ДИСКООБРАЗНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ НАКОПИТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК G11B7/07 G11B7/24 

Изобретение относится к дискообразному оптическому накопителю для двоичной информации, которая последовательно накоплена в виде последовательности питов и лэндов вдоль спиральной дорожки, выполненной в гладкой оптической базисной поверхности, причем независимые друг от друга длины питов и лэндов представляют собой накопленные двоичные значения, считываемые посредством фокусированного, ведомого вдоль дорожки лазерного луча по интерференционному принципу.

Кроме того, изобретение относится к способу изготовления так называемого стеклянного оригинала, с которого могут быть сделаны матрицы, служащие, в свою очередь, для массового производства такого дискообразного накопителя.

Одной из наиболее известных оптических запоминающих сред названного рода является компакт-диск, основные свойства которого установлены стандартом IEC 908 и спецификацией "Compact Disc Digital Audio System Description", июнь 1989 г., издатели фирмы "Сони" и "Филипс". Компакт-диск имеет среди прочего следующие признаки; информация записана последовательно в виде спиральной дорожки и считывается методом отражения с помощью фокусированного лазерного луча.

В плоскости гладкой базисной поверхности диаметр фокуса равен ширине дорожки около 1 мкм. В пределах дорожки друг за другом следуют лоткообразные углубления, так называемые питы, отделенные друг от друга в направлении дорожки и в радиальном направлении участками гладкой базисной поверхности.

Эти участки, лежащие в направлении дорожки между соседними питами, называются лэнды. Ширина питов составляет менее половины ширины дорожки. Длины питов и лэндов представляют собой накопленные двоичные значения, а именно таким образом, что каждый переход между питом и лэндом или между лэндом и питом, если смотреть в направлении дорожки, детектируется как логическая единица, а остальные участки как питов, так и лэндов, однако, как логические нули.

Для детектирования переходов используют известные из патента ФРГ N 2208379 принцип деструктивной интерференции. Она имеет при равномерно отражающей поверхности диска свой оптимум, если, с одной стороны, глубина питов точно соответствует четверти длины волны лазерного пучка, а, с другой стороны, одна половина падающего света отражается от окружающих данный пит участков гладкой базисной поверхности (включая лэнды), а другая половина - от дна пита.

Последовательность питов и лэндов образовала бы тогда максимальную амплитудную модуляцию отраженного лазерного пучка. Обязательным условием бесконтактного считывания оптической запоминающей среды является, правда, получение последующего сигнала дорожки из отраженной части лазерного пучка.

Последующий сигнал дорожки, однако, при глубине питов λ/4 равен нулю, а при глубине питов λ/8 проходит через максимум.

Ни у компакт-диска, ни у какой-либо иной, работающей по тому же принципу считывания запоминающей среды невозможно поэтому использовать оптимальную для восстановления информационного сигнала глубину питов λ/4.
Напротив, глубина питов составляет около 0,225 λ. У компакт-диска из прозрачного поликарбоната с показателем преломления n = 1,46, считываемого, как известно, через прозрачный поликарбонат, а также с обычной длиной волны лазерного луча 780 нм, т.е. длиной волны 534 нм в поликарбонате, глубина питов составляет поэтому 120 нм.

Из выкладки ФРГ N 4121505 известно усовершенствование оптической запоминающей среды названного рода, имеющее своей целью упрощение способа изготовления за счет больших допусков глубины питов и, в частности, сокращение времени цикла используемых для матрицирования литьевых машин, не ухудшая этим совместимости запоминающей среды с запоминающей средой названного выше рода.

Для этого у усовершенствованной запоминающей среды вместо последовательности питов и лэндов предусмотрена одна сплошная бороздка с глубинной модуляцией, т. е. имеющая первые участки большей глубины, соответствующие питам, и вторые участки меньшей глубины, соответствующие лэндам, с промежуточными ступенчатыми переходами.

