光的強(qiáng)度的差異而完成的，或是就CD-R(可讀/寫小型光盤系統(tǒng))而言，是通過(guò)有機(jī)色素的變化而完成的。根據(jù)光盤是否可寫入數(shù)據(jù)以及可寫入的次數(shù)，光盤被劃分為只讀、單次寫入以及重復(fù)寫入和讀取類型。
這樣的光盤系統(tǒng)的拾取頭應(yīng)能跟蹤一系列連續(xù)數(shù)據(jù)以便讀取記錄在光盤上的數(shù)據(jù)。跟蹤的原理是當(dāng)一激光束定位于一凹坑時(shí)，利用光的衍射效應(yīng)使得拾取頭不致偏離目標(biāo)光道。

圖1示出了如此產(chǎn)生，并由下面的公式(1)給出的一級(jí)衍射光的角θ，圖1中的參考標(biāo)號(hào)2和4分別表示光盤襯底和凹坑。
sinθ=λ/p……(1)其中λ為激光波長(zhǎng)，p為道距。
在光盤系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的跟蹤是利用零級(jí)衍射光和一級(jí)衍射光之間的干涉效應(yīng)所產(chǎn)生的信號(hào)而完成的。如公式(1)，在道距p小于波長(zhǎng)λ時(shí)，sinθ將大于1，且零級(jí)衍射光將不存在，這樣則不可能進(jìn)行基于干涉效應(yīng)的跟蹤。這種衍射方法的局限性對(duì)道距p構(gòu)成了限制并因此也限制了現(xiàn)有光盤系統(tǒng)的記錄密度。
圖2示出了現(xiàn)有DVD中的示例性光道結(jié)構(gòu)。該DVD通常包括位于聚碳酸脂襯底2上，具有0.74μm道距的槽形凹坑4，襯底2的直徑為120mm，厚度為0.6mm，以及一覆蓋于凹坑4上的鋁反射膜。該種DVD的數(shù)據(jù)記錄容量為例如4.7GB/面。用于現(xiàn)有DVD播放器的拾取頭具有650nm的波長(zhǎng)和0.6的NA(數(shù)值孔徑)，由于根據(jù)圖1和公式(1)所示，p被限于0.74μm，所以如圖2所示的DVD的數(shù)據(jù)記錄容量不超過(guò)4.7GB。當(dāng)前光盤的發(fā)展趨勢(shì)為發(fā)展高密度記錄和高速讀取HDTV(高清晰度電視)的圖像。
這一目的可以很容易地通過(guò)增加光盤面積和轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而這一方法實(shí)際上不可行，因?yàn)檫@樣一來(lái)光盤和讀取設(shè)備的尺寸也要增大，所以一種有效和較好的解決辦法是提高單位面積的記錄密度。為提高記錄密度，可通過(guò)開發(fā)一種具有較短波長(zhǎng)的實(shí)用激光來(lái)實(shí)現(xiàn)縮小道距和提高線距記錄密度的目的。
一種在如圖2中的DVD那樣的120mm直徑的光盤上記錄更多的數(shù)據(jù)的方法是將道距p從0.74μm的現(xiàn)有值減至0.6μm或0.5μm，結(jié)果導(dǎo)致第一級(jí)衍射光的角θ和具有較大角的第一級(jí)衍射光自拾取頭中物鏡光接收區(qū)的偏離增大。因此，不能利用具有預(yù)定λ和NA值的第一代DVD播放器跟蹤記錄于p值為0.6或0.5μm的高容量光盤上的數(shù)據(jù)。
即使可以實(shí)現(xiàn)跟蹤，但數(shù)據(jù)是從鄰近光道讀取，由此會(huì)產(chǎn)生噪聲和稱為串話的數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤。因此，需要一種具有新型結(jié)構(gòu)的光盤，以便能用現(xiàn)有DVD播放器從具有0.6或0.5μm道寬的高容量光盤中(以下稱DVD)讀取數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種高密度光盤，該光盤具有的光道結(jié)構(gòu)允許現(xiàn)有技術(shù)的只讀型DVD播放器對(duì)光盤上的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種高密度光盤，該光盤具有的光道結(jié)構(gòu)可以克服光衍射的局限性對(duì)光道道距的限制。
為達(dá)到上述目的，這里提供了一種高密度只讀型光盤，在該光盤中，沿各光道有多個(gè)以波浪形連續(xù)形成的槽，以及形成于槽內(nèi)的多個(gè)數(shù)據(jù)凹坑。這樣，既使對(duì)于比那些每個(gè)光道僅有數(shù)據(jù)凹坑的光盤的道距還要窄的道距情況，光道中的數(shù)據(jù)也可以被讀出。
