專利名稱：光盤及其保護方法
技術領域：
本發明涉及一種用于儲存并檢索數據的光盤和該光盤的保護方法。
背景技術：
諸如激光唱盤(CDs)和數字激光視盤(DVDs)的光盤已成為儲存和檢索大量數字信息(數據)的可接受媒介。標準CDs和DVDs具有相同物理尺寸(12cm外徑，1.2mm厚度)，但是它們的主要差別在于其所承載的數據量。標準CD能夠儲存多達約783兆字節的音頻程序，而DVDs能夠儲存約4.38千兆字節(單面/單層DVD)和約15.9于兆字節(雙面/雙層DVD)之間的多媒體程序(照片，視頻，音頻等)。其它的光學儲存盤包括只讀光盤存儲器(CD-ROMs)、可記錄光盤(CD-R)、可記錄數字化視頻光盤(DVD-R)和可重寫光盤(CD-RW)。盡管物理性質與CDs音頻相似，但是CD-ROMs、CD-Rs和CD-RWs能夠儲存稍少些的數據(即少于約700兆字節)，因為各儲存容量的一小部分被與增強糾錯有關的文件系統和數據使用。
光盤的大儲存容量歸于其所表示數據的方式。對于CDs和單面DVDs，數字化處理過的(二進制)數據以被光滑區(面)分開的一系列顯微坑被編碼在盤上，上述光滑區限定了從盤中心向外盤旋的連續磁道。CDs上的相鄰磁道相隔1600nm，最小的坑長度是830nm。DVD通過部分縮小相鄰磁道之間的距離(740nm)及降低最小坑長度(400-440nm)而獲得更大的儲存容量。可記錄光盤及可重寫光盤使用相同的數據編碼，除了CD-Rs和CD-RW上的“坑”分別被光敏有機染料層或光激晶體層上形成的“黑”點代替。
光盤閱讀器(CD或DVD播放器，CD-ROM、CD-R或CD-RW驅動器等)利用激光拾音器和跟蹤系統檢索數據。在放音期間，激光拾音器集中激光束在旋轉的光盤上，而跟蹤系統將激光拾音器從光盤中心向外移動。光盤閱讀器在數據檢索期間調整光盤的角速度，于是單個磁道的坑和面以恒定的線速度通過激光束。光盤拾音器包括一檢測所有從光盤上反射的光的檢測器(例如光電二極管陣列)。擊中面的激光以比擊中坑(或黑點)的激光更高的光強反射，其中坑使光發生散射。光盤閱讀器將所檢測到的光強的時間變化轉換成二進制數據流。
光盤具有相對簡單，但精致的結構。例如，數字式影碟由一層或多層經注射成型法單獨成形的塑料(例如光學級聚碳酸酯)組成。每層的表面上包含以顯微坑和面的螺旋磁道為形式的已編碼數據，而其另一面基本上是平的。在各層組裝之前，DVD生產中用薄金屬層來覆蓋包含坑與面的表面。將成為DVD最外層的塑料層涂敷有半反光的金粉，而將成為最內層的塑料層涂敷有鋁。金粉的使用使得激光拾取器能集中激光從DVD的最外層到達最內層。伴隨塑料層的制備，其每層涂有丙烯酸清漆，壓到一起，并固化形成盤。對于單面盤，標簽被貼到非讀面上(即聚碳酸酯層或包含坑和面的層的相對面)。音頻CD和CD-ROMs以相似的方式被制作，但是包括層壓到一金屬薄膜和相對薄的丙烯酸層上的一單獨的聚碳酸酯層。
比較諸如磁存儲媒介等與之相競爭的技術，光盤在機械方面更堅固并且價格便宜。盡管有這些優點，但是光盤還有需改進之處。雖然聚碳酸酯塑料層有優良的光學特性并有很好的尺寸穩定性，但是它在操作時能夠被刮傷，這可能損害儲存于盤內的數據。例如，在將激光唱盤從其保護罩內取出后，使用者經常將其放置在比較硬的平面上，諸如桌面，而聚碳酸酯或可讀面向下(標簽面向上)。由于光盤很薄，使用者發現不沿桌面拉難以拿起CDs。在這么做時，桌面上的硬雜質和桌面上的瑕疵可能會刮傷、擦傷或磨損聚碳酸酯塑料層。同樣，使用者經常將CDs堆起來以節省空間。但在處理CDs堆時，任何夾在每個CDs之間的污物粒子也可能損壞每個CDs的表面。雖然聚碳酸酯的光學特性和盤上的糾錯文件有助于減少表面刮傷的影響，但是對CD表面的多次損害可能造成一些數據不可讀。
