多階只讀母盤的製法的製作方法
2023-05-15 04:56:56 1
專利名稱：多階只讀母盤的製法的製作方法
技術領域：
本發明涉及數字存儲技術，更具體而言，涉及採用只讀光碟的數字存儲技術。
背景技術：
現有的數字光碟產品都是將信息轉換成二進位數據，並將二進位數據以某種調製方式與存儲介質記錄符的兩種不同物理狀態相對應，實現數據存儲，這類存儲方式稱為二值存儲。目前的只讀光碟存儲技術所採用的都是二值存儲方式，根據反射光光強的高低來判斷當前所對應的位置是「坑」(Pit)或者「岸」(Land)，每個記錄單元上可以記錄兩個狀態數，也就是正好對應1位(bit)的信息。
多階存儲技術是相對二值存儲提出的。如果將數據流調製成M進位數據(M＞2)，並將調製後的M進位數據與記錄介質的M種不同物理狀態相對應，即可實現M階存儲。M階存儲在一個信息記錄斑的位置上可以存儲log2(M)比特數據，因此當M大於2時，每個記錄單元上可以記錄超過1比特的信息，並且數據傳輸率同時得到了提高。多階存儲是在不改變雷射波長和光學數值孔徑的情況下，能顯著提高存儲容量和數據傳輸率的一種新型技術。因此多階存儲系統與目前的光存儲系統具有很好的兼容性。
最基本的多階只讀光碟的例子是坑深調製的多階方案，又稱為PDM(Pit-Depth Modulation)。其原理是，對於只讀光碟，按照標量衍射理論，反射光的光強與光碟的記錄坑點深度有著對應關係從坑深為0開始，隨著坑深的增加，反射光的光強隨之減弱，在坑深為雷射波長的1/4處，反射光光強達到極小值。利用了記錄坑點深度與反射光強的這一關係，設置不同的坑深變化，即可實現多階光碟存儲。但光碟坑深的階數過多，將導致很多技術問題，如碟片複製，信號檢測等。因此，單純靠增加坑深的階數來提高只讀光碟的存儲容量受到較大的限制。
目前多階光碟存儲的編碼都是採用幅度調製的方案，尚未發掘編碼技術上的潛力。而常規的二值存儲光碟都採用遊程長度(簡稱遊長)受限的編碼方案，即RLL(Run Length Limited，遊長受限)編碼。RLL是指光碟所存儲的通道序列滿足以下條件在該序列的兩個『1』之間最少有d個『0』，最多有k個『0』。d和k這兩個參數分別規定了可能出現在序列中的最小和最大的遊長。參數d控制著最高傳輸頻率，因此可能影響序列通過帶限信道傳輸時的碼間串擾。在二進位數據傳輸中，通常希望接收到的信號是能夠自同步的。同步通常利用一個鎖相環來再現。鎖相環依照接收到的波形的跳變來調整檢測時刻的相位。最大遊程參數k確保適當的跳變頻率以滿足讀取時鐘同步的需要。
RLL編碼相對於幅值調製編碼而言，可以提高存儲容量。在二值存儲中，採用RLL編碼，可以在一個最小記錄符上存儲超過1bit的信息，因此RLL編碼在光存儲中得到了普遍應用。比如用於CD的EFM編碼(d＝2，k＝10)和用於DVD的EFM+編碼(d＝2，k＝10)。DVD由於採用了RLL編碼，獲得了1.5(bit/最小記錄符)的存儲密度。
基於上述，需要有採用不同於現有技術的多階只讀光碟或母盤以及它們的製作方法。
發明內容
為了克服上述現有技術中存在的至少一個缺陷，本發明的目的在於提供一種在不改變雷射波長和光學數值孔徑的情況下，能顯著提高只讀光碟存儲容量和數據傳輸率的一種新型存儲技術。
該只讀光碟採用遊長受限的多階存儲技術，可在階數較少的多階只讀光碟中獲得較高的存儲容量。
為了實現上述目的，本發明提供了一種多階只讀光碟，其道間距大於等於0.52微米，該多階只讀光碟具有多種記錄坑(多個記錄坑)，記錄坑的縱截面為多階任意形狀，不同階數(階數不同)的記錄坑的縱截面的面積各不相同，記錄坑的縱截面的面積滿足下式S＝∫h(x)dx，其中，S表示記錄坑的縱截面的面積，x表示記錄坑寬度方向的坐標，h(x)表示記錄坑的縱截面上的坑深分布函數，積分區域為記錄坑的整個縱截面。
在上述多階只讀光碟中，坑縱截面的面積S由母盤刻錄雷射的功率決定。
在上述多階只讀光碟中，其遊長(Run Length，遊程長度，簡稱遊長)是受限的，也可稱之為遊程長度受限(Run Length Limited)，在多階只讀光碟的通道序列中，兩個非「0」數據之間最少有d個「0」，最多有k個「0」，其中，k、d均為整數，k大於等於d，d大於等於0，參數d確定了可能出現在通道序列中的最小遊長，參數k確定了可能出現在通道序列中的最大遊長。
在上述多階只讀光碟中，每個記錄符的存儲容量為log2M比特數據，其中，M是大於2的整數，表示記錄坑的階數。
在上述多階只讀光碟中，不同階數的記錄坑的深度不同，不同階數的記錄坑的寬度相同；或者，不同階數的記錄坑的寬度不同，不同階數的記錄坑的深度相同；或者，不同階數的記錄坑的寬度不同，不同階數的記錄坑的深度也不同。
在上述多階只讀光碟中，通過調節母盤刻錄雷射的功率確定記錄坑的深度和/或寬度。
