專利名稱：多數(shù)據(jù)層光盤驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利申請是申請日為1996年2月16日、申請?zhí)枮?6102508.5、發(fā)明名稱為“帶有固定象差校正和最佳層間間距的多數(shù)據(jù)層光盤驅(qū)動系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請的分案申請。
本發(fā)明一般性地涉及光數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，并且更具體地涉及具有多數(shù)據(jù)層的光盤以及能運轉(zhuǎn)這種光盤的光盤驅(qū)動器。
光數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)提供一種存儲大量數(shù)據(jù)的工具。數(shù)據(jù)訪問是通過把激光束聚焦成光媒體數(shù)據(jù)層上的小點然后再檢測反射光束進行的。帶有可移光盤的光盤驅(qū)動系統(tǒng)是光存儲的最常見形式。已經(jīng)知道許多種類的這種系統(tǒng)。在ROM(只讀存儲器)系統(tǒng)，例如緊致盤系統(tǒng)(CD-ROM、CD-音盤、CD-視盤等)里在制造盤的時候把數(shù)據(jù)作為刻痕永久性地嵌入在盤上。當激光束經(jīng)過數(shù)據(jù)刻痕時根據(jù)反射率的變化檢測出數(shù)據(jù)。WORM(一次可寫多次可讀)系統(tǒng)允許用戶通過在光盤的記錄層上造成諸如凹點的刻痕寫入數(shù)據(jù)。一旦把數(shù)據(jù)記錄到盤上之后數(shù)據(jù)是不可擦的。WORM系統(tǒng)里的數(shù)據(jù)也是用反射率的變化來檢測的。還存在著可擦除的光數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，例如相變系統(tǒng)和磁光(M-O)系統(tǒng)。相變系統(tǒng)也是通過檢測反射率的變化讀出數(shù)據(jù)的，而M-O系統(tǒng)通過測量由M-O媒體造成的入射偏振轉(zhuǎn)動讀出數(shù)據(jù)。
為了提高光盤的存儲容量，已經(jīng)提出了多數(shù)據(jù)層系統(tǒng)。通過改變透鏡的焦點位置可以對具有兩個或多個數(shù)據(jù)層的光盤的不同層進行訪問。IBM公司的美國專利5,202,875說明一種多數(shù)據(jù)層光盤驅(qū)動系統(tǒng)，其中光盤由多個各具有一個由空氣隙隔開的數(shù)據(jù)層的基片組成或者由整體結(jié)構(gòu)中的多個數(shù)據(jù)層組成。轉(zhuǎn)讓給美國Philips公司的美國專利4,450,553采用帶有多個數(shù)據(jù)層的整體結(jié)構(gòu)，其中各個數(shù)據(jù)層是CD類型的數(shù)據(jù)層。在這種多數(shù)據(jù)層光盤驅(qū)動系統(tǒng)里，為了訪問不同基片上的數(shù)據(jù)層來自激光的光線必須穿過一個或多個透光的盤基片。通過相對厚的透光基片聚焦光導致光束里的球面象差。如果不對它進行校正，它將阻止得到幾乎限制衍射的光點尺寸。在常規(guī)的單盤光盤驅(qū)動的情況下，因為光線必須經(jīng)過的基片材料量是保持固定的，可以通過用一個固定量輕微地改變聚焦透鏡的表面形狀進行校正。但是，在多數(shù)據(jù)層光盤驅(qū)動的情況下，由于取決于要被訪問的那個數(shù)據(jù)需要穿過不同數(shù)量和不同厚度的基片對光聚焦，因此需要某種可調(diào)節(jié)的對球面象差的主動補償形式。例如轉(zhuǎn)讓給Matsushita公司的美國專利5,097,464說明一種多數(shù)據(jù)層CD系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用一個對離透鏡最遠的數(shù)據(jù)層進行象差校正的透鏡并且還采用一個光路徑長度校正器，當激光點聚焦在離該透鏡較近的幾個數(shù)據(jù)層上時把這個校正器插入到光路徑上。另外，IBM公司的美國專利5,202,875說明一種帶有主動象差補償器的多數(shù)據(jù)層光盤驅(qū)動系統(tǒng)。
