專利名稱：紅光高密度光盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新一代紅光高密度光盤及其母盤的開發(fā)。通過擴(kuò)大數(shù)據(jù)區(qū)的外徑，縮小信息道的間距以及減小信息坑的最短長度和最短間距，提高光盤的存儲密度，使直徑為120mm的單面單層光盤存儲容量達(dá)到5.5～8GB，單面雙層光盤存儲容量達(dá)11～16GB，可應(yīng)用于高清紅光光盤存儲系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
CD和DVD已經(jīng)成為應(yīng)用廣泛的商業(yè)化產(chǎn)品。CD使用780nm的(紅外)激光，物鏡數(shù)值孔徑(NA)為0.45，道間距為1.6μm，3T坑長0.8μm，存儲容量為0.65GB；DVD使用635～650nm的(紅色)激光，NA為0.6，道間距0.74μm，單面單層光盤的坑長0.4μm，存儲容量為4.7GB，單面雙層光盤的3T坑長0.44μm，存儲容量為8.54GB。但是對于高清電視(High Definition TV)的存儲和播放來說，現(xiàn)有的DVD光盤存儲容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
高清節(jié)目的要求是分辨率為1920*1080i或1280*720p，播放時間應(yīng)達(dá)到135分鐘?？紤]到AVS、MPEG-4或H.264解碼方式下的碼流為10～12Mbps，為了存儲135分鐘的理想畫質(zhì)的高清節(jié)目，視頻，音頻需要的容量加上導(dǎo)航信息、字幕、多語言、多角度等，總的存儲容量應(yīng)達(dá)到12～13.5GB或更大容量。
提高光盤存儲密度的最直接方法就是減小光斑尺寸。由于光斑尺寸的縮小，不僅信道間距可以縮小，而且信道上信息坑長度和間距也可以相應(yīng)縮小，從而使存儲密度得以提高。光斑直徑(S)與激光波長(λ)成正比，與透鏡數(shù)值孔徑(NA)的平方成反比，因此，采用較短波長激光和較大數(shù)值孔徑的透鏡可以減小光斑尺寸，從而提高光盤存儲容量。目前的蘭光存儲光盤BD和HD-DVD都采用405nm(藍(lán)色)的激光，而透鏡的NA分別為0.85和0.65。
但是，蘭光和高NA透鏡的使用不僅使播放機(jī)的成本大幅度上升，而且大大提高了母盤和盤片制造設(shè)備的成本和工藝的難度。因此，這兩種蘭光存儲光盤至今難以形成規(guī)模市場。
為了用紅光(635～650nm)存儲技術(shù)實(shí)現(xiàn)高清節(jié)目的存儲和播放，直徑為120mm的單面雙層紅光光盤存儲容量應(yīng)達(dá)到12～13.5GB或更大容量(碼流為10～12Mbps)，單面單層容量則至少要達(dá)到6～6.75GB。本發(fā)明通過優(yōu)化母盤技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)及母盤和盤片制造工藝，研發(fā)出數(shù)據(jù)區(qū)比DVD的大，信息道間距和信息坑及其間距的長度都比現(xiàn)有DVD的短的母盤和盤片，單面雙層光盤存儲容量可達(dá)11～16GB，滿足了實(shí)現(xiàn)上述紅光高清光盤存儲的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種紅光高密度光盤，按照存儲容量的要求設(shè)計(jì)盤片和母盤，通過擴(kuò)大母盤和盤片的數(shù)據(jù)區(qū)，縮小信息道的間距，縮短信息坑和間距的長度，使直徑為120lmm的單面雙層紅光光盤存儲容量大于11GB(碼流為12Mbps)，單面單層容量則達(dá)到5.5GB以上。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種紅光高密度光盤，其特征在于信息道的間距為0.54～0.68微米；信息坑的最短長度(3T)和最短間距(3T)為0.32～0.38微米。
如上所述的紅光高密度光盤，其特征在于信息道的間距為0.62～0.68微米；信息坑的最短長度(3T)和最短間距(3T)為0.35～0.38微米。其光盤的單面單層存儲容量可達(dá)5.5～6.5GB，相應(yīng)的單面雙層光盤存儲容量則可達(dá)11～13GB。
如上所述的紅光高密度光盤，其特征在于信息道的間距為0.54～0.59微米；信息坑的最短長度(3T)和最短間距(3T)為0.32～0.35微米。其光盤的單面單層存儲容量可達(dá)7～8GB，相應(yīng)的單面雙層光盤存儲容量則可達(dá)14～16GB。
如上所述的紅光高密度光盤，其特征在于直徑120毫米的光盤，其數(shù)據(jù)區(qū)的最大外徑為117.0毫米。
