Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оптическому носителю записи, в частности к оптическому диску, имеющему форму круглой пластины и используемому для воспроизведения информации.
Уровень техники
В качестве обычного оптического носителя записи в данном изобретении рассматривается, например, оптический диск типа CD-ROM и DVD-ROM. В случае такого оптического диска на прозрачной подложке из поликарбоната или т.п. материала сформирована рельефная дорожка питов. На подложку нанесена также металлическая отражающая пленка из Al и т.п. материала. Со стороны тыльной поверхности подложки на металлическую отражающую пленку, образующую поверхность записи информации, направляется луч света. Таким образом воспроизводится информация.
Такой оптический носитель записи с использованием луча света для записи и воспроизведения информации нашел широкое применение. Поэтому значительно повысились требования к ожидаемой плотности записи. В последние годы разрабатывается много оптических дисков, способных воспроизводить большой объем аудиовизуальных или цифровых данных. Например, в настоящее время продолжаются НИИОКР по разработке оптического диска ROM большой плотности, который, как ожидают, будет представлять собой оптический диск диаметром 12 см с емкостью памяти порядка 23,3-30 гигабайт.
С другой стороны, имеется носитель записи DVD ROM с использованием метода защиты, в частности метода защиты, позволяющего предотвратить любое незаконное использование и копирование записанной информации или попытку совершить такое действие. Для реализации такого метода защиты предлагается использовать BCA-область (или область лазерной маркировки), в которую в виде рисунка штрих-кода записываются идентификационные данные носителя, обеспечивающие однозначную идентификацию каждого носителя записи. В такой BCA-области при изготовлении оптического носителя записи записывается уникальный для каждого оптического носителя записи идентификационный номер носителя и, в случае необходимости, криптографический ключ или ключ декодирования.
Например, в описании к выложенной заявке на патент Японии №10-233019 рассматривается металлическая отражающая пленка на оптическом диске со сформированной в качестве основных данных дорожкой питов, причем путем частичного удаления этой пленки лазерной высечкой на диске записывают уникальные модулированные данные. То есть записывают идентификационный номер носителя, используемый для защиты от незаконного использования и копирования или попытки совершить такое действие.
Однако для достижения указанной выше высокой плотности необходимо уменьшение шага между витками дорожки или уменьшение длины самого короткого пита в составе дорожки питов. Кроме того, в случае оптического диска высокой плотности 23,3 ГБ или более данные записывают на оптическом диске диаметром 12 см. Поэтому было установлено, что если на подложку для такого оптического диска наносят металлическую отражающую пленку из сплава на основе Al, образующего пленку толщиной 50-70 нм, которая может быть использована в оптическом диске DVD ROM, это приводит к ухудшению качества воспроизводимого сигнала.
Причина этого явления заключается в трудности формирования металлической отражающей пленки на донном участке ультрамалого пита длиной порядка 0,2 мкм. Таким образом, с укорочением пит становится глубже и меньше. Следовательно, в качестве металлической отражающей пленки для указанного выше оптического диска ROM высокой плотности металлическая отражающая пленка, используемая в оптическом диске DVD ROM, не может быть использована как таковая.
Кроме того, при изготовлении оптического диска DVD ROM идентификационный номер носителя записывают на специальной установке, снабженной YAG-лазером (на алюмоиттриевом гранате). Однако даже если идентификационный номер носителя записывают в виде рисунка штрих-кода с использованием этой специальной установки в области, в которой питы отсутствуют, в случае оптического диска ROM высокой плотности или на дорожке питов, записанной с шагом между витками, составляющим 0,74 мкм, что совпадает со случаем оптического диска DVD ROM, сформировать рисунок невозможно. Или происходит усиление шума воспроизведения идентификационного номера носителя, что не позволяет обеспечить допустимые пределы расфокусировки.
Причиной этого является то, что в оптическом диске ROM высокой плотности металлическая отражающая пленка имеет меньшую толщину, чем в оптическом диске DVD ROM. Или в использовании другого материала для металлической отражающей пленки, что приводит к значительным различиям по количеству теплоты, которую необходимо передать этой пленке до достижения температуры плавления. Следовательно, обычная установка для записи идентификационного номера диска с YAG-лазером не может быть использована при изготовлении оптического диска ROM высокой плотности как таковая.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание оптического носителя записи, на котором данные могут быть записаны с более высокой плотностью, чем на оптическом диске ROM DVD, и на котором с использованием обычной специальной установки идентификационный номер носителя может быть записан с обеспечением допустимых пределов расфокусировки.
Одним объектом настоящего изобретения является оптический носитель записи, который включает в себя основную информационную область, в которой металлическая отражающая пленка нанесена на подложку со сформированной в качестве основных данных дорожкой питов, и вспомогательную информационную область, в которую используемый для однозначной идентификации носителя оптической записи идентификационный номер носителя записан путем частичного удаления металлической отражающей пленки и формирования областей без отражающей пленки; и воспроизведение информации с которого осуществляется с помощью луча света, направляемого на металлическую отражающую пленку, причем во вспомогательной информационной области дорожка питов или канавка сформирована на подложке, и шаг витков дорожки питов или канавки составляет не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм.
В случае этого оптического носителя записи дорожка питов или канавка сформирована во вспомогательной информационной области на подложке, и шаг витков дорожки питов или канавки задан в диапазоне значений не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм. Поэтому с помощью луча света для воспроизведения, имеющего более короткую длину волны, и оптической системы с большей числовой апертурой можно записать данные с более высокой плотностью, чем в случае оптического диска ROM DVD. Кроме того, даже при различиях по удельной теплопроводности или температуре плавления, которая является собственным значением металлической отражающей пленки, использование обычной установки для записи идентификационного номера носителя позволяет осуществить запись идентификационного номера носителя с обеспечением допустимых пределов расфокусировки.