本發明克服或至少減輕了一個或多個上述問題。
發明內容
本發明提供了一種在一面或兩面上具有突起或凸出的光盤。當光盤被放置在諸如桌面的大致水平的表面上時，所述突起用作將整個光盤升高在平面之上的支座。所產生的間距和間隙能使使用者抓住并拿起光盤，而不需沿桌面拉曳光盤。此外，即使光盤被沿桌面拉動，上述間隙也有助于防止因桌面上的雜質或平面上的瑕疵而導致的光盤的損壞。該突起的尺寸被設計以提供光盤與平面間的充足間隙，同時防止或減少所述突起和光盤閱讀器與驅動器組件之間的干涉。該突起的高度范圍可高達約1mm，即約為標準光盤(CD)或數字視盤(DVD)的厚度，但是突起的高度通常約為標準CD或DVD厚度的一半(0.6mm)或小于其厚度。此外，該突起通常設置在光盤的預定非數據區—例如，在程序導出區或在箝位區和程序導入區之間—于是該突起不會干擾數據儲存或檢索。但是，如果該光盤缺乏已編碼數據，通常所述突起可以放置在光盤的數據儲存(程序)區。光盤還可以包括一個或多個尺寸與結構經過設計的凹陷以便容納另一盤的突起，這樣便于光盤的堆疊。
本發明還包括一種系統和保護用于儲存和檢索數據的光盤的方法。該系統包括一個或多個施加于光盤表面的突起或凸出。所述突起的尺寸和結構被設計以防止或減小對數據檢索的干擾并且當光盤的表面放置在大致水平的表面上時，提供光盤表面與大致平的表面之間的間隙。同樣，該方法包括在光盤的至少一個表面上提供一個或多個突起。與本發明的系統相類似，所述突起的尺寸和結構被設計以防止對數據檢索的干擾并提供光盤與大致平的表面之間的間隙。所述突起可以在光盤的制作過程中被成形(即通過注模工藝)或可以通過焊接技術而被加到光盤表面。
附圖簡介
圖1是光盤的仰視圖，該盤具有保護其表面的突起或凸出；圖2顯示沿圖1中剖面線2的光盤的局部放大剖面圖；圖3顯示沿圖1中剖面線3的光盤的局部放大剖面圖；圖4顯示放置在諸如桌面等平面上的兩個光盤堆疊的側視圖；圖5顯示具有間隙突起或凸出的光盤在光盤閱讀器或播放器部件內的放置；
圖6是光盤的仰視圖，該光盤具有在制作完光盤后附加的突起或凸出；圖7顯示沿圖6中剖面線7的光盤的局部放大剖面圖；圖8是光盤另一實施例的仰視圖，該光盤具有不同物理特性的突起或凸出，所述物理特性包括形狀、高度和方位。
具體實施例方式
圖1顯示光盤10的仰視圖，該光盤10具有用于保護光盤10免受損害(刮傷，擦傷，磨損等)的第一組突起或凸出12和第二組突起或凸出14。為清楚起見，我們根據標準音頻激光唱片(CD)，較小程度上根據數字視盤(DVD)，來描述光盤10的不同實施例。但是，所公開的發明并不限于音頻CDs和DVDs，而是適用于所有的用于儲存和檢索數據的光盤，包括只讀光盤存儲器(CD-ROMs)、可記錄光盤(CD-R)、可記錄數字化視頻光盤(DVD-R)、可重寫光盤(CD-RW)、高密度熒光多層(FMD)只讀存儲介質等等。
圖1所示的光盤10由一對大致平行的第一表面16和第二表面18組成。如圖1所示，第一表面16和第二表面18具有大體為圓形并同心的外邊緣20和內邊緣22，盡管光盤的外邊緣可以假定為任何形狀。如上文所述，數字化處理(二進制)過的數據在光盤10上被編碼為被光滑區域(面)間隔開的顯微坑(或黑點)序列，該光滑區域限定了從光盤10中心向外盤旋的連續磁道(或同心磁道)。在圖1所示的實施例中，已編碼的數據位于數據儲存(程序)區24內，該區通過發射激光穿透大體透明的第一(底部)表面16而被訪問。數據儲存區24被導入區26和導出區28所限定，它們分別位于鄰近第一表面16的內邊緣22和外邊緣20處。對于標準音頻CD，導入和導出區分別始于半徑23mm和58mm處，終于半徑25mm和60mm處。導入區26通常包含主溝道內的數字寂靜(無數據)，加之子碼Q-溝道內的光盤目錄表；導出區28通常不含數據。