在上述多階只讀光碟中，記錄坑沿寬度方向的縱截面為等高的多階梯形，母盤碟片採用(含有)光刻膠材料。
另外，記錄坑沿寬度方向的縱截面也可以是不等高的多階梯形，母盤碟片採用改性光刻膠材料，改性光刻膠是將生產母盤用的普通光刻膠經過物理改性或化學改性後得到的，其中，所述物理改性通過選自包括熱處理、光處理、電處理、和磁處理的組的至少一種處理方式進行，所述化學改性通過增加選自包括引發劑、增感劑、和樹脂的組的至少一種添加劑進行。
另外，記錄坑沿寬度方向的縱截面也可以是任意形狀，母盤碟片採用樹脂材料。
在上述多階只讀光碟中，多階只讀光碟的遊程長度是受限的，在多階只讀光碟的通道序列中，兩個非「0」數據之間最少有d個「0」，最多有k個「0」，其中，參數d確定了可能出現在所述通道序列中的最小遊長，參數k確定了可能出現在所述通道序列中的最大遊長。
本發明還提供了一種用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法，包括以下步驟a)將二進位的用戶數據通過糾錯編碼和多階調製編碼形成多階編碼序列，生成控制母盤刻錄的寫入信號，並將多階只讀母盤的道間距設定為大於等於0.52微米；以及b)用步驟a)生成的寫入信號控制雷射器輸出的刻錄雷射的功率，對母盤碟片進行刻錄，生成多階只讀母盤。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，不同階數的記錄坑的縱截面的面積各不相同，所生成的多階只讀母盤的記錄坑的縱截面的面積滿足下式S＝∫h(x)dx，其中，S表示所述記錄坑的縱截面的面積，x表示記錄坑寬度方向的坐標，h(x)表示所述記錄坑的縱截面上的坑深分布函數，積分區域為所述記錄坑的整個縱截面。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，當雷射器為半導體雷射器時，通過調節半導體雷射器的驅動電流來控制半導體雷射器的雷射刻錄功率的大小；當雷射器為氣體雷射器時，通過改變聲光或電光調製器的調製幅度來控制雷射器的雷射刻錄功率的大小。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，多階調製編碼是多階遊長調製編碼，所形成的多階編碼序列是多階遊長編碼序列，所生成的多階只讀母盤是遊長受限的多階只讀母盤。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，通過調節母盤刻錄雷射器的曝光時間實現對遊長的控制。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，當雷射器為半導體雷射器時，通過調節半導體雷射器驅動電流的脈衝寬度來調節母盤刻錄的曝光時間；當雷射器為氣體雷射器時，通過調節聲光或電光調製器的調製脈衝寬度來調節母盤刻錄的曝光時間。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，記錄坑沿寬度方向的縱截面為等高的多階梯形，母盤碟片採用(含有)光刻膠材料。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，記錄坑沿寬度方向的縱截面為不等高的多階梯形，所述母盤碟片採用改性光刻膠材料。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，改性光刻膠是將生產母盤用的普通光刻膠經過物理改性或化學改性後得到的，其中，物理改性通過選自包括熱處理、光處理、電處理、和磁處理的組的至少一種處理方式進行，化學改性通過增加選自包括引發劑、增感劑、和樹脂的組的至少一種添加劑進行。
另外，記錄坑沿寬度方向的縱截面也可以是任意形狀，母盤碟片採用樹脂材料。
本發明還提供了一種用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法，包括以下步驟a)將二進位的用戶數據通過糾錯編碼和多階調製編碼形成多階編碼序列，生成控制母盤刻錄的寫入信號，並將所述多階只讀母盤的道間距設定為大於等於0.52微米；b)用所述寫入信號控制雷射器輸出的刻錄雷射的功率，對母盤碟片進行刻錄，生成多階只讀母盤；c)以所述多階只讀母盤為模具，複製出金屬制的壓模；以及d)使用所述壓模模壓複製出多階只讀光碟。