Другим объектом настоящего изобретения является способ изготовления оптического носителя записи, включающий в себя: первый этап, состоящий в подготовке подложки, на которой дорожка питов сформирована в качестве основных данных в основной информационной области и дорожка питов или канавка с шагом витков не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, сформирована во вспомогательной информационной области; второй этап, состоящий в нанесении металлической отражающей пленки на подложку; третий этап, состоящий в нанесении слоя смолы на металлическую отражающую пленку; и четвертый этап, состоящий в записи используемого для однозначной идентификации оптического носителя записи идентификационного номера носителя путем частичного удаления металлической отражающей пленки и формирования областей без отражающей пленки во вспомогательной информационной области.
В соответствии с этим способом изготовления носителя оптической записи дорожку питов или канавку формируют во вспомогательной информационной области на подложке и шаг витков дорожки питов или канавки задают в диапазоне значений не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм. Поэтому с помощью луча света для воспроизведения, имеющего более короткую длину волны, и оптической системы с большей числовой апертурой можно записать данные с более высокой плотностью, чем в случае оптического диска ROM DVD. Кроме того, даже при различиях по удельной теплопроводности или температуре плавления, которая является собственным значением металлической отражающей пленки, использование обычной установки для записи идентификационного номера носителя позволяет осуществить запись идентификационного номера носителя с обеспечением допустимых пределов расфокусировки.
Еще одним другим объектом настоящего изобретения является способ воспроизведения информации с носителя оптической записи, в соответствии с которым: носитель оптической записи включает в себя основную информационную область, в которой металлическая отражающая пленка нанесена на подложку со сформированной в качестве основных данных дорожкой питов, и вспомогательную информационную область, в которой дорожка питов или канавка с шагом витков не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, сформирована на подложке и используемый для однозначной идентификации носителя оптической записи идентификационный номер носителя записан путем частичного удаления металлической отражающей пленки и формирования областей без металлической отражающей пленки; и информацию воспроизводят с помощью луча света, направляемого на металлическую отражающую пленку оптического носителя записи.
В соответствии с этим способом воспроизведения оптического носителя записи информацию воспроизводят с помощью луча света, направляемого на металлическую отражающую пленку оптического носителя записи, который включает в себя вспомогательную информационную область, в которой дорожка питов или канавка сформирована на подложке и шаг витков дорожки питов или канавки задан в диапазоне значений не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм. Поэтому с помощью луча света для воспроизведения, имеющего более короткую длину волны, и оптической системы с большей числовой апертурой можно получить сигнал хорошего качества путем воспроизведения данных, записанных с более высокой плотностью, чем в случае оптического диска ROM DVD. Кроме того, даже при различиях по удельной теплопроводности или температуре плавления, которая является собственным значением металлической отражающей пленки, использование обычной установки для записи идентификационного номера носителя позволяет осуществить стабильное воспроизведение идентификационного номера носителя, записанного с допустимыми пределами расфокусировки.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - полученный в результате измерений график зависимости флуктуаций сигнала от глубины пита.
Фиг.2 - полученный в результате измерений график зависимости флуктуаций сигнала от толщины металлической отражающей пленки, выполненной из сплава AgPdCu.
Фиг.3 - полученный в результате измерений график зависимости флуктуаций сигнала от толщины металлической отражающей пленки, выполненной из сплава на основе Al.
Фиг.4 - сечение оптического диска с металлической отражающей пленкой толщиной 100 нм, выполненной из сплава AgPdCu на подложке со сформированными питами.
Фиг.5 - полученный в результате измерений график зависимости коэффициента отражения металлической отражающей пленки, выполненной из сплава AgPdCu, от толщины.
Фиг.6 - полученный в результате измерений график зависимости коэффициента отражения металлической отражающей пленки, выполненной из сплава на основе Al, от толщины.
Фиг.7 - вид сверху на оптический диск с основной и вспомогательной информационными областями.
Фиг.8 - блок-схема установки для записи идентификационного номера носителя, которая осуществляет запись идентификационного номера носителя в BCA-область.
Фиг.9 - сечение оптического диска с металлической отражающей пленкой толщиной, нанесенной на подложку со сформированными питами, и слоем смолы на металлической отражающей пленке.
Фиг.10 - полученный в результате измерений график зависимости пределов расфокусировки мощности записи в BCA-область от шага витков дорожки питов, сформированной на оптическом диске с металлической отражающей пленкой толщиной 50 нм, выполненной из сплава AgPdCu.
Фиг.11 - полученный в результате измерений график зависимости пределов расфокусировки мощности записи в BCA-область в зависимости от шага витков дорожки питов, сформированной на оптическом диске с металлической отражающей пленкой толщиной 30 нм, выполненной из Al.
Осуществление изобретения
Ниже приводится описание оптического диска ROM в качестве примера оптического диска, соответствующего примеру осуществления настоящего изобретения. При этом оптический носитель записи, рассматриваемый в соответствии с настоящим изобретением, не ограничивается исключительно этим примером. Настоящее изобретение может быть использовано применительно к различным оптическим носителям записи, имеющим слой записи информации, например с микрорельефом, типа магнитооптического диска и диска с изменением фазового состояния.
Оптический диск ROM включает в себя: основную информационную область, в которой металлическая отражающая пленка нанесена на подложку со сформированной в качестве основных данных рельефной дорожкой питов; и вспомогательную информационную область, в которой используемый для однозначной идентификации носителя оптической записи идентификационный номер носителя записан путем частичного удаления металлической отражающей пленки и формирования областей без отражающей пленки. В случае этого оптического диска информацию воспроизводят с помощью луча света, направляемого на металлическую отражающую пленку.
Как правило, для повышения плотности оптического диска ROM необходимо уменьшение шага между витками дорожки и значительное уменьшение длины самого короткого пита (или длины самой короткой метки). Однако при чрезмерном уменьшении шага витков происходит усиление перекрестных помех в ВЧ-диапазоне, что препятствует обеспечению допустимых пределов рабочего режима системы. При чрезмерном уменьшении длины самого короткого пита разрешение воспроизводимого сигнала снижается и в результате происходит увеличение его флуктуаций.