При этом глубина первых участков точно равна упомянутому выше оптимуму в четверть длины волны лазерного пучка, тогда как глубина вторых участков составляет приблизительно одну шестнадцатую этой длины волны.

Из запоминающих сред названного рода компакт-диск приобрел очень широкое распространение и соответственно большое экономическое значение.

Изготовители компакт-дисков все больше сталкиваются с проблемой пиратских копий.

Поскольку способ изготовления таких оптических запоминающих сред стал общим уровнем техники и хорошо осваивается, ни торговле, ни потребителю невозможно отличить пиратское изделие от оригинального.

В основу изобретения положена поэтому задача снабдить дисковый накопитель родового вида крайне трудно подделываемой стойкой маркировкой (в принципе, любой формы и величины) четко обнаруживаемой оптическими средствами.

Эта задача решена согласно изобретению тем, что в оптической базисной поверхности выполнено выбранное число лэндов в виде углублений, плоских по сравнению с глубиной питов.

Неожиданным образом оказалось, что независимо от числа лэндов, проложенных из оптической базисной поверхности, совместимость такой запоминающей среды не ухудшается даже тогда, когда глубина питов не равна 0,25 λ в соответствии с выкладкой ФРГ N 4121505, а равна, как у обычного уровня техники, 0,225 λ.
Предложение согласно изобретению позволяет поэтому изготовителю снабдить каждую отдельную запоминающую среду без каких-либо дополнительных затрат во время процесса изготовления в одном или нескольких заданных местах маркировкой в виде определенного числа лэндов, выполненных как плоские углубления.

Эта маркировка может быть в экстремальном случае настолько мала, т.е. охватывать так мало лэндов, что ее можно обнаружить только электронным микроскопом, и даже это с приемлемыми затратами времени только тогда, когда известно место, где находится эта маркировка.

Само собой, углубленные в оптическую базисную поверхность, служащие для маркировки накопителя лэнды не должны следовать друг за другом также в направлении дорожки, т.е. могут быть отделены также более чем одним питом и лежащими между этими питами "нормальными" лэндами.

Кроме того, углубленные лэнды не обязательно должны иметь все одинаковую глубину. В пределах одного заданного глубинного участка глубины лэндов могут быть беспорядочными или различными по заданному узору.

Другой, неожиданный эффект состоит в том, что выполненные согласно изобретению лэнды, хотя они углублены лишь на доли длины волны лазерного пучка в оптическую базисную поверхность, вызывают эффекты, визуально воспринимаемые даже при освещении рассеянным белым светом (например, дневным), а именно невооруженным глазом при достаточно большом числе выполненных подобным образом лэндов.

Предпочтительной поэтому является форма исполнения, у которой следующие друг за другом в направлении дорожки и/или соседние в радиальном направлении, выполненные в виде углублений лэнды образуют макроскопический узор.

Этот узор выделяется от остальной поверхности накопителя в зависимости от угла падения света и угла рассмотрения отличающимся градацией серого, подобно так называемому водяному знаку.

То, что изготовленный таким образом визуальный узор может быть, в принципе, любого вида, т.е. носить, например, имя или фирменный знак изготовителя, название накопленного программного материала и т.п., очевидно.

Предпочтительные возможности геометрической формы выполненных в виде углублений лэндов приведены в п.п. 3-5 формулы.

Поскольку в п. 1 служащие для маркировки лэнды обозначены как "плоские" по сравнению с глубиной питов углубления и эта глубина составляет в п. 5 максимум 30% глубины питов, эти условия относятся к случаю, когда изготовленная таким образом маркировка лежит в пределах необходимой для считывания накопителя поверхности.

Эта поверхность охватывает, например, у компакт-диска в дополнение к так называемому программному участку вводной и выводной участки.

Лежащие за пределами этих участков поверхности запоминающей среды несущественны для процесса считывания, а тем самым для надлежащего функционирования проигрывающего устройства.

Там отпадают поэтому названные выше ограничения глубины особых, используемых для маркировки накопителя, т.е. углубленных в оптическую базисную поверхность лэндов.