通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例所做的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)可以得到更清楚的理解圖1用于說(shuō)明光盤上的光衍射；圖2所示為一現(xiàn)有技術(shù)DVD的示例性光道結(jié)構(gòu)；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的高密度光盤的光道結(jié)構(gòu)；圖4所示為在本發(fā)明下，跟蹤誤差信號(hào)相對(duì)于波形槽深度的變化關(guān)系圖5所示為在根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有0.5μm道距的DVD中，顯示于示波器屏幕上的高頻(HF)眼圖(eye pattern)與3T-11T和14T通道位長(zhǎng)的關(guān)系圖。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)注意，在各圖中同一元件以相同的參考標(biāo)號(hào)表示，而且，除非其會(huì)對(duì)本發(fā)明的主要事項(xiàng)造成誤解，否則對(duì)有關(guān)本發(fā)明的一般已知的功能和結(jié)構(gòu)將不再贅述。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的DVD的示意性光道結(jié)構(gòu)。如圖3所示，所述DVD的數(shù)據(jù)記錄容量是通過(guò)將光道道距從0.74μm減至0.5μm而提高的。為了解決使用現(xiàn)有技術(shù)DVD播放器讀取具有較窄的0.5μm道距的DVD時(shí)所遇到的跟蹤伺服問題和串音問題，在所述DVD的各光道中成形有波浪形的槽6，并且數(shù)據(jù)凹坑4成形于槽6中。波浪形槽6沿光道連續(xù)構(gòu)成，以便減小第一級(jí)衍射光的角θ。由于一個(gè)以較小的角度衍射的光進(jìn)入到拾取頭中鏡頭的光接收區(qū)，因而跟蹤伺服成為可能。
用于將來(lái)自相鄰光道的數(shù)據(jù)信號(hào)散射的波形槽6的深度d最好設(shè)置為能對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行最大程度散射的值。下面對(duì)此做詳細(xì)描述。由于光通道距的變窄，對(duì)于現(xiàn)有光盤中的平面表面而言，自相鄰光道讀取的數(shù)據(jù)信號(hào)將會(huì)變得很大，這將導(dǎo)致數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤。但在本發(fā)明實(shí)施例中，位于波形槽6內(nèi)的凹坑4將來(lái)自相鄰光道的數(shù)據(jù)信號(hào)散射。也即，來(lái)自一相應(yīng)光道和鄰近光道的信號(hào)彼此間由成形于各光道的波浪形槽6發(fā)生干涉，且這一干涉可通過(guò)控制所述槽6的深度加以抵消。這樣，就消除了窄道距所引起的串音問題。所述槽6的深度可在實(shí)驗(yàn)中設(shè)定為一個(gè)值，以防止串音問題的發(fā)生，這將在后面參考圖4進(jìn)行描述。
通常，包括DVD在內(nèi)的光盤是經(jīng)母盤制作，壓模、注模、鍍膜和其他后續(xù)工序制做而成。在母盤制作過(guò)程中，利用光刻法將精細(xì)的凹坑制作于感光膠上；壓模制作是指利用電鍍法將坑中的模子(即模具)翻錄到具有0.3mm厚度的電鍍層上，以便注模；注膜指利用模具整塊地讀光盤襯底的工藝；通過(guò)鍍膜工藝，可以形成反射膜。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述凹坑4和所述波浪形槽6是在母盤制作過(guò)程中通過(guò)激光束的刻錄形成的，現(xiàn)有DVD用一束激光完成刻錄，而在本發(fā)明的實(shí)施例中使用了二條激光束，一束用于構(gòu)造基本數(shù)據(jù)凹坑，而另一束用于構(gòu)造波浪形槽。為形成所述的基本數(shù)據(jù)凹坑，一激光源接受來(lái)自DVD格式器(formatter)的調(diào)制信號(hào)，并產(chǎn)生與凹坑大小相應(yīng)的激光束。為了形成連續(xù)的波浪形槽，另一激光源受控以產(chǎn)生比形成數(shù)據(jù)凹坑的激光束光點(diǎn)尺寸更大的激光束，接受一個(gè)預(yù)定的DC(直流)信號(hào)，并產(chǎn)生一尺寸恒定的激光束。
