专利名称：立体造型光盘及其两种配合激光读写的结构的制作方法
本文从概念上提出立体造型光盘的结构，及其几种配合激光读写使用的特定结构。
在使用中，我们还发现光盘有一些小小的不足。例如，光盘太平，日常频繁使用时不免刮痕，污伤，造成数据丢失，等于减少了光盘的使用寿命；另外，我们还希望光盘能存储更多一点的信息；而且光盘机(或称光盘驱动器，光驱)比较复杂，成本较高；光盘机平均数据存取时间还不尽如人意。本文旨在从新的角度构思新的光盘外型，有利于解决上述问题。
这里所说光盘是数字光盘的简称，目前可见到的型式包括小型声响唱片(Compact Disk，CD)，激光视盘(Laser Disk)，高密度数字多用光盘(DigitalVersatile Disk，DVD)，WORM光盘以及各种可擦写光盘等。光盘基本结构就是用特殊材料作基片，经冲压，印制或烧制上各种数字信号后，再涂上合金薄膜和保护层而形成的；光盘存取的基本过程就是将具有很高相干性和单色性的激光束，汇聚到光衍射极限的斑点上，使这个微光斑点区域内某种介质产生物理或化学变化，从而导致该微光区域的某种光学性质与四周介质形成较大的反衬度，就此记入或读出或擦去信息。
因此，设想有这么一种立体造型光盘，它的信号面在其体积轮廓之内，使得人们在频繁的使用之中都不易接触光盘信号的光洁面，造成划伤，其成本并没有太大增加，而光盘寿命明显得到延长，好处是很显著的。另外，由于光盘由平面改为立体造型，体积增加，使得有更多的容积容纳更多的激光信号；也由于光盘由平面改为立体造型，体积增加，使得激光信号可能处于特定的表面上，允许光驱的结构或工作条件更加简化，例如减少激光的聚焦，径向伺服电机等信号处理的工作量，对提高激光数据存取率很有好处。最后，本文还涉及一种兼容目前平面式光盘与立体造型光盘的结构。
下面，结合附图对光盘的立体造型和立体存储的各种不同类型进一步详细的说明。
图1是一种典型的立体造型光盘示意图。
图2是另一种典型的立体造型光盘示意图。
图3是一种球面立体造型光盘工作原理示意图。
图4是一种特定结构的立体造型光盘工作原理示意图。
图5是一种立体存储光盘示意图。
图6是一种兼容目前平面式光盘与立体造型光盘的结构示意图。
如图1，是一种典型的立体造型光盘。光盘信息面部分在图1中指(1)。与它相配的图1的护框(2)是一个圆锥环，为使多个光盘可以紧密地迭放在一起，减少存放空间，需将这类光盘的内涵尺寸与外表尺寸保持相同；如此一来，我们可以看到，光盘信息面部分(1)在护框(2)之内，使得人们在日常频繁更换光盘之中不易接触到其信息面，造成损伤。其制造工艺也并不复杂，而且延长了光盘寿命，人们更乐于购买珍藏。当然，这种护框也可为圆柱环，球环截取的一部分，或各种立体支撑形状，包括各种艺术造型。图1结构最实用。
如图2，是另一种典型的立体造型光盘。光盘信息面部分在在图2中指(3)。与它相配的图2的护框(4)是一个圆球环，这种立体造型光盘更利于光盘信号面可以延伸到护框之上，此图结构在设计思路上是一个过渡其护框也可为圆柱环，球环，方框，圆柱体，球体，锥体，立方体等各种立体支撑形状，或各种立体形状之中二种立体形状或多种立体形状组合。这样形成一体的各种立体形状可由不同材料的多种部分构成；可任意拆卸或联成一体；激光束可从这样形成一体的各种立体形状内部或立体外部的任何一点分别或同时读/写和擦。通过图2理解以下球形、碗形的光盘就很简单了，以下也可以不叫光盘，改名叫光碗、光球更恰当，但还是立体造型光盘。
图3及图4是光盘信号面延伸到护框之上产生的特殊应用情况。即是两种配合激光读写使用的特定结构。图中未提光线回射路线及信号接收装置。。