Поэтому были проведены многочисленные исследования по поиску наиболее применимых значений шага витков с использованием устройства для воспроизведения информации, в котором длина волны λ излучения источника света, использованного для воспроизведения, составила 405 нм, а числовая апертура NA объектива - 0,85. В результате таких исследований были получены приводимые ниже данные измерений. Данные представлены с учетом практической возможности пренебречь перекрестными помехами по сравнению с основным сигналом, если шаг витков составляет не менее 0,24 мкм.
Кроме того, были проведены исследования по поиску наиболее применимой длины самого короткого пита с использованием описанного выше устройства для воспроизведения информации. В процессе анализа разрешения, необходимого для получения ожидаемого сигнала воспроизведения, были получены приводимые ниже данные измерений. Было установлено, что если длина самого короткого пита составляет не менее 0,12 мкм, то допустимое разрешение воспроизводимого сигнала может быть обеспечено.
При этом с учетом различных пределов рабочего режима оптического диска или дисковода флуктуации сигнала, характеризующие оптический диск, должны составлять не более 6,5%.
При этом воспроизведение информации с оптического диска диаметром 12 см осуществляется с использованием специального устройства. Для задания объема памяти оптического диска 23,3 ГБ и более должно выполняться условие (длина самого короткого пита)×(шаг витков)≤0,0512 мкм2. Например, при емкости записи 23,3 ГБ и длине самого короткого пита 0,12 мкм верхняя граница шага витков составляет приблизительно 0,43 мкм. Аналогичным образом, при емкости записи 23,3 ГБ и длине самого короткого пита 0,24 мкм верхняя граница шага витков составляет приблизительно 0,21 мкм.
Далее приводится описание способа изготовления оптического диска диаметром 12 см, обладающего емкостью записи не менее 23,3 ГБ. Как было указано выше для создания оптического диска диаметром 12 см, обладающего емкостью записи не менее 23,3 ГБ, должна быть использована подложка с шагом витков, составляющим не менее 0,24 мкм, но не более 0,43 мкм, и длиной самого короткого пита, составляющей не менее 0,12 мкм, но не более 0,21 мкм.
Например, для создания оптического диска диаметром 12 см, обладающего емкостью записи 25 ГБ, сначала подготавливают подложку, на которой сформирована дорожка питов с длиной самого короткого пита 0,149 мкм и шагом витков 0,32 мкм. В качестве этой подложки может быть использована, например, подложка из поликарбоната, полученная на установке для прессования под давлением.
Затем на специальной установке на подложку наносят металлическую отражающую пленку. В качестве такой установки для нанесения пленок может быть использована установка, обеспечивающая возможность получения однородной металлической отражающей пленки, типа установки магнетронного распыления и установки осаждения из паровой фазы. Например, при использовании установки магнетронного распыления можно изменять длительность процесса нанесения пленки и таким образом регулировать толщину металлической отражающей пленки. Вопросы материала металлической пленки, ее толщины или т.п. рассматриваются позже.
Затем оптический диск с нанесенной металлической отражающей пленкой помещают в установку для нанесения покрытий методом центрифугирования. Далее на диск наливают смолу, отверждающуюся под действием УФ-излучения, и поверх размещают прозрачный лист поликарбоната толщиной 88 мкм. В таком состоянии оптический диск в установке для нанесения покрытий методом центрифугирования приводят во вращение, а смолу, отверждающуюся под действием УФ-излучения, подвергают УФ-облучению. В процессе отверждения скорость вращения диска контролируют так, что после отверждения толщина слоя смолы достигает 12 мкм. В результате на поверхности металлической отражающей пленки получают прозрачный слой смолы толщиной 100 мкм. В качестве смолы, отверждающейся под действием УФ-излучения, может быть использована, например, акриловая смола.
Описанным выше способом металлическая отражающая пленка была нанесена на подложку со сформированной дорожкой питов, имеющей длину самого короткого пита 0,149 мкм и шаг витков 0,32 мкм. Поверх этой пленки был нанесен слой смолы, образующий пленку толщиной 100 мкм, и в результате был изготовлен оптический диск.
Затем изготовленный описанным выше способом оптический диск был подвергнут анализу на соответствие глубины пита качеству воспроизводимого сигнала, материал, толщину металлической отражающей пленки и т.п. В частности, изготовленный оптический диск устанавливали в описанном выше устройстве для воспроизведения информации. Далее в этом устройстве для воспроизведения информации на металлическую отражающую пленку через слой смолы толщиной 100 мкм направлялся луч света. Таким образом с оптического диска получали воспроизведенный сигнал и затем осуществляли контроль и измерения этого сигнала.
Прежде всего, была исследована зависимость качества воспроизводимого сигнала от глубины пита. На оптическом диске, изготовленном описанным выше способом, были измерены флуктуации сигнала, которые показали дисперсию воспроизводимых сигналов при изменении глубины пита. На фиг.1 представлен полученный в результате измерений график зависимости флуктуаций сигнала от глубины пита. По горизонтальной оси на этом графике отложена глубина пита (нм), а по вертикальной оси - флуктуации сигнала (%). В качестве материала металлической отражающей пленки в случае, представленном на фиг.1, был использован сплав на основе Al с чистотой 99 мас.%, а толщина пленки составила 25 нм. Аналогичные результаты были получены и для пленки из Ag98Pd1Cu1 (мас.%) (именуемого в дальнейшем как сплав AgPdCu).
В общем случае для обеспечения допустимых пределов рабочего режима системы флуктуации сигнала не должны превышать 6,5%. Как показано на фиг.1, при глубине пита, заданной в диапазоне значений не менее 44 нм, но не более 88 нм, флуктуации сигнала не превышают 6,5%. При этом показатель преломления n нанесенного слоя смолы составляет 1,53, а длина волны λ луча света - 405 нм. Поэтому с учетом описанных выше результатов измерений можно видеть, что глубина D пита, позволяющая получить ожидаемый сигнал воспроизведения, составляет не менее λ/(6×n), но не более λ/(3×n).