Это означает, что у питов и лэндов, расположенных за пределами необходимой для считывания накопителя поверхности, глубина углубленных для считывания накопителя поверхности, глубина углубленных в оптическую базисную поверхность лэндов любая и поэтому может быть оптимизирована таким образом, чтобы полученная маркировка имела особенно сильный контраст с остальной поверхностью накопителя и поэтому особенно легко могла восприниматься невооруженным глазом.

Другая задача изобретения состоит в разработке способа изготовления стеклянного оригинала, посредством которого с помощью обычных промежуточных операций можно изготовлять оптический накопитель с предложенной маркировкой.

Эта задача решена тем, что интенсивность лазерного луча в зоне лэндов, которые должны быть выполнены в виде углублений в оптической базисной поверхности, уменьшают до значения, которое в пределах необходимой для считывания накопителя поверхности составляет максимум 50% образующего питы значения интенсивности и за пределами этой поверхности лежит между технически целесообразным минимальным значением и 100% образующего питы значения интенсивности.

Другими словами, в зоне нормальных лэндов лазерным лучом манипулируют, как прежде, однако в зоне лэндов, выполненных в виде углублений в оптической базисной поверхности, переключают на значение интенсивности, которое меньше используемого для образования питов.

Поскольку при этом глубину лэндов, выполненных в виде углублений в оптической базисной поверхности, следует варьировать, работают с числом различных значений интенсивности, соответствующим числу различных глубин.

Изобретение поясняется ниже с помощью чертежей, на которых представлены: фиг. 1: вид сверху на компакт-диск, снабженный маркировкой "CD" согласно настоящему изобретению; фиг. 2: топография поверхности, например в месте "X" на фиг. 1 при косом виде с 6000-кратным увеличением.

Компакт-диск, изображенный на фиг. 1 как пример оптических накопителей названного выше рода, имеет в трех местах маркировку "CD" наподобие водяного знака, которую также следует понимать лишь как пример и которая изображена на зеркальной в целом поверхности как измененный (более темный) серый тон. В зависимости от угла рассмотрения одновременно видны все три маркировки, а при необходимости только одна или две.

На фиг.2 изображена топография поверхности при косом виде, если смотреть со стороны тиснения. Дорожки на левом краю пронумерованы произвольно. Вырезы дорожек 1 - 6, которые из-за сильного увеличения кажутся линейными, однако макроскопически следуют друг за другом по спирали, имеют последовательности разных по длине питов 21 и лэндов 22 в соответствии с накопленной на изображенном участке двоичной информацией. У лэндов 22 речь идет, другими словами, об относящихся к данной дорожке участках оптической базисной поверхности.

На дорожках 7 - 10, напротив, в изображенном здесь вырезе лэнды выполнены в виде углублений 23 в оптической базисной поверхности, плоских по сравнению с глубиной оставшихся без изменений питов 21.

Видно, что выполненные таким образом лэнды имеют U-образное сечение и лишь чуть уже питов 21. Если питы 21 и лэнды 22 или 23 выполняют не известным лазерно-оптическим/фотографическим способом, а например посредством записывающего резца на так называемом оригинале, то питы 21 и лэнды 23 образуют в сечении негатив формы записывающего резца, т.е. имеют соответственно V-образное сечение.

Из-за своей небольшой глубины, составляющей предпочтительно менее 20% глубины питов, лэнды имеют тогда значительно меньшую ширину, чем питы (не показано).

В настоящем примере исполнения на компакт-диске фиг. 1 на участках поверхности, где наподобие водяного знака расположена маркировка "CD", выполненные в виде плоских углублений лэнды 23 записывают, тогда как на остальных участках поверхности остаются обычные лэнды 23.