通過(guò)沿一系列含有凹坑的光道構(gòu)造波浪形槽并由此減小第一級(jí)衍射光的角，既使是在光道很窄的情況下，跟蹤伺服也是可以實(shí)現(xiàn)的。跟蹤誤差信號(hào)由d值決定，而d取決于p。
圖4中示出了根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察的，跟蹤誤差信號(hào)相對(duì)于d值的變化情況，從圖4中應(yīng)當(dāng)注意到，當(dāng)p=0.5μm,d=25nm以及p=0.6μm,d=20mn時(shí)，可以獲得最優(yōu)的跟蹤誤差信號(hào)。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的道距為0.5μm的DVD，在示波器屏幕上顯示的HF眼圖與3T-11T和14T的關(guān)系。從眼圖中可以看出，在現(xiàn)有技術(shù)的DVD播放器中可以獲得足夠的讀取信號(hào)。
現(xiàn)有技術(shù)的DVD與本發(fā)明實(shí)施例光盤的比較如下所示表1
如表1所示，例如，實(shí)施例2容納有180分鐘的可讀數(shù)據(jù)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)DVD120分鐘的可讀數(shù)據(jù)而言，這意味著實(shí)施例2在容量上大約是現(xiàn)有技術(shù)的1.5倍。
如上所述，本發(fā)明的DVD結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)的DVD播放器上讀取長(zhǎng)時(shí)間和高分辨率的圖像數(shù)據(jù)。在激光光源具有短波長(zhǎng)的情況下(例如具有532nm的綠波或450nm的蘭波)，通過(guò)使用本發(fā)明DVD結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)DVD播放器甚至可在0.4或0.3μm光道道距的情況下讀取數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，不會(huì)發(fā)生跟蹤誤差或串音問題。當(dāng)用于DVD播放器的拾取頭被設(shè)計(jì)成具有短波長(zhǎng)光的條件下，還可以獲得比上述實(shí)施例更高容量的DVD。
雖然已結(jié)合特定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明和描述，但應(yīng)當(dāng)清楚，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以做出各種變化。這里所述的范圍是指隨后提出的有關(guān)權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1．一種高密度只讀光盤，包括多個(gè)沿各光道連續(xù)形成的波形槽；以及多個(gè)在槽中構(gòu)成的數(shù)據(jù)凹坑，其中既使當(dāng)?shù)谰啾雀鞯乐袃H有數(shù)據(jù)凹坑的光盤的道距還窄時(shí)，數(shù)據(jù)也可以被讀取出來(lái)。
2．如權(quán)利要求1所述的高密度只讀光盤，其中，所述槽的深度設(shè)定成能最大程度地將來(lái)自相鄰光道的數(shù)據(jù)信號(hào)散射的深度。
3．如權(quán)利要求2所述的高密度只讀光盤，其中，槽的深度為幾十納米。
4．如權(quán)利要求3所述的高密度只讀光盤，其中，當(dāng)?shù)谰酁?.5μm時(shí)，槽的深度為25nm。
5．如權(quán)利要求3所述的高密度只讀光盤，其中，當(dāng)?shù)谰酁?.6μm時(shí)，槽的深度為20nm。
6．如權(quán)利要求1至5其中之一所述的高密度只讀光盤，其中所述凹坑和波浪形槽由激光束在母盤刻錄過(guò)程中用激光束光刻形成。
全文摘要
一種高密度只讀光盤,在光盤中,多個(gè)槽沿各光道連續(xù)形成波浪形,且在槽中形成多個(gè)數(shù)據(jù)凹坑。這樣既使當(dāng)?shù)谰啾雀鞯乐袃H有數(shù)據(jù)凹坑的光盤的光道道距還窄時(shí),數(shù)據(jù)也可以被讀取出來(lái)。
文檔編號(hào)G11B7/09GK1208920SQ9810623
公開日1999年2月24日 申請(qǐng)日期1998年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月29日
發(fā)明者安榮萬(wàn) 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社