多數(shù)據(jù)層系統(tǒng)中的一個額外問題是需要能和常規(guī)的單數(shù)據(jù)層盤例如CD兼容。例如，常規(guī)的CD采用1.20mm厚的聚碳酸酯基片。多數(shù)據(jù)層CD光盤驅(qū)動器必須能夠把幾乎限制衍射的光點聚焦到較新的多數(shù)據(jù)層盤的多數(shù)據(jù)層上而且還能夠聚焦到常規(guī)的單數(shù)據(jù)層盤的數(shù)據(jù)層上。
多數(shù)據(jù)層系統(tǒng)中所出現(xiàn)的另一個問題是串擾，串擾是由于來自相鄰的數(shù)據(jù)層對所需數(shù)據(jù)層的信號進行干擾造成非要求的數(shù)據(jù)信號、聚焦誤差信號及跟蹤誤差信號而產(chǎn)生的。這些非要求的信號被稱為層間串擾。為了避免這個問題必須在各數(shù)據(jù)層之間保持相對大的間距。但是，通過整體隔離材料隔開的數(shù)據(jù)層之間的相對大的間距增加了盤的總厚度并且還增加了所需要的主動球面象差校正量，這兩者都是不希望的。
從而需要一種光盤驅(qū)動器，它既運行單數(shù)據(jù)層盤又運行多數(shù)據(jù)層盤并且使得球面象差和層間串擾的作用為最小。
本發(fā)明是一種多數(shù)據(jù)層光盤驅(qū)動系統(tǒng)，它具有固定的象差校正并且使用帶有最大層間間距的光盤以減小層間串擾。在一種實施方式里多數(shù)據(jù)層盤具有一個基片，基片的厚度約減少了分隔第一層和最后一層的間隔層的厚度的一半。該盤設計成用具有球面象差校正的透鏡運行，從而可補償常規(guī)單數(shù)據(jù)層盤的厚度。這允許光盤驅(qū)動器除了可使用多數(shù)據(jù)層盤之外還可以反向兼容，從而可使用常規(guī)的單數(shù)據(jù)層盤。出于球面象差校正的原因，基片材料的厚度加上間隔層(其可能具有不同于基片材料的折射率)材料厚度的一半等于常規(guī)單數(shù)據(jù)層盤中所使用的基片材料的厚度。具有最小球面象差的聚焦光點從而定位于間隔層的中部而不是位于第一數(shù)據(jù)層上。選擇間隔層的厚度使得當聚焦光點落在第一或最后一數(shù)據(jù)層上時存在一些故意設計的其總量可接受的球面象差。因此可以明顯地增加間隔層的厚度以便減小層間串擾。在另一種實施方式里選擇基片厚度以及間隔層厚度，然后校正透鏡對應于基片厚度加上間隔層材料一半厚度下的球面象差。
為了更全面地了解本發(fā)明的性質(zhì)和優(yōu)點，請參閱下述詳細說明及附圖。


圖1是本發(fā)明的以CD系統(tǒng)為形式的光盤驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖。
圖2是光盤驅(qū)動系統(tǒng)的光頭和二層盤的示意圖。
圖3是光盤驅(qū)動系統(tǒng)的控制器系統(tǒng)的框圖。
圖4是曲線圖，說明兩種情況下作為穿越光束位置的函數(shù)的聚焦點的光強曲線A具有最小的球面象差而曲線B具有明顯的球面象差。
圖5表示對于N.A.＝0.45的透鏡作為離其最小球面象差位置的距離的函數(shù)的兩種折射率材料的Strehl比的曲線圖。
圖6是雙層盤的剖面圖，說明位于間隔層中部的具有最小球面象差點。
圖7比較對于N.A.＝0.55的透鏡兩個光盤驅(qū)動系統(tǒng)作為可達到的數(shù)據(jù)層隔離(間隔層厚度)函數(shù)的1-Shrehl比，其中一個系統(tǒng)中最小球面象差點位于第一數(shù)據(jù)層上，而另一個系統(tǒng)中最小球面象差點位于間隔層的中部。