可以看出，和上面提到的用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法相比，該方法多出了步驟c和d。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，不同階數的記錄坑的縱截面的面積各不相同，所生成的多階只讀母盤和所生成多階只讀光碟的記錄坑的縱截面的面積均滿足下式S＝∫h(x)dx，其中，S表示記錄坑的縱截面的面積，x表示記錄坑寬度方向的坐標，h(x)表示記錄坑的縱截面上的坑深分布函數，積分區域為記錄坑的整個縱截面。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，當雷射器為半導體雷射器時，通過調節半導體雷射器的驅動電流來控制半導體雷射器的雷射刻錄功率的大小；當雷射器為氣體雷射器時，通過改變聲光或電光調製器的調製幅度來控制雷射器的雷射刻錄功率的大小。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，多階調製編碼是多階遊長調製編碼，所形成的多階編碼序列是多階遊長編碼序列，所生成的多階只讀母盤是遊長受限的多階只讀母盤，所生成的多階只讀光碟是遊長受限的多階只讀光碟。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，通過調節母盤刻錄雷射器的曝光時間實現對所述遊長的控制。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，當雷射器為半導體雷射器時，通過調節雷射器驅動電流的脈衝寬度來調節所述母盤刻錄的曝光時間；當雷射器為氣體雷射器時，通過調節聲光或電光調製器的調製脈衝寬度來調節所述母盤刻錄的曝光時間。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，記錄坑沿寬度方向的縱截面為等高的多階梯形，母盤碟片採用(含有)光刻膠材料。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，母盤碟片由改性光刻膠製成。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，改性光刻膠是將生產母盤用的普通光刻膠經過物理改性或化學改性後得到的，其中，物理改性通過選自包括熱處理、光處理、電處理、和磁處理的組的至少一種處理方式進行，所述化學改性通過增加選自包括引發劑、增感劑、和樹脂的組的至少一種添加劑進行。
另外，記錄坑沿寬度方向的縱截面也可以是任意形狀，母盤碟片採用樹脂材料。
在本發明提出的多階只讀光碟中，其記錄坑的道間距大於等於0.52微米(也可不限於此)。記錄坑沿寬度方向的縱截面，簡稱坑縱截面，為以下三種情形之一1)等高多階梯形，記錄坑的深度相同，而寬度並不相同；2)不等高多階梯形，記錄坑的寬度和深度並不相同；3)多階任意形，記錄坑形狀並不固定，不同階數的記錄坑的縱截面的面積各不相同，坑縱截面的面積可用S來定量表示S＝∫h(x)dx，其中，h(x)為坑縱截面上的坑深分布函數，x表示記錄坑寬度方向的坐標，積分區域為整個記錄坑。
本發明提出對以上三種情形都可通過改變母盤刻錄雷射的功率來獲得不同階次的多階記錄坑，從而實現多階只讀光碟。
本發明還提出在多階只讀光碟中採用RLL編碼方案，可在多階的基礎上進一步提高只讀光碟的存儲密度。如採用RLL(d＝2，k＝8)的4階光碟的存儲密度可達2.6(bit/最小記錄符)，這相當於採用幅值調製的8階光碟的存儲密度。因此採用RLL的多階只讀光碟可降低對多階只讀光碟記錄坑階數的要求，有利於只讀光碟的複製和讀出信號的檢測。
根據本發明的多階只讀光碟在多階只讀光碟上，記錄坑的道間距大於等於0.52微米，坑縱截面為以下三種情形之一1)等高多階梯形，記錄坑的深度相等，而寬度並不相同；
2)不等高多階梯形，記錄坑的寬度和深度並不相同；3)多階任意形，記錄坑形狀並不固定，坑縱截面的面積可用S來定量表示S＝∫h(x)dx，其中，h(x)為坑縱截面上的坑深分布函數，x表示記錄坑寬度方向的坐標，積分區域為整個記錄坑。
在上述情形下，多階記錄坑的階次由母盤刻錄雷射的功率決定。
多階只讀光碟的遊長即遊程長度(即遊長)是受限的在所述多階只讀光碟的通道序列中，兩個非「0」數據之間最少有d個「0」，最多有k個「0」，d、k這兩個參數分別確定了可能出現在所述通道序列中的最小和最大的遊長，其中，k、d均為整數，k大於等於d，d大於等於0。
根據本發明的方法依次包括以下步驟步驟1把二進位的用戶數據通過糾錯編碼和多階遊程長度調製編碼即多階RLL調製編碼形成多階遊長編碼序列，生成控制母盤刻錄寫入的信號，並設定母盤刻錄的道間距大於等於0.52微米；步驟2用步驟1生成的寫入信號控制雷射器輸出的刻錄雷射的功率，對以下三種材料之一進行刻錄1)對用光刻膠材料製成的母盤碟片進行刻錄，生成等高多階梯形的多階母盤；2)對用改性光刻膠材料製成的母盤碟片進行刻錄，生成不等高多階梯形的多階母盤；3)對用樹脂材料製成的母盤碟片進行刻錄，生成多階任意形的多階母盤；上述每種情形的遊長是通過調節母盤刻錄的曝光時間實現的對半導體雷射器，通過調節雷射器驅動電流的脈衝寬度；對氣體雷射器，通過改變聲光或電光調製器的調製脈衝寬度；