本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明進(jìn)行比較精確的盤片和母盤參數(shù)的設(shè)計(jì)，綜合調(diào)節(jié)和平衡節(jié)目長度、道間距、線速度、復(fù)制收縮率和各區(qū)域物理半徑之關(guān)系，正確計(jì)算和確定有關(guān)參數(shù)；利用現(xiàn)有的母盤制作設(shè)備和工藝流程，包括玻璃盤基清洗、光刻膠涂布、母盤刻錄、顯影、金屬化、電鑄、背面拋光、表面處理和打孔；利用現(xiàn)有DVD盤片制作設(shè)備，包括聚碳酸脂基片復(fù)制、半透層和全反射層的生成、雙片粘接及印刷等；成功地制作了新一代光盤，其單面單層存儲容量達(dá)5.5～8GB。對應(yīng)的單面雙層光盤存儲容量達(dá)11～16GB，滿足10～12Mbps碼流下的HDTV的要求。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的盤基(簡稱NVD)和DVD盤基的原子力顯微圖的比較。
其中，1盤基，2信息坑。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例母盤信息編碼和發(fā)生流程圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例母盤刻錄設(shè)備連接圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例母盤制作設(shè)各和工藝流程。
具體實(shí)施例方式
參見圖1。圖1是本發(fā)明實(shí)施例的盤基和DVD盤基的原子力顯微圖的比較。其中，1盤基，2信息坑。
本發(fā)明盤片和母盤的設(shè)計(jì)方法如下1、盤片和母盤設(shè)計(jì)對盤片和母盤的每一信息層進(jìn)行比較精確的設(shè)計(jì)，綜合調(diào)節(jié)和平衡“節(jié)目長度”、“道間距”、“線速度”、“復(fù)制收縮率”和各區(qū)域“物理半徑”之關(guān)系，正確計(jì)算和確定有關(guān)參數(shù)。
盤片計(jì)算道間距·(96/11·信息坑的最短長度)·節(jié)目長度＝存儲區(qū)域面積·數(shù)據(jù)速率節(jié)目長度＝節(jié)目扇段數(shù)數(shù)據(jù)速率＝扇段數(shù)/秒存儲區(qū)域圓環(huán)面積＝π·(R2-r2)， R和r為區(qū)域的外半徑和內(nèi)半徑(9.6/11)·信息坑的最短長度＝線速度其中，

采用目前DVD的通道位速率、ECC編碼和EFM+調(diào)制方案時

而

母盤設(shè)計(jì)一般“聚碳酸脂的收縮率”為0.993，則取k＝1.007母盤道間距＝k·道間距，母盤線速度＝k·線速度，母盤區(qū)域半徑＝k·區(qū)域半徑母盤信息坑長度＝k·盤片信息坑長度例單面單層存儲容量為7,500,005,376字節(jié)的盤片和母盤參數(shù)

2.母盤信息編碼和發(fā)生參見圖2，利用現(xiàn)有的DVD母盤信息編碼發(fā)生設(shè)備。要求該設(shè)備具有正常的連接移動硬盤的功能(作為節(jié)目源)，能接受超(DVD-5/DVD-9)容量的節(jié)目數(shù)據(jù)的輸入，并進(jìn)行編碼和信號發(fā)生。據(jù)我們所知，現(xiàn)有的母盤信息編碼發(fā)生設(shè)備已具備這些功能，或經(jīng)過簡單的擴(kuò)展后即具有這些功能。
3.母盤刻錄參見圖3，采用現(xiàn)有的DVD母盤刻錄設(shè)備。利用其刻錄參數(shù)的程序調(diào)節(jié)功能，使其嚴(yán)格按照上述設(shè)計(jì)參數(shù)，精確地完成母盤刻錄全過程，從而將所希望的信息量記錄到玻璃主盤上去。當(dāng)然，要求該設(shè)備處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，即具有優(yōu)良的刻錄激光束，并利用該設(shè)備可制作出完全符合要求的DVD-5/DVD-9母盤和盤片。
4.母盤制作參見圖4，利用現(xiàn)有的DVD母盤制作設(shè)備和工藝流程，包括玻璃盤基清洗、光刻膠涂布、母盤刻錄、顯影、金屬化、電鑄、背面拋光、表面處理和打孔等。當(dāng)然，要求這些設(shè)備處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，即利用這些設(shè)備可制作出完全符合要求的DVD-5/DVD-9母盤和盤片。在制作過程中，要仔細(xì)調(diào)節(jié)母盤刻錄的聚焦和功率及顯影控制參數(shù)。
5.盤片制作參見圖4，利用現(xiàn)有DVD盤片制作設(shè)備和工藝流程，包括聚碳酸脂基片復(fù)制、半透層和全反射層的生成、雙片粘接及印刷等。當(dāng)然，要求這些設(shè)備處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，即利用這些設(shè)備可制作出完全符合要求的DVD-5/DVD-9盤片。