圖8是帶有薄防塵外殼的經(jīng)空氣入射的雙層盤的剖面圖，說明最小球面象差點位于間隔層的中部。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的光盤數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)用概括的參考數(shù)字10表示。系統(tǒng)10將按CD光盤驅(qū)動系統(tǒng)的術(shù)語來說明。系統(tǒng)10包括一個最好如現(xiàn)有技術(shù)中所知那樣可拆卸地安裝在箝位主軸14上的光數(shù)據(jù)存儲盤12。主軸14和主軸馬達16連接，主軸馬達16反過來又連接在系統(tǒng)機箱20上。馬達16轉(zhuǎn)動主軸14和盤12。
光頭22定位于盤12的下面。頭22連接在臂24上，臂24和諸如音圈馬達26等的致動器裝置相連接。音圈馬達26附著在機箱20上并且在盤12之下沿其徑向方向移動臂24和頭22。
圖2表示圖1的光頭22和盤12的一種實施方式的示意圖。光頭22包括一個激光二極管200，其可能是一個產(chǎn)生約在780毫微米波長的初級光束202的鎵鋁砷二極管激光器。光束202首先由光柵201衍射以便在初級數(shù)據(jù)光束之外還產(chǎn)生二個用于跟蹤的二級光束，然后再由透鏡203準直。所產(chǎn)生的三分量光束204接著通過分光鏡205。光束204的一部分由分光鏡205反射到透鏡206和光檢測器207上。檢測器207用于監(jiān)視激光束204的功率。來自分光鏡205的光束204接著到達鏡208并且由鏡208反射。然后光束204通過聚焦透鏡210并且聚焦成一個限制衍射的點。透鏡210安裝在夾持器214上，通過聚焦致動器馬達216可以調(diào)整相對于盤12夾持器214的位置，聚焦致動器馬達216可能是一個音圈馬達。由聚焦致動器產(chǎn)生的透鏡210的運動使聚焦點在盤12的兩個數(shù)據(jù)層52、62之間移動。
從數(shù)據(jù)層52、62上來的光束204的一部分反射為反射光束204。光束204通過透鏡210返回并且由鏡208反射。在分光鏡205處，光束220被引導通過象散透鏡232并且進入多元光檢測器234。
圖3是光盤驅(qū)動系統(tǒng)的控制器系統(tǒng)的方框圖，控制器系統(tǒng)用概括的參考數(shù)字300表示。多元檢測器234(圖2)產(chǎn)生提供數(shù)據(jù)信號、聚焦誤差信號(FES)和跟蹤誤差信號(TES)的幾種輸出信號。這些信號由信號放大器236放大并且直接發(fā)送到控制器314上。峰值檢測器310也接收來自放大器236的FES，此外來自放大器236的TES還由峰值檢測器312接收?？刂破?14還接收來自FES峰值檢測器310、TES峰值檢測器312和激光功率檢測器207的輸入信號。控制器314是一個以微處理機為基礎(chǔ)的盤驅(qū)動控制器?？刂破?14還連接到激光器220、頭馬達26、主軸馬達16和聚焦致動器馬達216并且控制它們。
請再參閱圖2，圖2按剖面圖表示盤12。盤12包括透光的通常為聚碳酸酯的基片40。基片40的第一表面41對著透鏡210并且在光入射其上的一側(cè)。在基片40相對的表面上形成第一數(shù)據(jù)層52。數(shù)據(jù)層52為在基片40的表面所形成的坑或凹點紋形并且用部分性透光材料的薄膜覆蓋。數(shù)據(jù)層52是用常規(guī)的注射成型、凸印或光致聚合物復制等方法形成的?；?0及第一數(shù)據(jù)層52和常規(guī)CD中的基片及數(shù)據(jù)層相類似，不同之處在于覆蓋基片表面上凹點紋形的薄膜是部分透光的而不是全反射的。該薄膜的材料可以用任何常規(guī)的半導體材料(如非晶體的Si、SiC、GaSb)、電介質(zhì)材料(如ZrO、SiN)或金屬材料(如Al、Au)構(gòu)成。如技術(shù)上已知那樣，可以通過濺鍍或蒸發(fā)淀積這些材料，并且具有范圍為30-3000埃的厚度。在數(shù)據(jù)層52之上形成一層透光間隔層44。間隔層可以通過旋轉(zhuǎn)涂敷淀積光致聚合物來形成。