對半導體雷射器，雷射刻錄功率的大小是通過調節雷射器的驅動電流來控制的，對於氣體雷射器，雷射的刻錄功率的大小是通過改變聲光或電光調製器的調製幅度來控制的；步驟3以步驟2得到的母盤為模具，複製出金屬制的壓模；步驟4用步驟3得到的壓模，通過模壓複製出遊長受限的多階只讀光碟。
綜上，本發明提出遊長受限的多階只讀光碟存儲技術。多階只讀光碟的記錄坑的寬度和深度並不相同。本發明提出通過改變母盤刻錄雷射的功率來獲得縱截面為任意形狀(寬度和深度均不同、寬度相同、深度不同，或者深度相同、寬度相同，等等)的多階記錄坑，從而實現了多階只讀光碟。
本發明還提出了在多階只讀光碟中採用RLL編碼方案，可在多階的基礎上進一步提高只讀光碟的存儲密度。如採用RLL(d＝2，k＝8)的4階光碟的存儲密度可達2.6(bit/最小記錄符)，這相當於採用幅值調製的8階光碟的存儲密度。因此採用RLL的多階只讀光碟可降低對多階只讀光碟記錄坑階數的要求，有利於只讀光碟的複製和讀出信號的檢測。
本發明提出的遊程長度受限的多階只讀光碟或母盤及其製作方法結合了多階技術和RLL編碼的優點，在不改變雷射波長和光學數值孔徑的情況下，能顯著提高只讀光碟存儲容量和數據傳輸率，與目前的只讀光碟系統保持了最大的兼容性。採用RLL編碼方案降低了對多階只讀光碟階數的要求，有利於只讀光碟的複製和讀出信號的檢測。
需要說明的是，本文中所提到的術語「光碟」從本領域技術人員的角度理解，應當包括「子盤」(俗稱光碟)和「母盤」。產品權利要求中的「光碟」是涵蓋「子盤」和「母盤」的，原因在於，本發明所尋求保護的「子盤」和「母盤」的結構是相同的。然而，在方法權利要求中，由於「母盤」的製作方法和「子盤」的製作方法是不同的，具體而言，製作「子盤」首先需要製作「母盤」，所以，在方法權利要求中，「光碟」指的是「子盤」。
為了更好地理解本發明，下面將參考附圖進行說明根據本發明的具體實施例，在附圖中圖1示出多階RLL母盤刻錄過程及刻錄後的母盤剖面圖；圖2示出多階RLL編碼及寫入信號波形生成過程；圖3a示出光刻膠材料的多階RLL母盤刻錄過程及刻錄後的母盤俯視圖；圖3b示出光刻膠材料的多階RLL母盤刻錄過程及刻錄後的母盤縱截面圖(等高階梯形)；圖4a示出改性光刻膠材料的多階RLL母盤刻錄過程及刻錄後的母盤剖面圖；圖4b示出改性光刻膠材料的多階RLL母盤刻錄過程及刻錄後的母盤俯視圖；圖4c示出改性光刻膠材料的多階RLL母盤記錄坑縱截面(不等高階梯形)；圖5a示出樹脂材料的多階RLL母盤刻錄過程及刻錄後的母盤剖面圖；
圖5b示出樹脂材料的多階RLL母盤刻錄過程及刻錄後的母盤俯視圖；圖5c示出樹脂材料的多階RLL母盤記錄坑縱截面(多階任意形狀)；圖6a示出母盤為光刻膠材料的多階RLL只讀光碟複製過程的俯視圖；圖6b示出母盤為光刻膠材料的多階RLL只讀光碟複製過程的縱截面圖；圖7a示出母盤為改性光刻膠材料的多階RLL只讀光碟複製過程的剖面圖；圖7b示出母盤為改性光刻膠材料的多階RLL只讀光碟複製過程的俯視圖；圖7c示出母盤為改性光刻膠材料的多階RLL只讀光碟複製過程的縱截面圖；圖8a示出母盤為樹脂材料的多階RLL只讀光碟複製過程的剖面圖；圖8b示出母盤為樹脂材料的多階RLL只讀光碟複製過程的記錄坑縱截面(多階任意形)；圖9示出母盤為光刻膠材料的多階RLL只讀光碟的讀出波形(俯視圖)；圖10示出母盤為改性光刻膠材料的多階RLL只讀光碟的讀出波形(剖面圖)；
圖11示出母盤為樹脂材料的多階RLL只讀光碟的讀出波形(剖面圖)；圖12示出母盤為光刻膠材料的4階RLL只讀光碟實施例的示意圖(俯視圖)；圖13示出母盤為改性光刻膠材料的4階RLL只讀光碟實施例的示意圖(剖面圖)；圖14示出母盤為樹脂材料的4階RLL只讀光碟實施例的示意圖(剖面圖)；圖15示出根據本發明的用於製作多階只讀母盤的方法的流程圖；以及圖16示出根據本發明的用於製作多階只讀光碟的方法的流程圖。
具體實施例方式
在光碟的製作過程中，通常先製作母盤，製作母盤的步驟包括在玻璃基片上塗上一層母盤光刻膠(在本發明中，採用英國RohmHaas的型號為Microposit S1800-4的光刻膠)，使用母盤刻錄系統(在本發明中，英格蘭NIMBUS的∏mastering System)對母盤進行刻錄，採用日本Nichia的型號為NLHV 500C的雷射器)使光刻膠曝光，進行顯影，製作出母盤。
然後，以此母盤為模具，使用玻璃盤濺鍍機(在本發明中，採用瑞士UNAXIS的型號為Pyramet的濺鍍機)對玻璃基片進行濺鍍(噴鍍工藝)，鍍上一層較薄的金屬層，然後鍍上相對較厚的金屬層，獲得金屬的負像副盤，即可用作注塑複製的壓模(Stamper)。在本發明中，採用了日本Panasonic公司出品的DVD光碟生產線。使用注塑機(在本發明中，採用日本Panasonic公司的DL0004型和DR0004型立式注塑機)壓制碟片，然後使用瑞士UNAXIS的SWIVEL型或CUBLITE型濺鍍機對壓製出的碟片進行濺鍍，最後，使用壓模模壓生成光碟。完成線採用的是日本Panasonic公司的GRBA-151型系統。在線檢測儀採用的是德國BASLER的S3DVD在線檢測儀。