Объясняется это, по-видимому, следующим. В частности, глубина пита влияет на амплитуду воспроизводимого сигнала, и расчет на основе законов оптики показывает, что при глубине пита λ/(4×n) амплитуда достигает максимума. Если показатель преломления n слоя смолы составляет 1,53, а длина волны λ луча света - 405 нм, то максимум достигается при глубине пита порядка 66 нм. Но даже при некотором уменьшении амплитуды флуктуации воспроизводимого сигнала остаются почти неизменными. Однако, если глубина пита становится меньше λ/(6×n) или больше λ/(3×n), то получить допустимое отношение сигнал/шум (в дальнейшем именуемое как отношение S/N) невозможно, в связи с чем флуктуации воспроизводимого сигнала увеличиваются.
Далее был проведен анализ применимой толщины металлической отражающей пленки. Сначала была подготовлена подложка, в которой глубина пита составила λ/(4×n). В качестве металлической отражающей пленки были использованы два вида пленки - из сплава AgPdCu и сплава на основе Al с чистотой 99 мас.%. Затем были проведены измерения флуктуаций сигнала при изменении толщины пленки. На фиг.2 представлен полученный в результате измерений график зависимости флуктуаций сигнала от толщины металлической отражающей пленки, выполненной из сплава AgPdCu. А на фиг.3 - полученный в результате измерений график зависимости флуктуаций сигнала от толщины металлической отражающей пленки, выполненной из сплава на основе Al. На каждой из фигур по горизонтальной оси отложена толщина металлической отражающей пленки (нм), а по вертикальной оси - флуктуации сигнала (%).
Как показано на фиг.2, в случае металлической отражающей пленки из сплава AgPdCu, если толщина этой пленки составляет не менее 25 нм, но не более 75 нм, то флуктуации сигнала достигают значения не более 6,5%. С другой стороны, как показано на фиг.3, в случае металлической отражающей пленки из сплава на основе Al, если толщина этой пленки составляет не менее 15 нм, но не более 40 нм, то флуктуации сигнала достигают значения не более 6,5%. При этом материал металлической отражающей пленки не ограничивается исключительно приведенными примерами. Возможно использование и другого материала, если этот материал имеет высокий показатель преломления и может образовывать равномерную пленку на подложке в установке для нанесения пленок. Кроме того, для повышения своей коррозионной стойкости материал отражающей пленки на основе Ag или Al может быть легирован малыми дозами редкоземельных металлов типа Nd или переходных металлов типа Ti и Cr.
Далее был рассмотрен показатель преломления металлической отражающей пленки. С уменьшением толщины металлической отражающей пленки происходит уменьшение количества отраженного света. При уменьшении количества отраженного света пропорционально снижается и шум носителя, что сохраняет отношение S/N неизменным. С другой стороны, шум системы или лазерный шум не зависит от количества отраженного света. Если шум системы или лазерный шум значительно ниже, чем шум носителя и им можно пренебречь, тогда он не будет оказывать влияния на качество воспроизводимого сигнала даже при уменьшении количества отраженного света.
Однако если происходит уменьшение количества отраженного света и шум системы или лазерный шум достигает того же уровня, что и шум носителя, то качество воспроизводимого сигнала будет ухудшаться с уменьшением количества отраженного света. Помимо этого, если металлическая отражающая пленка выполнена из другого материала, то даже при той же самой толщине это изменит ее коэффициент преломления и, следовательно, толщину пленки, при которой происходит ухудшение качества сигнала. Кроме того, ухудшение качества воспроизводимого сигнала происходит при увеличении толщины металлической отражающей пленки.
Например, в установке магнетронного распыления металлические атомы на мишени, распыляемые ионами Ar, осаждаются на подложке и образуют в результате металлическую отражающую пленку. Размер этих металлических атомов также зависит от конструкции установки для нанесения пленок или от условий нанесения пленки. Но такую пленку бывает трудно сформировать на донном участке самого короткого пита.
На фиг.4 представлено сечение оптического диска с металлической отражающей пленкой толщиной 100 нм, выполненной из сплава AgPdCu на подложке со сформированными питами. Как показано на фиг.4, самый короткий пит 11 и длинный пит 12, длина которого превышает длину самого короткого пита 11, сформированы на подложке 1. В этом случае на донном участке самого короткого пита 11 металлическую отражающую пленку 2 труднее сформировать, чем на донном участке длинного пита 12. Поэтому самый короткий пит 11 после формирования металлической отражающей пленки 2 становится меньше и в то же самое время глубже, чем он был на подложке 1.
В случае ожидания этого явления и соответственного увеличения мощности записи до уровня, позволяющего увеличить короткий пит 11, качество сигнала от самого короткого пита 11 улучшится. Однако увеличение мощности записи ведет к уширению длинного пита 12. Это приводит к усилению перекрестных помех от соседних витков дорожки и таким образом вызывает увеличение флуктуаций сигнала. С учетом факторов, которые могут ухудшать качество сигнала при использовании обоих видов пленок, были сформированы подложки, применимые для металлических отражающих пленок из сплава на основе Al и сплава AgPdCu. В результате максимальная толщина металлической отражающей пленки из сплава на основе Al, при которой удается предотвратить увеличение флуктуаций сигнала, составила 40 нм, а максимальная толщина металлической отражающей пленки из сплава AgPdCu, при которой удается предотвратить увеличение флуктуаций сигнала, составила 70 нм.
Исходя из этого анализа были проведены измерения коэффициента отражения металлической отражающей пленки из сплава AgPdCu, рассмотренной со ссылками на фиг.2, и металлической отражающей пленки из сплава на основе Al, рассмотренной со ссылками на фиг.3, в зависимости от толщины каждой из пленок. На фиг.5 представлен полученный в результате измерений график зависимости коэффициента отражения металлической отражающей пленки, выполненной из сплава AgPdCu, от толщины. А на фиг.6 - полученный в результате измерений график зависимости коэффициента отражения металлической отражающей пленки, выполненной из сплава на основе Al, от толщины. На каждой из фигур по горизонтальной оси отложена толщина металлической отражающей пленки (нм), а по вертикальной оси - коэффициент отражения (%). При этом показатель преломления n слоя смолы, который был использован для измерений, составил 1,53, а длина волны λ луча света - 405 нм.