正如圖1所示，第一組12和第二組14突起被設置在光盤10的預寫非數據區。因而，第一組突起12在導出區28內被設置在光盤的第一表面16上。同樣，第二組突起14在箝位區30和導入區26之間被設置在光盤的第一表面16上。箝位區30通常指得是光盤10在放音或記錄期間(參見圖5)與光盤驅動機構相接觸的部分。在標準的CDs和DVDs中，已知的作為堆積環32的突脊圍繞光盤10的內邊緣22并限定箝位區30的外徑。在一些實施例中，第二組突起14可代替堆積環32。
圖1所示的每組突起12、14由四個不連續的細長的突起12、14組成，雖然光盤內個別突起的數量和分布可以改變。圖1所示的每組突起12、14均勻分布在導出區28內及鄰近導入區26處，這有助于在放音和記錄期間穩定(旋轉的)光盤10。此外，每組突起12、14是相互偏移的，于是所有各第二突起14位于光盤10的中心和兩相鄰第一突起12所形成的角度的中間。后一種結構提供了一種更均勻的光盤10和其所放置的表面之間的間隙。因而，對于給定的突起組(例如第一組突起12)，人們經常希望這樣設置突起，即任意兩相鄰突起間的角位移為約2π/n，其中n是該組突起的數目。此外，通常還希望偏離第一突起12和第二突起14，使得相鄰的第一突起12和第二突起14之間的角位移是π/n弧度。這樣，突起的重心緊靠光盤的旋轉中心(即在其內邊緣內)。
在其它實施例中，光盤10可以包括第一組突起12，但沒有第二組突起14，或者可包括第二組突起14，但沒有第一組突起12。此外，光盤10可以包括多過兩組的突起(圖8)。光盤可以使用具有任何希望形狀的突起，包括球形截面、類球形截面、橢圓體截面、四面體截面、正方體截面、五面體截面和六面體截面等。除了圖1所示的不連續突起12、14外，光盤還另有或可選擇地包括一個或多個連續的突起，該突起確定光盤內邊緣22的邊界，類似于靠近箝位區30設置的堆積環32。但是，該連續的突起大體上大于堆積環32，于是當光盤10被設置在平表面上時，平表面與光盤10的底面16之間存在一間隙。
雖然通常希望將突起設置在預先限定的非數據區，但是突起或凸出也可以被設置在通常保留用作數據儲存的區域。例如，突起可以設置在毗鄰導出區28的數據儲存區24內，只要該特定光盤在該區域不含數據。當所儲存的數據量小于光盤的數據儲存容量時經常是這種情況，因為CDs和單層DVDs在從導入區26盤旋向外伸出的磁道內編碼數據。
通常，突起被粘加或成形到光盤10的第一表面16和第二表面18上。由于數據是通過第一(底)表面16讀取，所以圖1所示的光盤10在其第二(頂)表面18上沒有設置突起。但是，對于雙面DVDs，數據可通過基本透明的底表面和頂表面進行讀取。而且，即使數據僅通過底表面被訪問，但是由于保護金屬反射層的丙烯酸層比聚碳酸酯層要薄得多，所以音頻CDs、CD-ROMs、CD-Rs和CD-RWs的頂(標簽)表面上的細小刮傷也能損害數據的完整性。