另外，母盤/子盤檢測儀採用的是瑞典Audio Dev的DVDStamper Pro或者ST3 Stamper Pro。碟片測試儀器採用的是日本Pulstec的O-PAS 1000或DDU 1000。
該多階只讀光碟的母盤刻錄是通過改變刻錄雷射的功率來實現的。獲得不同功率的刻錄雷射有兩種方案方案1)對半導體雷射器，可以通過調節雷射器的驅動電流來獲得不同輸出功率；方案2)對氣體雷射器，可以通過改變聲光(或電光)調製器的調製幅度，來獲得不同輸出功率。不同的雷射功率在以下三種材料上可分別刻錄出不同的多階記錄坑1)光刻膠材料，等高多階梯形多階記錄坑；2)改性光刻膠材料，不等高多階梯形記錄坑；3)樹脂材料，任意形多階記錄坑。
在控制刻錄雷射功率的同時，還通過調節曝光時間來獲得不同遊程長度的多階記錄坑，從而實現遊程長度受限的多階只讀光碟。調節母盤刻錄的曝光時間同樣可有兩種方案方案1)對半導體雷射器，可以通過調節雷射器驅動電流的脈衝寬度來獲得不同曝光時間；方案2)對氣體雷射器，可以通過改變聲光(或電光)調製器的調製脈衝寬度，來獲得不同曝光時間。
下面結合附圖和實施例詳細說明本發明。
圖1為多階RLL母盤刻錄過程及刻錄後的母盤剖面圖，是本發明的原理圖。
本發明提出的遊長受限且道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟母盤的具體實現方案為設定記錄坑的道間距大於等於0.52微米，選用以下三種材料之一，採用不同的刻錄雷射功率，可分別刻錄出不同的多階記錄坑1)光刻膠材料，等高多階梯形多階記錄坑，記錄坑的深度相等，而寬度並不相同；2)改性光刻膠材料，不等高多階梯形記錄坑，記錄坑的深度和寬度均不相同；3)樹脂材料，任意形多階記錄坑，不同階數的記錄坑的縱截面的面積各不相同。
圖2示出了多階RLL編碼及寫入信號波形生成過程。
本發明中採用的調製編碼是多階RLL編碼，從圖2可看出，首先，將二進位的用戶數據202輸入糾錯編碼器204，生成包括用戶數據和校驗碼的二進位序列206；然後將該二進位序列206輸入多階RLL編碼器208，生成多階(d，k)遊程長度序列210，該序列滿足以下條件在序列的兩個非『0』數據之間最少有d個『0』，最多有k個『0』，d和k這兩個參數分別規定了可能出現在序列中的最小和最大的遊長；最後，將該序列通過模M的NRZI轉換運算212生成控制母盤刻錄的寫入信號波形214。
在光刻膠材料的母盤刻錄中，刻錄過程是通過材料的光化學效應實現的。在刻錄雷射的作用下，母盤上被曝光部分的光刻膠發生光化學反應，經顯影和定影后，在曝光部分形成一個記錄坑。刻錄雷射的功率受寫入信號波形的幅值控制，不同的雷射的功率，對應不同階次記錄坑的寬度不同，但坑深相同。光刻膠材料在目前母盤刻錄系統中普遍應用，因此更適合目前的母盤製作系統。
在改性光刻膠材料的母盤刻錄中，刻錄過程是通過材料的光化學效應實現的。在刻錄雷射的作用下，母盤上被曝光部分的改性光刻膠發生光化學反應，經顯影和定影后，在曝光部分形成一個記錄坑。未改性的光刻膠光化學反應速度快，曝光部位的光刻膠全部發生反應，因此記錄坑的深度相同；改性後的光刻膠光化學反應速度變慢，曝光部位發生反應的改性光刻膠的深度決定於曝光功率，不同曝光功率可獲得不同深度的記錄坑。刻錄雷射的功率受寫入信號波形的幅值控制，不同的雷射的功率，對應不同階次記錄坑的寬度和深度均不相同，這樣增加了不同階次記錄坑之間的解析度，有利於只讀光碟的複製和讀出信號的檢測。光刻膠材料在目前母盤刻錄系統中普遍應用，在此基礎上的改性光刻膠也很容易實現，因此改性光刻膠比較適合目前的母盤製作系統。
在樹脂材料的母盤刻錄中，刻錄過程是通過雷射的熱效應實現的。在刻錄雷射的熱效應作用下，母盤上被曝光部分的樹脂材料氣化，從而直接形成一個記錄坑。刻錄雷射的功率受寫入信號波形的幅值控制，不同的雷射的功率，對應不同階次記錄坑的寬度和深度都不同，這樣增加了不同階次記錄坑之間的解析度，有利於只讀光碟的複製和讀出信號的檢測。
在寫入信號波形(寫入波形)的幅值控制雷射功率的同時，寫入信號波形的長度控制雷射器或調製器的開關時間，從而獲得不同遊程長度的多階記錄坑。也就是說，寫入信號波形的幅值和長度分別控制著刻錄雷射的功率和曝光時間，並最終控制著記錄坑的階次和遊程長度，從而實現遊程長度受限的多階只讀光碟的母盤(Master)的刻錄。此多階RLL母盤刻錄過程及刻錄後的母盤示意圖見圖3a-b、圖4a-c、圖5a-c。