6.原子力顯微鏡檢查圖1為本發(fā)明實(shí)施例的光盤盤基和DVD光盤盤基的原子力顯微圖，直觀地表明本發(fā)明盤基信息密度大于DVD信息密度，即可直觀地檢查道間距的減小和相應(yīng)的信息坑長度/間距的減短。如果同時采用有關(guān)信息坑長度/間距/寬度/壁角的統(tǒng)計(jì)分析軟件，可精確得到坑長度/間距(3T、4T、……)的統(tǒng)計(jì)分布。
7.信號讀出由于存儲密度增大，可采取一些措施，包括調(diào)節(jié)并優(yōu)化均衡器的增益和提高物鏡的數(shù)值孔徑，使信號得到正常讀出。
本發(fā)明的光盤，直徑120毫米；數(shù)據(jù)區(qū)的最大外直徑117.0毫米(最大外半徑58.5毫米)，比現(xiàn)行DVD光盤的數(shù)據(jù)區(qū)(外直徑116.0毫米，外半徑58毫米)更寬；在采用現(xiàn)行DVD光盤的通道位速率、ECC編碼和調(diào)制方案時，信息道的間距(Track pitch)比現(xiàn)行DVD光盤的道間距(0.74微米)更窄，可在0.54～0.68微米之間選擇，信息坑的最短長度和最短間距(3T)比現(xiàn)行DVD光盤的3T長度(0.4～0.44微米)更短，可在0.32～0.38微米之間選擇；根據(jù)復(fù)制光盤所使用的聚碳酸脂的收縮率，可推算出其相應(yīng)母盤的數(shù)據(jù)區(qū)最大外徑、道間距和3T信息坑的長度。
使用635～650nm的紅光和物鏡數(shù)值孔徑為0.6～0.7的光學(xué)頭進(jìn)行數(shù)據(jù)讀出，若容量以1GB＝1,000,000,000字節(jié)計(jì)算，當(dāng)信息道的間距在0.62～0.68微米之間選擇；信息坑的最短長度和最短間距(3T)在0.35～0.38微米之間選擇時，其光盤的單面單層存儲容量可達(dá)5.5～6.5GB，相應(yīng)的單面雙層光盤存儲容量則可達(dá)11～13GB，和現(xiàn)行的DVD-9光盤(單面雙層，存儲容量8.54GB)相比，其最大存儲容量提高了2.46～4.46GB。
當(dāng)信息道的間距在0.54～0.59微米之間選擇；信息坑的最短長度和最短間距(3T)在0.32～0.35微米之間選擇時，其光盤的單面單層存儲容量可達(dá)7～8GB，相應(yīng)的單面雙層光盤存儲容量則可達(dá)14～16GB，和現(xiàn)行的DVD-9光盤(單面雙層，存儲容量8.54GB)相比，其最大存儲容量提高了5.46～7.46GB。
本發(fā)明的母盤和用此母盤壓制的光盤，可以應(yīng)用于存儲高清晰度影視節(jié)目(一定碼流下的BDTV)的紅光光盤存儲系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種紅光高密度光盤，其特征在于信息道的間距為0.54～0.68微米；信息坑的最短長度3T和最短間距3T為0.32～0.38微米。
2.如權(quán)利要求1所述的紅光高密度光盤，其特征在于信息道的間距為0.62～0.68微米；信息坑的最短長度3T和最短間距3T為0.35～0.38微米。
3.如權(quán)利要求1所述的紅光高密度光盤，其特征在于信息道的間距為0.54～0.59微米；信息坑的最短長度3T和最短間距3T為0.32～0.35微米。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的紅光高密度光盤，其特征在于直徑120毫米的光盤，其數(shù)據(jù)區(qū)的最大外徑為117.0毫米。
全文摘要
一種紅光高密度光盤，其特征在于信息道的間距為0.54～0.68微米；信息坑的最短長度(3T)和最短間距(3T)為0.32～0.38微米。這種光盤，直徑120毫米；數(shù)據(jù)區(qū)的最大外直徑117.0毫米，比現(xiàn)行DVD光盤的數(shù)據(jù)區(qū)外直徑116.0毫米更寬。使用635～650nm的紅光和物鏡數(shù)值孔徑為0.6～0.7的光學(xué)頭進(jìn)行數(shù)據(jù)讀出，當(dāng)信息道的間距在0.54～0.59微米之間選擇，信息坑的最短長度和最短間距(3T)在0.32～0.35微米之間選擇時，其光盤的單面單層存儲容量可達(dá)7～8GB，單面雙層則可達(dá)14～16GB，和現(xiàn)行的DVD－9光盤(單面雙層)相比提高了5.46～7.46GB。
文檔編號G11B7/24GK101025945SQ200710051278
公開日2007年8月29日 申請日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月17日
發(fā)明者阮昊, 李偉權(quán), 侯立松 申請人:上海新匯時代光盤技術(shù)有限公司, 查黎, 阮昊