備擇地，間隔層44可以通過層壓工藝制造，即把和數(shù)據(jù)層62一起凹凸的塑料薄片粘貼到基片40上的數(shù)據(jù)層52的覆蓋薄膜上。在與數(shù)據(jù)層52相接觸的表面相對的間隔層44另一個表面上構(gòu)造第二數(shù)據(jù)層62。同樣數(shù)據(jù)層62由在間隔層44的表面上形成的凹點紋形組成并且是如鋁合金的光反射材料覆蓋薄膜。如果數(shù)據(jù)層62是多數(shù)據(jù)層盤里的最后一個數(shù)據(jù)層，鋁合金覆蓋薄膜最好是全反射的，并且具有范圍在100-1000埃的典型厚度。數(shù)據(jù)層62的凹凸紋型可以通過光致聚合工藝把壓模和經(jīng)紫外線輻射處理過的聚合物相接觸來成形。如果間隔層是通過層壓形成的，在把薄片粘貼到基片40之前可以事先把數(shù)據(jù)層62模壓到塑料薄片上。數(shù)據(jù)層52、62上凹凸模式中凹點的深度典型地在1000至2000埃的范圍內(nèi)。最后通過旋轉(zhuǎn)涂敷并隨后加以處理在數(shù)據(jù)層62之上形成一個光聚合物的保護層70。圖2中所示的二層CD是一個雙數(shù)據(jù)層盤。基片40的厚度為t1并且是周折射率為n1的透光材料構(gòu)成的。間隔層44的厚度為t2并且是周折射率為n2的透光材料構(gòu)成的。在盤12中可能還采用更多的數(shù)據(jù)層。例如，可以在第一和第二數(shù)據(jù)層52、62之間形成另外的凹凸紋形和部分性透光薄膜。
借助參考圖2和圖3可能可理解光存儲系統(tǒng)10(圖1)的運行?？刂破?14控制馬達16和馬達26，馬達16旋轉(zhuǎn)盤12而馬達26把光頭22移動到盤12下方的適當位置上。激勵激光器200以從盤12上讀數(shù)據(jù)。光束204由透鏡210聚焦以產(chǎn)生幾乎限制衍射的光點并且把該聚焦的光點定位在數(shù)據(jù)層52、62中所需的一層上。反射光束220返回并且由象散透鏡232引導到多元檢測器234上。由檢測器234輸出FES、TES和數(shù)據(jù)信號并且再由放大器236放大它們(圖3)?？刂破?14按常規(guī)的伺服控制技術(shù)使用FES以便控制聚焦致動器216。從而使得當盤12旋轉(zhuǎn)時透鏡210把光點保持在所需的數(shù)據(jù)層(例如數(shù)據(jù)層52)上。當需要從數(shù)據(jù)層62中讀數(shù)據(jù)時，控制器314向聚焦致動器馬達216發(fā)出信號來移動透鏡進而把光點從數(shù)據(jù)層52移動到數(shù)據(jù)層62上。當光點位于數(shù)據(jù)層62上時，來自透鏡210的光越過基片40的完整厚度t1和間隔層44厚度t2。
在光盤驅(qū)動系統(tǒng)里需要使得聚焦光點的直徑盡可能的小并且具有最小的球面象差。因為光穿過基片聚焦，在設計物鏡時必須包括基片的折射率和厚度。從而透鏡設計成對于具有已知折射率的透光材料的固定厚度具有球面象差校正。圖4是對于兩個不同光點作為離開光點中心的橫向位置函數(shù)的聚焦點光強的曲線圖，一個光點具有最小的球面象差而另一個光點由于非最佳的基片厚度具有明顯的球面象差。圖4中的曲線A代表具有最小球面象差的一個光點，曲線A本質(zhì)上是高斯分布的光強。限制衍射光點的直徑定義成最大光強振幅一半處的總寬度，如圖4中曲線A上所示。圖4中的曲線B代表帶有球面象差的一個光點并且表示較低峰值的光強并且存在著側(cè)瓣。在光盤驅(qū)動器里，如果透鏡不對適當?shù)鼗穸刃Ｕ?，在?shù)據(jù)層上的光點將具有球面象差。這是不希望的，因為數(shù)據(jù)信號、聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號全都依賴于具有最大的光分辨率。