在獲得多階RLL母盤後，以此母盤為模具，經過噴鍍工藝，獲得金屬的負像副盤，即可用作注塑複製的壓模(Stamper)，以此Stamper作為壓模，通過注塑模壓，就可以複製出多階RLL的只讀光碟。此複製過程見圖6a-b、圖7a-c、以及圖8a-b。
多階RLL只讀光碟的讀出過程見圖9、圖10、圖11。多階RLL只讀光碟的光學讀出系統與常規只讀光碟的光學讀出系統完全兼容，因此可以採用常規只讀光碟的光學讀出系統對多階RLL只讀光碟進行讀取。多階RLL只讀光碟的讀出波形見圖9、圖10、圖11，讀出信號的幅值決定於記錄坑的階次(又稱階數)，從階次為0開始，隨著記錄坑階次的增加，反射光的光強隨之減弱，在階次最高的記錄坑處，反射光的光強達到極小值。特定幅值的讀出信號的長度決定於不同階次記錄坑的遊程長度。根據此讀出波形，通過特定的模運算，就可將圖1中寫入的多階(d，k)序列恢復。此多階RLL只讀光碟的讀出波形見圖9、圖10、圖11。
下面將通過實施例進一步說明本發明的內容，但本發明內容不受限於實施例所述根據本發明提出的遊程長度受限的多階只讀光碟技術，我們設計了4階RLL只讀光碟，其示意圖見圖12、圖13、以及圖14。首先將二進位的用戶數據通過糾錯編碼後生成的二進位序列輸入到4階RLL調製編碼器，生成4階(d，k)序列，這裡我們選取(d＝2，k＝10)。
該序列通過[a(n-1)+b(n)]mod 4＝a(n)運算生成控制母盤刻錄的寫入信號波形，其中a(n)是第n個序列的寫入電平，b(n)是4階RLL序列中第n個數據，M是多階光碟的階數。例如，圖中寫入信號波形第4個序列的電平a(4)為0，而4階RLL序列的第5個數據b(5)＝2，通過模預算(0+2)mod 4＝2，可獲得寫入信號波形第5個序列的電平a(5)為2。
在此寫入信號波形的控制下，寫入雷射在以下三種材料上可分別刻錄出不同的多階記錄坑1)光刻膠材料，等高多階梯形多階記錄坑，記錄坑的深度相同，而寬度並不相同；2)改性光刻膠材料，不等高多階梯形記錄坑，記錄坑的深度和寬度均不相同；3)樹脂材料，任意形多階記錄坑，坑縱截面的面積不同。
參看圖12、圖13、以及圖14，寫入信號波形同時還控制著這些多階記錄坑的遊程長度。在獲得4階RLL母盤後，以此母盤為模具，經過噴鍍工藝，獲得金屬的壓模(Stamper)，以此壓模Stamper作為壓模，通過注塑模壓，就可以複製出4階RLL只讀光碟。
採用常規只讀光碟的讀出系統對4階RLL只讀光碟進行讀取。讀出信號的幅值決定於記錄坑的階次，讀出信號的長度決定於不同階次記錄坑的遊程長度。根據此讀出波形，通過以下的模運算，就可將寫入的多階(d，k)序列恢復。
b(n)=a,a0a+M,a0,]]>其中Δa＝a(n-1)-a(n)
例如，圖中讀出波形的第4個電平a(4)＝3，第5個電平a(5)＝1，通過模運算2＝(3-1)，即可推算出b(5)＝2，這正與寫入的(d，k)序列中第5個數據吻合。
通過圖12、圖13、以及圖14的整個過程就實現了多階RLL只讀光碟的數據生成、母盤刻錄、複製及信號讀取的全過程。
通過上述，本發明總結出了多階只讀光碟和母盤的製作方法，分別如圖15和圖16所示出的。
圖15示出了根據發明的用於製作多階只讀母盤的方法的流程圖。該方法包括如下順序步驟步驟1502，將二進位的用戶數據通過糾錯編碼和多階調製編碼形成多階編碼序列，生成控制母盤刻錄的寫入信號；以及步驟1504，用寫入信號控制雷射器輸出的刻錄雷射的功率，對母盤碟片進行刻錄，生成多階只讀母盤。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，所生成的多階只讀母盤的記錄坑的縱截面的面積滿足下式S＝∫h(x)dx，其中，S表示所述記錄坑的縱截面的面積，x表示記錄坑寬度方向的坐標，h(x)表示所述記錄坑的縱截面上的坑深分布函數，積分區域為所述記錄坑的整個縱截面。本領域技術人員應當理解，坑深分布函數可以任意選取，所以，本文不再給出例示。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，當雷射器為半導體雷射器時，通過調節半導體雷射器的驅動電流來控制半導體雷射器的雷射刻錄功率的大小；當雷射器為氣體雷射器時，通過改變聲光或電光調製器的調製幅度來控制雷射器的雷射刻錄功率的大小。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，多階調製編碼是多階遊長調製編碼，所形成的多階編碼序列是多階遊長編碼序列，所生成的多階只讀母盤是遊長受限的多階只讀母盤。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，通過調節母盤刻錄雷射器的曝光時間實現對遊長的控制。