圖1的光盤10在第二表面18上具有第一凹陷34和第二凹陷36，它們的尺寸被設計以容納突起12、14。如圖2和圖3所示，它們顯示了分別沿剖面線2和剖面線3的光盤10的局部放大剖面，凹陷34、36毗鄰突起12、14設置，這有利于光盤的堆疊。突起12、14的高度大于凹陷34、36的深度，于是當堆疊時，相鄰光盤之間會存在一間距或間隙。但是，需注意的是可能希望對凹陷34、36進行尺寸設計以便使相鄰光盤之間的間隙為光盤10厚度的一小部分。還需注意的是圖3所示突脊32的高度基本小于突起14的高度。
圖4顯示了兩個光盤10的堆垛38的側視圖，所述光盤10放置在例如桌面的平面40上。雖然圖4中未顯示，光盤10也具有如圖2和3中所示凹陷34、36。突起12、14和凹陷34、36使光盤10的堆垛38穩定，并減小相鄰光盤10的可能損害其表面16和18的相對移動。圖1中所示的每個突起12、14的高度彼此之間不會有太大變化，從而光盤10的第一表面16和桌子平面40之間的間距或間隙42大體是均勻的。由于凹陷34、36比突起12、14的高度淺，所以相鄰光盤的各第一表面16和第二表面18之間的間距或間隙44小于光盤10和平面40之間的間隙42。盡管如此，相鄰光盤10之間的間隙44也足以減小對表面16、18的損壞。
在圖4所示的實施例中，各突起12、14的高度與光盤10的厚度相當(即約1mm)。但是，通常突起的尺寸被設計以提供光盤10與平面40之間的足夠間隙，同時減小突起12、14與光盤閱讀器和驅動器部件之間的干擾。對于激光唱盤和視盤而言，這相當于突起高度小于光盤厚度，更典型地，相當于突起的高度是標準CDs或DVDs厚度的約一半或小于它。
圖5顯示了光盤10’在光盤閱讀器(播放器)46內的放置，所述光盤10’具有間隙突起或凸出。圖5所示的光盤10’包括沿光盤10’外邊緣20設置在第一表面16和第二表面18上的突起組12’。光盤閱讀器46包括一光盤驅動器48，該驅動器48由馬達50、臺板54和圓柱形轉軸56組成，所述馬達50使光盤10’圍繞位于中心的軸線52旋轉，圓柱形轉臺56尺寸被設計以容納光盤10’的內邊緣(未顯示)。光盤驅動器48還包括彈簧調整片58，其將光盤10’在箝位區30壓緊到臺板54上，從而在放音時固定光盤10’。光盤閱讀器46還包括盤支架60和外殼62，為清楚起見，它們以截面形式顯示。如圖5所示，突起12’的尺寸被設計以防止與光盤閱讀器46組件的干擾，所述組件包括光盤驅動器48、盤支架60和光盤閱讀器外殼62。
圖1至圖5中所示的突起12、12’、14和凹陷34、36可以以多種方式被提供。例如，突起12、12’、14(及凹陷34、36)可以在光盤10、10’的制造過程中通過注射成型而形成。此外，突起12、12’、14或凸出可以在制造后被施加到光盤10、10’上。有用的施加方法包括粘接、熱焊接、摩擦連接、壓入連接等。在一些實施例中，突起12、12’、14可以用熱固性或熱塑性液體聚合物經化學交聯或冷卻而固化施加。在另一實施例中，突起12、12’、14可以由貼花釉或類似的自粘性減震材料施加。當光盤10、10’制造完后進行施加時，突起12、12’、14可以成套提供并由光盤使用者進行施加。
上市后，供應商也可以通過熱沖壓提供突起12、12’、14。例如，具有所需形狀的加熱工具(銷，桿等)可以施壓于圖1至3所示光盤10的第二(頂)表面18上，從而在第二表面18和第一(底)表面16上分別形成凹陷34、36和相應的突起12、14。
圖6是具有突起12”或凸出的光盤10”的仰視圖，所述突起在光盤10”的制造后被施加。該突起12”通過壓入配合或摩擦連接被固定在合適的地方。與圖1所示突起12’相類似，突起12”位于光盤10”的導出區28內，但是從盤外邊緣20稍微向外伸出。