Как показано на фиг.5, в случае металлической отражающей пленки из сплава AgPdCu коэффициент отражения, соответствовавший толщине пленке 25-70 нм, при которой были получены ожидаемые значения флуктуаций сигнала, составил 35-70%. И в случае металлической отражающей пленки из сплава на основе Al на фиг.6 коэффициент отражения, соответствовавший толщине пленки в 15-40 нм, при которой были получены ожидаемые значения флуктуаций сигнала, составил 35-70%. В результате для каждой металлической отражающей пленки коэффициент отражения, позволяющий обеспечить качество воспроизводимого сигнала, составил не менее 35%, но не более 70%.
Далее для получения сигнала воспроизведения с ожидаемыми значениями флуктуаций таким способом, как описано выше, в качестве основных данных в основной информационной области оптического диска формируют рельефную дорожку питов. Будет приведено подробное описание идентификационного номера носителя, записываемого во вспомогательную информационную область оптического диска. На фиг.7 представлен вид сверху на оптический диск с основной и вспомогательной информационными областями.
В примере, представленном на фиг.7, основная информационная область 21 (показанная на фигуре штриховкой) находится на внешнем круговом участке оптического диска. На кольцевом участке внутри внешнего кругового участка размещается BCA-область 22 (образуемая областью между двумя кругами, показанными на фигуре пунктирными линиями), которая является вспомогательной информационной областью. В BCA-области 22 в виде рисунка штрих-кода записан идентификационный номер 23 носителя. На металлическую отражающую пленку наносят слой прозрачной смолы, например поликарбоната или т.п., и после этого путем облучения металлической отражающей пленки, которая находится на глубине 0,1 мм от поверхности оптического диска, импульсным лазером (например, YAG-лазер) записывают идентификационные данные (идентификационный номер) 23 носителя. При этом металлическая отражающая пленка, по-видимому, плавится и затем собирается под действием поверхностного натяжения на обеих границах. Таким образом, происходит частичное удаление металлической отражающей пленки и формируются отдельные области без отражающей пленки. В результате создается BCA-область с записанным идентификационным номером носителя, используемым для однозначной идентификации оптического диска.
Далее приводится подробное описание способа записи идентификационного номера носителя в BCA-область оптического диска. В рассматриваемом ниже примере способ записи в BCA-области описывается применительно к металлической отражающей пленке, выполненной из Ag98Pd1Cu1 (мас.%), или металлической отражающей пленке, выполненной из Al99Cr1 (мас.%). Однако в случае возможности получения аналогичного эффекта настоящее изобретение может быть использовано и применительно к другим видам металлических отражающих пленок, пленке с фазовым переходом или пленке для магнитооптической записи.
На фиг.8 представлена блок-схема установки для записи идентификационных данных носителя, осуществляющей запись идентификационных данных носителя в BCA-область. Установка для записи идентификационных данных носителя, представленная на фиг.8, является установкой для записи BCA-рисунка, которая используется для создания BCA-области в DVD-ROM. В состав этой установки входят: электродвигатель 101; блок 102 управления вращением; оптическая головка 103 считывания; блок 104 возбуждения лазера; блок 105 задания формы сигналов; блок 106 генерации BCA-сигналов; блок 107 фокусировки; предусилитель 108 и блок 109 управления системой.
Блок 102 управления вращением управляет вращением электродвигателя 101. Электродвигатель 101 вращает оптический диск 100 с заданной скоростью. Блок 106 генерации BCA-сигналов вырабатывает на выходе BCA-сигнал в результате модуляции идентификационных данных носителя, которые записываются на оптический диск 100. На основе BCA-сигнала блок 105 задания формы сигналов вырабатывает сигнал модуляции лазерного излучения. В соответствии с сигналом модуляции лазерного излучения блок 104 возбуждения лазера осуществляет возбуждение мощного лазера внутри оптической головки 103 считывания. Через встроенную оптическую систему оптическая головка 103 считывания фокусирует луч света, испускаемый мощным лазером, на оптическом диске 100. Предусилитель 108 усиливает воспроизводимый сигнал, поступающий с оптической головки 103 считывания, и затем этот сигнал поступает в блок 107 фокусировки. С помощью усиленного сигнала, поступающего с предусилителя 108, блок 107 фокусировки регулирует положение объектива внутри оптической головки считывания 103, обеспечивая тем самым фокусировку луча света на металлической отражающей пленке оптического диска 100. Блок 109 управления системой осуществляет постоянное управление работой блока 102 управления вращением, блока 104 возбуждения лазера, блока 105 задания формы сигналов, блока 106 генерации BCA-сигналов и блока 107 фокусировки.
Ниже приводится описание процесса записи в установке для записи идентификационного номера носителя, конструкция которой была описана выше. Сначала по команде от блока 109 управления системой блок 102 управления вращением запускает электродвигатель 101, который при этом начинает вращать оптический диск 100. Блок 104 возбуждения лазера возбуждает используемый в качестве источника света мощный лазер и далее испускаемый мощным лазером луч света направляется оптической головкой 103 считывания на оптический диск 100. Одновременно блок 107 фокусировки регулирует положение объектива так, чтобы луч света, испускаемый мощным лазером, фокусировался на металлической отражающей пленке оптического диска 100.
При этом отражаемое оптическим диском 100 световое излучение воспринимается фотодатчиком внутри оптической головки 103 считывания. Фотодатчик вырабатывает на выходе воспроизведенный сигнал в виде электрического сигнала. Воспроизведенный сигнал усиливается предусилителем 108 и передается на вход блока 107 фокусировки. При поступлении этого сигнала блок 107 фокусировки приводит в движение объектив оптической головки 103 считывания и плавно перемещает его в направлении фокусировки на оптический диск 100. Таким образом этот блок управляет оптической головкой 103 считывания, обеспечивая тем самым возможность фокусировки луча света на металлической отражающей пленке оптического диска 100.