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，當雷射器為半導體雷射器時，通過調節半導體雷射器驅動電流的脈衝寬度來調節母盤刻錄的曝光時間；當雷射器為氣體雷射器時，通過調節聲光或電光調製器的調製脈衝寬度來調節母盤刻錄的曝光時間。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，記錄坑沿寬度方向的縱截面為不等高的多階梯形，母盤碟片由改性光刻膠製成。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，改性光刻膠是將生產母盤用的普通光刻膠經過物理改性或化學改性後得到的，其中，物理改性通過選自包括熱處理、光處理、電處理、和磁處理的組的至少一種處理方式進行，化學改性通過增加選自包括引發劑、增感劑、和樹脂的組的至少一種添加劑進行。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，記錄坑沿寬度方向的縱截面為等高的多階梯形，所述母盤碟片採用普通光刻膠材料。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法中，記錄坑沿寬度方向的縱截面為任意形狀，所述母盤碟片採用樹脂材料。
圖16示出了根據發明的用於製作多階只讀光碟的方法的流程圖。該方法包括如下順序步驟步驟1602，將二進位的用戶數據通過糾錯編碼和多階調製編碼形成多階編碼序列，生成控制母盤刻錄的寫入信號；步驟1604，用寫入信號控制雷射器輸出的刻錄雷射的功率，對母盤碟片進行刻錄，生成多階只讀母盤；步驟1606，以多階只讀母盤為模具，複製出金屬制的壓模；以及步驟1608，使用壓模，通過模壓複製出多階只讀光碟。
通過和圖15中示出的多階只讀母盤的製作方法相比，圖16示出的多階只讀光碟的製作方法多出了步驟1606和步驟1608。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，所生成的多階只讀母盤和所生成多階只讀光碟的記錄坑的縱截面的面積均滿足下式S＝∫h(x)dx，
其中，S表示記錄坑的縱截面的面積，h(x)表示記錄坑的縱截面上的坑深分布函數，x表示記錄坑寬度方向的坐標，積分區域為記錄坑的整個縱截面。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，當雷射器為半導體雷射器時，通過調節半導體雷射器的驅動電流來控制半導體雷射器的雷射刻錄功率的大小；當雷射器為氣體雷射器時，通過改變聲光或電光調製器的調製幅度來控制雷射器的雷射刻錄功率的大小。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，多階調製編碼是多階遊長調製編碼，所形成的多階編碼序列是多階遊長編碼序列，所生成的多階只讀母盤是遊長受限的多階只讀母盤，所生成的多階只讀光碟是遊長受限的多階只讀光碟。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，通過調節母盤刻錄雷射器的曝光時間實現對所述遊長的控制。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，當雷射器為半導體雷射器時，通過調節雷射器驅動電流的脈衝寬度來調節所述母盤刻錄的曝光時間；當雷射器為氣體雷射器時，通過調節聲光或電光調製器的調製脈衝寬度來調節所述母盤刻錄的曝光時間。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，記錄坑沿寬度方向的縱截面為不等高的多階梯形，母盤碟片由改性光刻膠製成。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，改性光刻膠是將生產母盤用的普通光刻膠經過物理改性或化學改性後得到的，其中，物理改性通過選自包括熱處理、光處理、電處理、和磁處理的組的至少一種處理方式進行，所述化學改性通過增加選自包括引發劑、增感劑、和樹脂的組的至少一種添加劑進行。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，記錄坑沿寬度方向的縱截面為等高的多階梯形，所述母盤碟片採用普通光刻膠材料。
在上述用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀光碟的方法中，記錄坑沿寬度方向的縱截面為任意形狀，所述母盤碟片採用樹脂材料。
綜上，本發明提出的遊程長度受限的多階只讀光碟或母盤及其製作方法結合了多階技術和RLL編碼的優點，在不改變雷射波長和光學數值孔徑的情況下，能顯著提高只讀光碟存儲容量和數據傳輸率，與目前的只讀光碟系統保持了最大的兼容性。採用RLL編碼方案降低了對多階只讀光碟階數的要求，有利於只讀光碟的複製和讀出信號的檢測。