圖7所示是沿圖6中剖面線7的局部放大截面，突起12”位于光盤10”的第一表面16和第二表面18上。每個突起12”由彈性材料制成并帶有一凹槽64，凹槽64比光盤10”的厚度稍小。安裝時，各突起12”夾在光盤10”外邊緣20上并借助凹槽64的壁66和光盤10”的表面16、18之間的摩擦固定在合適的地方。
雖然在給定的光盤10、10’、10”上，圖1至圖7所示的突起組12、12’、12”、14、14’具有相似的形狀、高度和方向，但是其它實施例可包括具有不同物理特性的突起組。
例如，圖8是光盤10的仰視圖，所述光盤在光盤10的第一(底)表面16上具有第一組12、第二組14”和第三組突起或凸出68。類似于圖1所述的突起組12和14，第一組12和第二組14”突起在導出區28和鄰近導入區26內分別均勻分布在圓環內。此外，每組突起12和14”彼此間相偏移，從而各第二突起14”位于光盤10的中心70與兩相鄰第一突起12所形成的射角的中間。雖然突起組12和14”都成形為橢圓體的一部分，但是它們的方向卻不同。如圖8所示，第一突起組12的每一個具有一縱向(較長)軸線72，該軸線72與包含第一突起組12中心的第一圓74基本相切。相反，第二突起組14的每一個具有一縱向軸線76，該軸線76與包含第二突起組14的中心的第二圓78基本正交。
除了方向不同外，光盤10包括具有不同高度和形狀的突起。例如，第三突起組68的每一個被設置在光盤10的導出區28內，大約在兩相鄰第一突起12之間的中間。不像橢圓體形的第一組12和第二組14”突起，第三突起68的每一個具有球形剖面形狀。而且，盡管第三組突起68具有相似的尺寸，但是它們的高度基本上小于第一組12和第二組14”突起的高度。例如，第一組12和第二組14”突起可能具有約等于標準CD或DVD厚度的一半的高度(例如，0.6mm)。相反，第三組突起68可能具有約等于標準CD或DVD厚度的四分之一的高度(例如，0.3mm)。
突起組12、14”、68之間在方向、形狀和高度上的差異可能提供了優點。例如，較小的第三組突起68的使用允許第一組突起12有更大的間隔而不會很影響對第一表面16的保護。當光盤10放置在大體平的表面上時，其第一表面16面向該平面放置，第三組突起68有助于保持兩個面之間的間隙—即使比第一組突起12提供了更小的間隙。第一組突起12所增加的間隔及第二組突起14”的徑向定向，有助于減小帶凹槽的光盤閱讀器和驅動器與第一組12和第二組14”突起之間的干擾。突起12、14”和68可以使用上文所述方法中的任何一個被提供。例如，突起12、14”和68可以在光盤10的制造過程中通過注射成型法成形，或可以在光盤10制造后被施加到其上。
應當理解，上述說明書的意圖是描述性的而非限制性。對于本領域技術人員而言很多實施例在其閱讀上述說明書時是很清楚的。因而，本發明的范圍不是僅由上述說明書確定的，而是還需參考所附的權利要求書，以及這些權利要求的等價物。所有專利、文章、參考的公開，包括專利申請和公布，如果有的話，應將其整體引用在此并可用于所有目的。
權利要求
1.一種用于存儲和檢索數據的光盤，該光盤包括具有內邊緣和外邊緣的第一和第二表面，至少該光盤的第一表面能夠傳輸光線；用于儲存數據的區域，該區域位于第一和第二表面的內邊緣和外邊緣之間，數據可通過使光射透光盤的第一表面而被訪問；至少位于光盤第一表面上的一個或多個突起，該一個或多個突起的尺寸和結構被設計以減小對儲存于光盤上的數據進行檢索的干擾，當光盤放置于一個大體平的表面上并且光盤的第一表面面向所述大體平的表面時，在光盤的第一表面和所述大體平的表面之間提供一間隙。