Далее блок 109 управления системой определяет с помощью датчика положения (не показанного) положение оптической головки 103 считывания в направлении витков дорожки и по полученным координатам распознает момент нахождения оптической головки 103 считывания в положении начала записи вспомогательной информации. Далее блок 109 управления системой подает команду на генерацию BCA-сигнала в блок 106 генерации BCA-сигналов. При этом блок 105 задания формы сигналов вырабатывает BCA-сигнал, запускается последовательность записи в BCA-область и идентификационный номер носителя записывается в эту область.
Применительно к оптическому диску, на который была нанесена металлическая отражающая пленка толщиной 50 нм из сплава AgPdCu, была предпринята попытка с использованием описанной выше установки для записи идентификационного номера носителя записать BCA-рисунок (или рисунок штрих-кода) на участок без какой-либо дорожки питов или канавки. Однако даже при повышении выходной мощности лазера получить область без отражающей пленки, на которой металлическая отражающая пленка была бы удалена, невозможно.
Причина заключается в том, что температура плавления Al составляет 660°C, в то время как температура плавления Ag - 960°C. И требуется большее количество энергии для плавления металлической отражающей пленки из сплава AgPdCu. Кроме того, удельная теплопроводность Al составляет 237 Вт/(м·К), в то время как удельная теплопроводность Ag - 427 Вт/(м·К). Поэтому большее количество теплоты рассеивается вследствие теплопроводности, даже если металлическая отражающая пленка из AgPdCu облучается светом. При этом обычно температура плавления металла снижается при смешивании с другими металлами. Однако для обеспечения допустимого коэффициента отражения и предотвращения коррозии содержание Ag в металлической отражающей пленке должно составлять не менее 97 мас.%.
Затем в оптическом диске, на который была нанесена металлическая отражающая пленка толщиной 50 нм из сплава AgPdCu, была сформирована дорожка питов с шагом витков 0,24 мкм, использовавшимся в BCA-области DVD ROM, и на этот участок был записан BCA-рисунок. При этом записать BCA-рисунок с заданной шириной невозможно и поэтому воспроизвести информацию также невозможно. Однако часть металлической отражающей пленки из сплава AgPdCu расплавляется и можно сформировать небольшой участок без отражающей пленки. Объясняется это тем, что металлическую отражающую пленку трудно нанести на наклонный участок поверхности рельефной подложки. Поэтому толщина металлической отражающей пленки на наклонном участке пита становится локально тонкой и это затрудняет теплопроводность.
На фиг.9 представлено сечение оптического диска, снабженного металлической отражающей пленкой, нанесенной на подложку, в которой сформированы питы, и дополнительным слоем смолы, нанесенным на металлическую отражающую пленку. Как показано на фиг.9, металлическая отражающая пленка 2 нанесена на подложку 1, в которой сформированы питы 12, и дополнительно на металлическую отражающую пленку 2 нанесен слой смолы 3. В этом случае толщина металлической отражающей пленки 2, формируемой на наклонном участке 4 поверхности, получается меньше толщины металлической отражающей пленки 2 как на донном участке 5 пита, так и на флете 6. В связи с этим количество теплоты, участвующей в теплопроводности в окружающие участки, уменьшается. Следовательно, с уменьшением шага витков дорожки питов и увеличением поверхности наклонного участка 4 происходит улучшение условий теплопроводности в окружающие участки. Кроме того, на наклонном участке 4 удельный объем металлической отражающей пленки 2 меньше, чем на любом другом участке. Поэтому, количество теплоты, необходимой для достижения температуры плавления на этом участке, уменьшается, и температура плавления достигается на нем при более низкой мощности облучения.
Исходя из приведенных выше сведений были подготовлены оптические диски, представлявшие собой подложки, на которых дорожки питов были сформированы с различным шагом между витками и на каждую из которых была нанесена металлическая отражающая пленка из сплава AgPdCu толщиной 50 нм. Затем, на каждом оптическом диске был записан BCA-рисунок. На фиг.10 представлен полученный в результате измерений график зависимости пределов расфокусировки мощности записи в BCA-область от шага витков дорожки питов, сформированной на оптическом диске с металлической отражающей пленкой толщиной 50 нм, выполненной из сплава AgPdCu. По горизонтальной оси на этом графике отложен шаг витков (мкм) дорожки питов, а по вертикальной оси - пределы расфокусировки (%).
Как показано на фиг.10, в область формирования дорожки питов с шагом витков не более 0,54 мкм может быть записан BCA-рисунок и запись идентификационного номера носителя возможна. С другой стороны, в области формирования дорожки питов с шагом витков 0,54 мкм и более обеспечить какие-либо пределы расфокусировки невозможно. При этом выводы о получении записи BCA-рисунка делались по результатам воспроизведения информации, записанной на созданных оптических дисках, в контрольно-измерительном устройстве. Решения принимались в зависимости от точности воспроизведения идентификационного номера носителя, записанного в BCA-области. В качестве контрольно-измерительного устройства было использовано устройство воспроизведения, в котором длина волны λ воспроизводящего луча света составляла 405 нм, а числовая апертура NA объектива - 0,85.
При этом с учетом массового производства оптических дисков следует рассмотреть ряд факторов, таких как разброс значений толщины металлической отражающей пленки и вариации мощности записи в BCA-область. Поэтому требуемые в качестве допустимых пределы расфокусировки составляют не ниже 20%. На фиг.10 шаг витков, при котором были получены пределы расфокусировки не ниже 20%, составляет не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм. Следовательно, если шаг витков дорожки питов, записанной в BCA-области, составляет не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, то можно обеспечить допустимые пределы расфокусировки и можно записать идентификационный номер носителя. Вероятные причины этого рассматриваются ниже.
В частности, если шаг витков дорожки питов, записанной в BCA-области, составляет более 0,45 мкм, то количество питов на единицу площади уменьшается и поэтому площадь наклонных участков питов также уменьшается, что затрудняет допустимое прекращение теплопроводности. Поэтому, если поглощаемая металлической отражающей пленкой теплота варьируется в соответствии с расфокусировкой, то записать BCA-рисунок с низким уровнем шумов невозможно.