帶有象差的光點的峰值光強對不帶有象差的幾乎限制衍射的光點的峰值光強的比稱為Strehl比。圖5是對于透鏡N.A.＝0.45兩種不同折射率材料，作為厚度偏離透鏡設計基片厚度的偏差函數(shù)的Strehl比值。實線是折射率為1.57的材料(如聚碳酸酯)的Strehl比而虛線是折射率為1.10的材料的Strehl比。在厚度偏差為零處光線穿過透鏡已對球面象差進行過校正的精確距離，所以從理論上Strehl比為1.0。但是，如果光線穿過更多的或更少的材料，光點將具有球面象差。在n＝1.57的常規(guī)CD系統(tǒng)和數(shù)值孔徑(N.A.)為0.45的透鏡情況下，最小可接收Strehl比約為0.9。其對應的材料厚度偏差約為±0.125mm。對于象圖2中所表示的和所說明的雙數(shù)據(jù)層系統(tǒng)，這意味如果間隔層44也是折射率為1.57的材料，則間隔層不能比約0.125mm更厚，不然的話當光點聚焦在數(shù)據(jù)層62上時光點將具有不可接受的高球面象差。對于具有相同0.9Strehl比要求的N.A.＝0.55的透鏡，間隔層厚度約為不能大于0.05mm。從而多層光盤驅(qū)動系統(tǒng)里的球面象差問題最好是通過把間隔層制成盡可能地薄來解決的。但是，多層光盤驅(qū)動系統(tǒng)里存在的一個隔離問題是當光點位于所需的數(shù)據(jù)層上時來自相鄰數(shù)據(jù)層的層間串擾。這個問題的解決辦法是把間隔層制造成盡可能的厚。
在本發(fā)明中多數(shù)據(jù)層光盤驅(qū)動系統(tǒng)設計成不把具有最小球面象差的聚焦光點定位在任何數(shù)據(jù)層上。代之以把該光點最佳定位于離透鏡的最近數(shù)據(jù)層和最遠數(shù)據(jù)層之間的中點上。在象圖2中所示的二層CD光盤驅(qū)動系統(tǒng)的情況下，光盤驅(qū)動器設計成把帶有最小球面象差的光點定位在間隔層44的中部。
這樣，如圖6中所示，帶有最小球面象差的聚焦點圖示為大約定位在間隔層44的中部(即離數(shù)據(jù)層52和62都為t2/2的距離)。光線到達該點所穿越的材料總量約為折射率為n1的基片40的t1厚度和折射率為n2的間隔層44的一半厚度(t2/2)。在本最佳實施方式中，透鏡210類似于常規(guī)單層光盤驅(qū)動系統(tǒng)中所采用的透鏡，即對1.20mm的聚碳酸酯(n1＝1.57)基片厚度校正。但是，在本最佳實施方式里基片40具有的厚度不等于常規(guī)的基片厚度，而是比常規(guī)厚度少間隔層44厚度的t2/2。在本發(fā)明的CD驅(qū)動實施方式里，對于N.A.＝0.45的透鏡，基片40的厚度t1約為1.075mm而間隔層44的厚度t2約為0.250mm。對于N.A.＝0.55的透鏡，基片40的厚度t1應約為1.15mm而間隔層44的厚度t2應約為0.10mm。間隔層44的材料最好是一種具有和聚碳酸酯的折射率足夠類似折射率的聚合物，從而在球面象差校正中該材料僅具有第二量級的效應并且不必作為選擇基片厚度t1中的因素。但是，如果間隔層的折射率不同于基片的折射率，要調(diào)整基片的厚度t1使得折射率為n1的基片材料的t1和折射率為n2的間隔層材料的t2/2合起來等效于使透鏡得到球面象差校正的材料厚度。
間隔層44的厚度t2是根據(jù)最小可接收Strehl比選擇的而Strehl比又取決于透鏡的N.A.以及基片材料的折射率。選擇厚度t2使得t2/2對應于球面象差仍是可接受的最大厚度偏差。對于N.A.＝0.45的二數(shù)據(jù)層CD驅(qū)動器，t2/2＝0.125mm(Strehl比＝0.9)或t2＝0.250mm。相對于把具有最小球面象差的聚焦點定位在第一數(shù)據(jù)層上的情況該結(jié)果加倍了間隔層厚度。層間串擾效應明顯地得到減少而在兩個數(shù)據(jù)層上球面象差量仍是可接受的。
本發(fā)明的該實施方式的優(yōu)點在于，因為透鏡保持著對單數(shù)據(jù)層光盤的常規(guī)基片厚度的球面象差校正，該光盤驅(qū)動器也可以用常規(guī)單數(shù)據(jù)層盤運行。這樣在CD光盤驅(qū)動系統(tǒng)的情況下，驅(qū)動器是可以運行雙數(shù)據(jù)層盤(基片厚度t1＝1.075mm和間隔層厚度t2＝0.250mm)的并且它還和現(xiàn)存的單層CD(基片厚度1.20mm)反向兼容。