2.如權利要求1所述的光盤，其特征在于所述一個或多個突起在光盤的第一表面上位于數據儲存區和光盤外邊緣之間。
3.如權利要求1所述的光盤，其特征在于所述一個或多個突起在光盤的第一表面上位于數據儲存區和光盤內邊緣之間。
4.如權利要求1所述的光盤，其特征在于所述一個或多個突起在光盤的第一表面上位于數據儲存區和光盤內外邊緣之間。
5.如權利要求1所述的光盤，其特征在于所述一個或多個突起位于鄰近光盤外邊緣的數據儲存區。
6.如權利要求1所述的光盤，其特征在于所述一個或多個突起位于預定的非數據區。
7.如權利要求1所述的光盤，其特征在于所述一個或多個突起具有小于光盤厚度的高度。
8.如權利要求1所述的光盤，其特征在于所述一個或多個突起具有大約等于或小于光盤厚度一半的高度。
9.如權利要求1所述的光盤，其特征在于所述一個或多個突起是連續的并與光盤內邊緣相切。
10.如權利要求1所述的光盤，還包括位于光盤第二表面上的凹陷。
11.如權利要求10所述的光盤，其特征在于所述凹陷的尺寸和結構被設計以容納所述一個或多個突起。
12.如權利要求1所述的光盤，還包括位于光盤第二表面上的一個或多個突起，該一個或多個突起的尺寸和結構被設計以減小對數據檢索的干擾，當光盤放置在一個大體平的表面上并且該光盤的第二表面面向所述大體平的表面放置時，在光盤的第二表面與所述大體平的表面之間提供間隙。
13.一種用于保護光盤的系統，該光盤用于儲存和檢索數據，所述系統包括一個或多個施加到光盤表面上的突起，該一個或多個突起的尺寸和結構被設計以減小對數據檢索的干擾，當光盤放置在一個大體平的表面上并且該光盤的表面面向該大體平的表面時，在光盤表面與所述大體平的表面之間提供間隙。
14.如權利要求13所述的系統，其特征在于所述一個或多個突起是連續的并與光盤內邊緣相切。
15.一種保護光盤的方法，該光盤用于儲存和檢索數據，所述方法包括至少在光盤的第一表面上提供一個或多個突起，該一個或多個突起的尺寸和結構被設計以減小對數據檢索的干擾，當光盤放置在一個大體平的表面上并且該光盤第一表面面向所述大體平的表面時，在光盤第一表面與所述大體平的表面之間提供一間隙。
16.如權利要求15所述的方法，還包括通過注射成型法在光盤的第一表面上形成所述突起。
17.如權利要求15所述的方法，還包括通過連接在光盤的第一表面上施加突起。
18.如權利要求15所述的方法，還包括通過熱沖壓在光盤第一表面上形成突起。
19.如權利要求15所述的方法，還包括在光盤的第二表面上提供突起。
20.如權利要求15所述的方法，還包括通過注射成型法在光盤的第二表面上形成凹陷。
全文摘要
本發明公開了一種用于儲存和檢索數據的光盤，以及用于保護該光盤的系統和方法。該光盤在其一面或兩面上有突起或凸出。當光盤被放置在一大體平的表面，如桌面上時，突起用作將光盤提高至該平表面之上的支座。所形成的間距或間隙有助于防止因平表面上的雜質或平表面上的瑕疵導致的光盤的損壞。該突起的尺寸被設計以提供光盤與平表面間的足夠間隙，同時減小突起與光盤閱讀器和驅動器部件之間的干擾。所述光盤還包括一個或多個尺寸與結構被設計的凹陷，以容納另一光盤的突起，從而有利于光盤的堆疊。
文檔編號G11B7/254GK1503969SQ02808411
公開日2004年6月9日 申請日期2002年2月19日 優先權日2001年2月21日
發明者托德·J·庫赫曼, 托德 J 庫赫曼 申請人:刮擦較少磁盤工業公司