С другой стороны, если шаг витков составляет менее 0,24 мкм, то происходит чрезмерное приближение пита к соседним питам. Следовательно, формирование площадок между питами становится недопустимым и угол наклонных участков пита уменьшается. В связи с этим облегчаются условия формирования металлической отражающей пленки на наклонных участках таких питов и поэтому эффект прекращения теплопроводности вследствие формирования питов ослабляется. При этом на фиг.10 BCA-рисунок может быть записан и воспроизведен до точки, в которой шаг витков достигает 0,22 мкм, в то время как записать BCA-рисунок при шаге витков менее 0,22 мкм невозможно. Следовательно, показанная на фиг.10 пунктирная линия является расчетной кривой, соответствующей шагу витков от 0,22 мкм и менее.
Кроме того, как показано на фиг.10, для оптического диска, на который была нанесена металлическая отражающая пленка толщиной 50 нм из сплава AgPdCu, пределы расфокусировки зависят на шаг витков. Однако в случае оптического диска с полученными ожидаемыми флуктуациями сигнала металлическая отражающая пленка, выполненная из Ag или сплава на основе Ag, могла бы также иметь толщину в диапазоне значений не менее 25 нм, но не более 70 нм. В таком случае, если шаг витков дорожки питов, которая была записана в BCA-области, составлял не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, можно получить пределы расфокусировки на том же самом уровне, что указан выше.
Точно так же аналогичный описанному выше эксперимент был проведен в отношении оптического диска, на котором вместо дорожки питов была сформирована канавка. Даже в случае канавки металлическую отражающую пленку трудно нанести на наклонный участок канавки, как это было и с дорожкой питов. Следовательно, если шаг витков канавки, которая была записана в BCA-области, составлял не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, то можно получить пределы расфокусировки на том же самом уровне, что указан выше.
Поэтому в случае оптического диска с полученными ожидаемыми флуктуациями сигнала металлическая отражающая пленка, выполненная из Ag или сплава на основе Ag, имела толщину в диапазоне значений не менее 25 нм, не более 70 нм, и если шаг витков дорожки питов или канавки, которая была записана на BCA-участке, составлял не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, то можно обеспечить допустимые пределы расфокусировки.
Далее рассматривается оптический диск с металлической отражающей пленкой из Al99Cr1 (мас.%) (в дальнейшем именуемой как отражающая пленка из Al). Сначала был подготовлен оптический диск с металлической отражающей пленкой толщиной 30 нм из Al. С использованием описанной выше установки для записи идентификационного номера носителя была предпринята попытка записать BCA-рисунок (или рисунок штрих-кода) на участок без какой-либо дорожки питов или канавки. В этом случае можно было бы сформировать участок, на котором отражающая пленка из Al была бы удалена, и, кроме того, можно было бы также воспроизвести идентификационный номер носителя, который был бы записан в виде BCA-рисунка. Однако отражающая пленка из Al была более тонкой (т.е. 50-70 нм), чем пленка, использовавшаяся в DVD ROM, и поэтому получить допустимые пределы расфокусировки невозможно. Кроме того, в случае оптического диска с отражающей пленкой толщиной 30 нм из Al, если BCA-рисунок был записан в области, в которой дорожка питов была сформирована с шагом витков 0,74 мкм, использовавшимся в BCA-области DVD ROM, то можно получить тот же самый результат, что и указанный выше.
Поэтому был подготовлен оптический диск с отражающей пленкой толщиной 30 нм из Al, нанесенной на подложку, в (на) которой дорожка питов была сформирована с различным шагом витков. Затем был записан BCA-рисунок. На фиг.11 представлен полученный в результате измерений график зависимости пределов расфокусировки мощности записи в BCA-области от шага витков дорожки питов, сформированной на оптическом диске с металлической отражающей пленкой толщиной 30 нм, выполненной из Al. По горизонтальной оси на этом графике отложен шаг витков (мкм) дорожки питов, а по вертикальной оси - пределы расфокусировки (%).
Даже для отражающей пленки из Al по аналогии со случаем, описанным выше, требуемые в качестве допустимых пределы расфокусировки при записи в BCA-области составляют не ниже 20%. На фиг.11 шаг витков, при котором были получены пределы расфокусировки не ниже 20%, составляет не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм. Следовательно, даже в случае оптического диска с отражающей пленкой из Al меньшей толщины, чем в DVD ROM, если шаг витков дорожки питов, записанной в BCA-область, составляет не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, то можно обеспечить допустимые пределы расфокусировки и можно записать идентификационный номер носителя. Вероятные причины этого рассматриваются ниже.
В частности, если шаг витков дорожки питов, записанной в BCA-области, составляет более 0,45 мкм, то количество теплоты, необходимой для достижения температуры плавления, становится чрезвычайно малым, поскольку отражающая пленка из Al является тонкой. В связи с этим ожидаемый краевой участок BCA-рисунка не формируется, усиливая тем самым шум сигнала воспроизведения BCA.
С другой стороны, если дорожку питов формируют с шагом витков не более 0,45 мкм, то с уменьшением шага витков вероятность формирования пита на краевом участке BCA-рисунка повышается. Поэтому расплавленная отражающая пленка из Al на участке формирования пита не растекается. Следовательно, в области формирования питов с меньшим шагом витков происходит снижение шума от BCA-рисунка. В результате, если дорожку питов формируют с шагом витков 0,45 мкм и менее, то можно записать BCA-рисунок, обеспечивающий допустимые пределы расфокусировки.
Однако если шаг витков становится меньше 0,24 мкм, то происходит уменьшение угла наклонной поверхности формируемого пита. Это приводит к ослаблению силы, предотвращающей растекание отражающей пленки из Al, и, следовательно, получить допустимые пределы расфокусировки невозможно.
Поэтому, если дорожку питов формируют на подложке с шагом витков не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, то управлять теплопроводностью становится легче даже в случае тонкой отражающей пленки из Al. Следовательно, отражающую пленку из Al можно удалить почти полностью и поэтому можно записать нужный BCA-рисунок.