在本發(fā)明的一種備擇的實施方式中選擇基片及間隔層的厚度以優(yōu)化多數(shù)據(jù)層盤的性能并且對于選定的折射率為n1的基片厚度t1和選定的折射率為n2的間隔層厚度t2的透鏡是球面象差校正的。在CD的情況下可以為雙數(shù)據(jù)層系統(tǒng)采用常規(guī)的1.20mm基片并且可以把間隔層做成0.250mm厚。然后應該使透鏡對1.325mm〔1.20+(t2/2＝0.125)〕的材料校正(假定N.A.＝0.45并且間隔層是用折射率相當接近1.57的材料做成從而其在球面象差校正上的效應可忽略)。
在平面平行基片系統(tǒng)里對目前已知的球面象差進行透鏡校正的方法是眾所周知的技術(shù)。光的波長以及光必須穿過的材料的厚度及折射率用來產(chǎn)生一個代表透鏡形狀的多項式方程。該方法例如在R.Kingslake所著的Lens Design Fundamentals中(pp.119-122及pp.205-208，Academic Press，1978)得到說明，該方法不是本發(fā)明中的一部分。
圖7表示借助本發(fā)明N.A.＝0.55的透鏡可達到的增大的數(shù)據(jù)層間距。例如，在N.A＝0.55并且可接受的Strehl比為0.9(在圖7上為0.1的1-Strehl比)情況下，具有定位在第一數(shù)據(jù)層上的最小球面象差點的光盤驅(qū)動系統(tǒng)表明間隔層不可以比大約0.065mm更厚。但是，借助本發(fā)明，當光盤驅(qū)動系統(tǒng)設計成把最小球面象差點定位在間隔層的中部時，間隔層的厚度可以加倍到0.13mm。在該最佳實施方式里采用了0.9的Strehl比。但是，取決于光盤驅(qū)動系統(tǒng)的特定參數(shù)，例如透鏡的N.A.以及基片與間隔層的折射率，可能需要較高的或較低的Strehl比。
圖6中所示的多數(shù)據(jù)層盤示例為整體結(jié)構(gòu)，其外層為基片40和保護層70。在CD系統(tǒng)的情況下，取決于實施方式基片40是厚度為1.20mm或1.20減去t2/2的聚碳酸酯。但是，多數(shù)據(jù)層盤也可能是通過把兩個較薄的單數(shù)據(jù)盤粘結(jié)在一起制造的。在這種類型的結(jié)構(gòu)中保護層70是和基片40相同的第二基片。例如，在CD系統(tǒng)的情況下，兩個各帶有一個數(shù)據(jù)層的厚度為0.60mm的基片用透光材料如常規(guī)的光聚合物粘結(jié)在一起，該透光材料還用作為間隔層。最靠近透鏡210的基片上的數(shù)據(jù)層具有在其凹點紋形上的部分性透光覆蓋薄膜，而最遠離透鏡210的基片上的數(shù)據(jù)層具有在其凹點紋形上的全光線反射覆蓋薄膜。
圖8說明本發(fā)明的一種備擇型的多數(shù)據(jù)層盤90。盤90包括鋁制盤坯91、在盤坯91上形成的離透鏡210最遠的數(shù)據(jù)層92、在數(shù)據(jù)層92上的間隔層93以及在間隔層93上形成的離透鏡210最近的數(shù)據(jù)層94。塑料環(huán)95和鋁制盤坯91相連接并且繞盤坯91的外圓周延伸。環(huán)95支承透明的塑料防塵外殼96。防塵外殼96的厚度典型地為100微米，防塵外殼96擴展超出環(huán)95并和環(huán)95粘結(jié)。在防塵外殼96和數(shù)據(jù)層94之間形成了一個0.2-2.0mm的空氣隙。數(shù)據(jù)層92、94都是可記錄的相變WORM數(shù)據(jù)層，典型地是由In-Sb-Sn成形。離透鏡210最近的第一數(shù)據(jù)層94為60-120埃厚并且由它的材料是部分性透光的。離透鏡210最遠的第二數(shù)據(jù)層92為400-2000埃厚并且從而比數(shù)據(jù)層94具有增大的反射率。間隔層93是旋轉(zhuǎn)涂敷的并且處理過的光聚合物薄膜，其典型厚度為0.05-0.15mm。如圖8中所示帶有最小球面象差的聚焦點定位在間隔層93的中部。在本發(fā)明的這個實施方式中光線所穿過的以達到數(shù)據(jù)層92、94的基片是防塵外殼96。從而對透鏡210的球面象差校正是因為光線通過防塵外殼96(其折射率為n1)的厚度和通過間隔層93(其折射率為n2)的一半厚度所需要的校正。光線通過空氣不產(chǎn)生任何球面象差，從而防塵外殼96和第一數(shù)據(jù)層94之間的空氣隙不必包括到對透鏡210的球面象差校正之中。