另外，本領域技術人員應當理解，當本發明用於製作紅光光碟時，可以將道間距限定為大於等於0.52微米，也可以限定為大於等於0.7微米或更高，例如大於等於0.75微米或0.8微米。
需要說明的是，本文中所提到的術語「光碟」從本領域技術人員的角度理解，應當包括「子盤」(俗稱光碟)和「母盤」。產品權利要求中的「光碟」是涵蓋「子盤」和「母盤」的，原因在於，本發明所尋求保護的「子盤」和「母盤」的結構相同。然而，在方法權利要求中，由於「母盤」的製作方法和「子盤」的製作方法不同，具體而言，製作「子盤」首先需要製作「母盤」，所以，在方法權利要求中，「光碟」指的是「子盤」。
再者，出於說明目的，本文披露了用於實現本發明的很多裝置、設備、或者系統的具體生產廠商和型號，但是，本領域技術人員應當理解，這並不用於限定本發明，採用其它廠商的其它型號的產品同樣可以實現本發明。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟a)將二進位的用戶數據通過糾錯編碼和多階調製編碼形成為多階編碼序列，生成用於控制母盤刻錄的寫入信號，並將所述多階只讀母盤的道間距設定為大於等於0.52微米；以及b)用所述寫入信號控制雷射器輸出的刻錄雷射的功率，對母盤碟片進行刻錄，生成多階只讀母盤。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，不同階數的記錄坑的縱截面的面積各不相同，所生成的多階只讀母盤的記錄坑的縱截面的面積滿足下式S＝∫h(x)dx，其中，S表示所述記錄坑的縱截面的面積，x表示記錄坑寬度方向的坐標，h(x)表示所述記錄坑的縱截面上的坑深分布函數，積分區域為所述記錄坑的整個縱截面。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述坑縱截面的面積S由母盤刻錄雷射的功率決定，當所述雷射器為半導體雷射器時，通過調節所述半導體雷射器的驅動電流來控制所述半導體雷射器的雷射刻錄功率的大小；當所述雷射器為氣體雷射器時，通過改變聲光或電光調製器的調製幅度來控制雷射器的雷射刻錄功率的大小。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述多階調製編碼是多階遊長調製編碼，所形成的多階編碼序列是多階遊長編碼序列，所生成的多階只讀母盤是遊長受限的多階只讀母盤。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，通過調節母盤刻錄雷射器的曝光時間實現對所述遊長的控制，當所述雷射器為半導體雷射器時，通過調節雷射器驅動電流的脈衝寬度來調節所述母盤刻錄的曝光時間；當所述雷射器為氣體雷射器時，通過調節聲光或電光調製器的調製脈衝寬度來調節所述母盤刻錄的曝光時間。
6.根據權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，所述記錄坑沿寬度方向的縱截面為不等高的多階梯形，所述母盤碟片採用改性光刻膠材料。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述改性光刻膠是將生產母盤用的普通光刻膠經過物理改性或化學改性後得到的，其中，所述物理改性通過選自包括熱處理、光處理、電處理、和磁處理的組的至少一種處理方式進行，所述化學改性通過增加選自包括引發劑、增感劑、和樹脂的組的至少一種添加劑進行。
8.根據權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，所述記錄坑沿寬度方向的縱截面為等高的多階梯形，所述母盤碟片採用光刻膠材料。
9.根據權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，所述記錄坑沿寬度方向的縱截面為任意形狀，所述母盤碟片採用樹脂材料。
全文摘要
本發明提供了一種用於製作道間距大於等於0.52微米的多階只讀母盤的方法，所述方法包括以下步驟a)將二進位的用戶數據通過糾錯編碼和多階調製編碼形成為多階編碼序列，生成用於控制母盤刻錄的寫入信號，並將所述多階只讀母盤的道間距設定為大於等於0.52微米；以及b)用所述寫入信號控制雷射器輸出的刻錄雷射的功率，對母盤碟片進行刻錄，生成多階只讀母盤。根據本發明的方法結合了多階技術和遊長受限編碼的優點，在不改變雷射波長和光學數值孔徑的情況下，能顯著提高只讀光碟存儲容量和數據傳輸率，與目前的只讀光碟系統保持了最大的兼容性。
文檔編號G11B7/26GK1967684SQ200610162328
公開日2007年5月23日 申請日期2005年3月8日 優先權日2005年3月8日
發明者劉建民, 王豪, 吳大林, 陸曉輝, 蘇辰宇 申請人:北京保利星數據光碟有限公司