При этом на фиг.11 показано, что для оптического диска с металлической отражающей пленкой толщиной 30 нм из Al99Cr1 (мас.%), пределы расфокусировки зависят от шага витков. Однако в случае оптического диска с полученными ожидаемыми флуктуациями сигнала металлическая отражающая пленка, выполненная из Al или сплава на основе Al, могла бы также иметь толщину в диапазоне значений не менее 15 нм, но не более 40 нм. В таком случае, если шаг витков дорожки питов, которая была записана в BCA-области, составлял не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, можно получить пределы расфокусировки на том же самом уровне, что указан выше.
Точно так же аналогичный описанному выше эксперимент был проведен в отношении оптического диска, на котором вместо дорожки питов была сформирована канавка. Даже в случае канавки можно было получить тот же самый эффект. Следовательно, если шаг витков канавки, которая была записана в BCA-области, составлял не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, то можно получить пределы расфокусировки на том же самом уровне, что указан выше.
Далее рассматривается многослойный оптический диск, представляющий собой многослойный оптический носитель записи, который получают путем наслаивания нескольких металлических отражающих пленок в качестве слоев для записи информации. Например, на первую подложку толщиной 1,1 мм из поликарбоната, на которой сформирована дорожка питов, наносят первую металлическую отражающую пленку толщиной 45 нм из Al, используя при этом описанную выше установку магнетронного распыления. Затем эту первую подложку склеивают со второй подложкой толщиной 15 мкм из поликарбоната, на которой сформированы питы, причем в контакт приводят поверхность без питов. В качестве клея используют, например, фотоотверждаемую смолу или т.п. с высокой адгезией. Затем на склеенную таким образом вторую подложку из поликарбоната наносят металлическую отражающую пленку толщиной 28 нм из AgPdCu. Сверху наклеивают слой прозрачной смолы, имеющий толщину 70 мкм. В качестве клея используют, например, чувствительный к давлению клейкий листовой материал или т.п.
Даже в случае двухслойного оптического диска, полученного описанным выше способом, если шаг витков дорожки питов, которая была записана в BCA-область, составляет не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм, то в результате фокусировки во время записи в BCA-область BCA-рисунок можно записать в обоих слоях. Следовательно, можно получить пределы расфокусировки на том же самом уровне, что указан выше.
При этом способ создания многослойного оптического диска не ограничивается исключительно описанным выше примером. Перед наклеиванием слоя прозрачной смолы можно также сформировать несколько подложек и получить многослойный оптический диск. В этом случае, даже если оптический диск получен наслаиванием, то в результате фокусировки во время записи в BCA-область BCA-рисунок можно записать в нужном слое. Кроме того, при склеивании слоя прозрачной смолы и подложки из поликарбоната используют фотоотверждаемую смолу и чувствительный к давлению клейкий листовой материал. Но вместо них можно также использовать клейкий прозрачный материал типа сухого фотополимера. Или можно не наклеивать слой прозрачной смолы, а сформировать его исключительно с помощью чувствительного к давлению клейкого листового материала или фотоотверждаемой смолы.
Как описано выше, этот многослойный оптический диск был склеен из нескольких листов, что повышает его плотность записи. Кроме того, шаг витков дорожки питов или канавки, которая была сформирована в BCA-области, был задан в диапазоне значений не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм. При этом во время записи BCA-рисунка лазерный луч фокусировался на металлические отражающие пленки со сформированной дорожкой питов или канавкой, чтобы обеспечить подвод соответствующей лазерной мощности. Следовательно, можно было записать BCA-рисунок с низким уровнем шума и требуемой шириной.
При этом в случае оптического диска ROM чем короче время его записи, тем ниже его стоимость. Поэтому в каждом из описанных выше примеров формирование дорожки питов или канавки в BCA-области и дорожки питов в основной информационной области желательно осуществлять одновременно. Кроме того, если шаг витков дорожки питов или канавки в BCA-области значительно отличается от шага витков дорожки питов в основной информационной области, то при изготовлении мастер-диска скорость вращения диска должна претерпевать значительные дискретные изменения. Или основная информационная область примыкает к BCA-области и поэтому регулирование скорости вращения диска должно осуществляться так, чтобы достигать требуемой скорости вращения практически мгновенно. Для сохранения постоянства линейной скорости диска в предпочтительном варианте шаг витков дорожки питов в основной информационной области должен быть равен шагу витков дорожки питов или канавки в BCA-области.
Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением с помощью луча света для воспроизведения, имеющего более короткую длину волны, и оптической системы с большей числовой апертурой данные могут быть записаны с более высокой плотностью, чем в случае оптического диска ROM DVD. Кроме того, даже при различиях по удельной теплопроводности или температуре плавления, которая является собственным значением металлической отражающей пленки, использование обычной установки для записи идентификационного номера носителя позволяет осуществлять запись идентификационного номера носителя с обеспечением допустимых пределов расфокусировки. Следовательно, настоящее изобретение может быть соответствующим образом использовано применительно к оптическому носителю записи, например к оптическому диску в форме круглой пластины, и для генерации информации или т.п.
Изобретение относится к оптическим носителям записи. Оптический носитель записи содержит основную информационную область, в которой металлическая отражающая пленка нанесена на подложку со сформированной в качестве основных данных дорожкой питов, и вспомогательную информационную область, в которой используемые для однозначной идентификации оптического носителя записи идентификационные данные носителя записаны путем частичного удаления металлической отражающей пленки и формирования областей без отражающей пленки. Во вспомогательной информационной области дорожка питов или канавка сформирована на подложке, и шаг витков дорожки питов или канавки составляет не менее 0,24 мкм, но не более 0,45 мкм. Технический результат - обеспечение высокой плотности записи с допустимыми пределами расфокусировки. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.
| ЩИТОВОЙ ДЛЯ ВОДОЕМОВ ЗАТВОР | 1922 |
|
SU2000A1 |
| ЕР 1152402 A1, 07.11.2001 | |||
| ДИСКООБРАЗНЫЙ НОСИТЕЛЬ ЗАПИСИ, УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ, УСТРОЙСТВО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ/ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ | 1991 |
|
RU2107954C1 |