本發(fā)明是利用雙層盤說明的。但是，本發(fā)明也可以應用到在第一數(shù)據(jù)層(離透鏡最近的一層)和第二或最后一個數(shù)據(jù)層(離透鏡最遠的一層)之間裝配著附加數(shù)據(jù)層的情況。例如，在一個八數(shù)據(jù)層盤中，把間隔層定義為離透鏡最近和最遠的數(shù)據(jù)層之間的厚度，驅(qū)動器應設計成仍按t1加t2/2(其中t2是最近和最遠數(shù)據(jù)層之間的整體透光材料的厚度)對透鏡校正球面象差，并且?guī)缀跸拗蒲苌潼c應定位于離透鏡的第四和第五數(shù)據(jù)層之間。
本發(fā)明是相對于CD系統(tǒng)說明的。但是，本發(fā)明是全部可應用于任何多數(shù)據(jù)層光盤的，例如磁光盤、相變盤或燒蝕的一次寫多次讀(WORM)盤。
盡管已經(jīng)詳細地說明了本發(fā)明的最佳實施方式，這一點應是明確的，即在不違背下述權(quán)利要求書中所說明的精神和范圍的前提下可對本發(fā)明進行修改和改進。
權(quán)利要求
1.一種光數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，包括一個激光光源；一個光數(shù)據(jù)媒體，由部分性透光的第一數(shù)據(jù)層、光反射的第二數(shù)據(jù)層和一個透光的間隔層組成，間隔層位于第一和第二數(shù)據(jù)層之間并且用所述間隔層的厚度隔離第一和第二數(shù)據(jù)層；一個透鏡，位于該激光光源和該媒體的第一數(shù)據(jù)層之間以把激光光線聚焦成一個光點，該透鏡帶有球面象差校正從而當聚焦的光點定位在第一和第二數(shù)據(jù)層之間時該光點具有近似于最小的球面象差。
2.一種光盤驅(qū)動系統(tǒng)，包括一個激光光源；一個光盤，包括(a)具有第一表面的透光的基片，該第一表面形成激光光線從其上入射的盤的外表面，(b)在和所述第一表面相對的基片表面上的部分性透光的第一數(shù)據(jù)層，(c)反射光的第二數(shù)據(jù)層，以及(d)一個透光的間隔層，其位于第一和第二數(shù)據(jù)層之間并以所述間隔層的厚度隔離第一和第二數(shù)據(jù)層；和該盤連接的一個馬達，用于轉(zhuǎn)動該盤；位于激光光源和該基片的所述第一表面之間的一個透鏡，透鏡用于把激光光線聚焦成一個光點，該透鏡具有對由基片的總厚度加上間隔層厚度的約二分之一而產(chǎn)生的球面象差的校正；以及和該透鏡相連接用于相對于該盤移動該透鏡的裝置，因而聚焦光點可以從一個數(shù)據(jù)移動到另一個數(shù)據(jù)層上；從而當光點定位在第一數(shù)據(jù)層上時，因為穿越的基片材料及間隔層材料的總厚度比球面象差校正厚度大約少間隔層厚度的一半，光點具有球面象差；并且當光點定位在第二數(shù)據(jù)層上時，由于穿越的基片材料及間隔層材料的總厚度比球面象差校正厚度大約大間隔層厚度的一半，光點具有球面象差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的盤驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該透鏡具有對由厚度為t1折射率為n1的基片引起的球面象差的校正，并且該盤基片是用折射率為n1厚度約為t1-t2/2的材料成形的，其中t2是間隔層的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的盤驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該盤基片是用折射率為n1厚度約為t1的材料構(gòu)成的而該間隔層是用折射率為n2厚度約為t2的材料構(gòu)成的，并且該透鏡具有對因t1厚度的基片材料以及t2/2厚度的間隔層材料造成的球面象差的校正。