Если вместо выбранной здесь макроскопической маркировки "CD" дискообразный оптический накопитель следует снабдить "скрытой" маркировкой, которую невозможно обнаружить простым глазом и даже световым микроскопом, для этого необходимо лишь соответственно уменьшить число выполненных согласно изобретению лэндов 23 и выполнить их в месте, известном только изготовителю накопителя.

Кроме того, обычные лэнды 22 и выполненные согласно изобретению лэнды 23 могут следовать друг за другом в пределах одной и той же дорожки, причем последовательность может, в свою очередь, представлять двоичную информацию.

Отправной точкой для изготовления дискообразных оптических накопителей настоящего вида является, как правило, стеклянный оригинал, который покрывают фотолаковым слоем и экспонируют по дорожкам лазерным лучом.

Там, где фотолаковый слой экспонирован, возникают после проявления стеклянного оригинала обозначаемые питами углубления.

Если необходимо записать лэнды 23 предложенного вида, то на соответствующих участках интенсивность экспонирующего лазерного луча уменьшают не до нуля, а до значения, составляющего несколько десятков процентов образующего питы значения интенсивности.

Изобретение относится к технике накопления информации. Дискообразный оптический накопитель двоичной информации характеризуется тем, что выбранное число лэндов выполнено в оптической базисной поверхности в виде углублений, глубина которых составляет менее 30% глубины питов. Следующие друг за другом в направлении дорожки и/или соседние в радиальном направлении, выполненные в виде углублений лэнды образуют макроскопический узор. Выполненные в виде углублений лэнды могут иметь U-образное сечение и ширину, приблизительно соответствующую ширине питов. Лэнды могут иметь V-образное сечение и меньшую, чем питы, ширину. Способ изготовления стеклянного оригинала для дискообразного оптического накопителя предусматривает подорожечное экспонирование фотолакового слоя стеклянного оригинала лазерным лучом в зоне образуемых питов и последующее проявление стеклянного оригинала. Интенсивность лазерного луча в зоне лэндов, которые должны быть выполнены в виде углублений в оптической базисной поверхности, уменьшают до значения, которое составляет максимум 50% образующего питы значения интенсивности. Таким образом, изобретение позволяет снабдить дисковый накопитель крайне трудно подделываемой стойкой маркировкой, четко обнаруживаемой оптическими средствами, что позволяет решить проблему пиратских копий, с которой сталкиваются изготовители компакт-дисков. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Дискообразный оптический накопитель двоичной информации, которая последовательно накоплена в виде последовательности питов и лэндов вдоль спиральной дорожки, выполненной в гладкой оптической базисной поверхности, причем независимые друг от друга длины питов и лэндов представляют собой накопленные двоичные значения, считываемые посредством фокусированного, ведомого вдоль дорожки лазерного луча по интерференционному принципу, отличающийся тем, что выбранное число лэндов выполнено в оптической базисной поверхности в виде углублений (23), глубина которых составляет менее 30% глубины питов (21). 2. Накопитель по п.1, отличающийся тем, что следующие друг за другом в направлении дорожки и/или соседние в радиальном направлении, выполненные в виде углублений лэнды (23) образуют макроскопический узор. 3. Накопитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что выполненные в виде углублений лэнды (23) имеют U-образное сечение и ширину, соответствующую ширине питов (21). 4. Накопитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что выполненные в виде углублений лэнды (23) имеют V-образное сечение и меньшую, чем питы, ширину. 5. Способ по пп.1 - 4, предусматривающий подорожечное экспонирование фотолакового слоя стеклянного оригинала лазерным лучом в зоне образуемых питов и последующее проявление стеклянного оригинала, пока фотолаковый слой не будет иметь углублений в экспонированных местах, отличающийся тем, что интенсивность лазерного луча в зоне лэндов, которые должны быть выполнены в виде углублений в оптической базисной поверхности, уменьшают до значения, которое составляет максимум 50% образующего питы значения интенсивности, а за пределами необходимой для считывания накопителя поверхности интенсивность лазерного луча лежит между технически приемлемым минимальным значением и 100% образующего питы значения интенсивности.