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的盤驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該透鏡具有對因約為1.20mm的聚碳酸酯造成的球面象差的校正，并且該盤基片是由聚碳酸酯構(gòu)成形，而且基片厚度約為1.20mm減去該間隔層厚度的二分之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的盤驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該透鏡具有對因約為0.60mm的聚碳酸酯而造成的球面象差的校正，并且該盤基片是由聚碳酸酯成形的，并且基片厚度約為0.60mm減去該間隔層厚度的二分之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的盤驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該盤基片是用厚度約為1.20mm的聚碳酸酯成形的，并且該透鏡具有對因1.20mm的聚碳酸酯加上大約二分之一的該間隔層的厚度而造成的球面象差的校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的盤驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該盤基片是用厚度約為0.60mm的聚碳酸酯成形的，并且該透鏡具有對因0.60mm的聚碳酸酯加上大約二分之一的該間隔層的厚度而造成的球面象差的校正。
9.一種可用激光光線可讀型的光數(shù)據(jù)存儲盤，該激光光線通過一個透鏡發(fā)送，該透鏡對于對應于具有已知折射率的透光材料的固定厚度的球面象差具有校正，該盤包括透光的基片、部分性透光的第一數(shù)據(jù)層、光反射的第二數(shù)據(jù)層以及位于第一和第二數(shù)據(jù)層之間并且隔離第一和第二數(shù)據(jù)層的透光的間隔層，透光的基片的厚度加上間隔層厚度的二分之一基本上和具有所述已知折射率透光材料的所述固定厚度相等，該透鏡對該固定厚度的球面象差是校正的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的盤，其特征在于，該盤包括一個盤坯和一個附著在該盤坯上并且繞該盤坯的外圓周延伸的環(huán)，并且基片是由該環(huán)支承的塑料防塵外殼，該基片由折射率為n1和厚度約為t1的材料形成而該間隔層由折射率為n2和厚度約為t2的材料形成，而且該透鏡對由t1厚度的基片材料和t2/2厚度的間隔層材料所造成的球面象差具有校正。
全文摘要
一種多數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動系統(tǒng),在一種實施方式里多數(shù)據(jù)層盤具有一個基片,基片的厚度約減小了分隔第一層和最后一層數(shù)據(jù)層的間隔層的厚度的一半。該盤設計成用具有球面象差校正的透鏡運行,從而可補償常規(guī)單數(shù)據(jù)層盤的厚度。這允許光盤驅(qū)動器除了可使用多數(shù)據(jù)層盤之外還可以反向兼容,因此可使用常規(guī)的單數(shù)據(jù)層盤。具有最小球面象差的聚焦光點定位在間隔層的中部而不是定位在第一數(shù)據(jù)層上。
文檔編號G11B7/1378GK1274914SQ9912487
公開日2000年11月29日 申請日期1999年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月13日
發(fā)明者米爾頓·拉塞爾·拉塔, 哈爾·杰維斯·羅森, 庫爾特·阿倫·魯賓, 韋德·譚偉春 申請人:國際商業(yè)機器公司