图3是一种球面立体造型光盘工作原理示意图。(7)是球面立体造型光盘的剖面示意，带有被驱动齿轮的空心轴(9)上部在图中剖开，以便看得见聚焦物镜或反射镜(8)；工作时，激光头(6)发出激光束λ通过固定的反射镜或聚焦物镜(5)，经过空心轴(9)内部到聚焦物镜或反射镜(8)，射到球面立体造型光盘(7)的信号面上，同时空心轴(9)带动聚焦物镜或反射镜(8)以ω角速度旋转，配合光束入射或反射角度移动，就可以读到球面立体造型光盘(7)信号面上的所有数据；而且由于聚焦物镜或反射镜(8)位于球面(7)的中心上，激光束λ是以固定的半径进行读/写和擦，大大减少了光束聚焦或径向等伺服工作量，提高了平均数据存取时间；加上球面立体造型光盘固定，精度可以做得比较高，它本身还可以用几种材料构成，形成真正的多功能光盘。当然，聚焦物镜或反射镜(8)也可以是集成光学头结构或棱镜或特殊结构的光纤，光盘还可是其他合适结构，也可反向旋转，以提高存取速度。
图4是一种特定结构的立体造型光盘工作原理示意图。(11)是该种类型典型结构的剖面示意，其主要信号面是一段球状圆弧；不须旋转的聚焦物镜或反射镜(10)不在光盘(11)的中轴线上，所以不影响光盘(11)的旋转，但它位于光盘信号面球状圆弧中心点上。当光盘(11)以ω角速度旋转时，激光束λ通过位于光盘信号面圆弧中心点上的聚焦物镜或反射镜(10)到信号面的半径不变，配合光束入射或反射角度移动，就可以读到球状信号面上的所有数据，减少了光束聚焦或径向移动等伺服工作量，提高了平均数据存取时间，但要求这种光盘的精度较高；不过由于这种光盘信号面圆弧中心点的轨迹是一个圆，可在此圆上设置多个聚焦物镜或反射镜同时读写，也提高了平均数据存取时间。当然，聚焦物镜或反射镜(8)也可以是集成光学头结构或棱镜或特殊结构的光纤；光盘还可是其他合适结构，当如图所示球面半径r与光盘高度h相等时结构最简单。
图5是一种立体存储光盘示意图。在立体造型光盘(12)的空间内还可有各种造型和各种材料的存储介质(13)，并可镀上反光膜和保护层；这些新增存储介质可与光盘信息面铸成一体，也可采用可拆卸形式。该立体存储光盘还可采用前面所有特点所述的技术。
图6是一种兼容目前平面式光盘与立体造型光盘的结构示意图。(15)即是一般的平面式光盘，图1所示立体造型光盘需要光盘搁置架深一点的普通光驱，所以，一般的平面式光盘(15)配上护框(14)即可适应光盘搁置架深的情况。目前CDROM只读光盘市场发展已经很成熟，本立体造型光盘不可能马上取代只读光盘的地位，因此开发兼容目前平面式光盘与立体造型光盘的结构是有一定必要的。由于目前光盘最外的圆周对信息的记录不是最主要的部分，例如三角形的光盘也在欧洲申请了专利，所以我们可以在光盘最外的圆周上做好各种各样的止口。卡口、缺口等，或开空孔等各种配合形式，再设计与之配合的护框，如(14)，或以夹紧的方式，这样，立体造型光盘就与目前平面式光盘兼容；这种护框也可以固定或装配在光驱上，或者以各种形式在光盘任意部位与光盘连接。
由于光盘采用了立体造型，使得光盘的存储与读/写和擦的形式更为灵活；比如说光盘信号面可以延伸到护框之上，形成各种立体形状。跟目前的各种技术比较，更具有明显优势。首先与我们所理解的光盘三维存储形式比较，这是指设计不同响应波长的多膜层，用不同波长的光束，从相同或不同方向对信息面上多层介质中的信号进行读/写和擦，相当于多个常用的二维光盘存储介质紧密地迭放在一起；严格说来，本技术也算一种三维存储形式；但可以看出，这种多膜层三维存储形式技术并无刻意采用立体造型，而且技术很复杂很不成熟；本技术就简单成熟多了，也兼容这种多膜层三维存储方式。其次，与多功能光盘存储形式比较，这是指兼容只读，一次写/读和可擦写的光盘存储/读写型式，其实，在本文附图第三，第五所述例子中，光盘本身已具备这样结构的特点，并不复杂。最后谈到多光头系统，而本文附图第四例子中设置多光头系统更简单实用。因此，光盘的立体造型和立体存储技术是有很大发展前景的。而且，磁盘和硬盘由平面转为立体造型及存储也可借鉴类似技术。这里还需要请求专利局注意两种侵犯本发明权益的倾向，第一，目前任何光盘或其信号记录面都不可能是绝对平的，都要存在一点点挠曲度，这不算是立体造型。第二，正在发展的多膜层三维存储技术要求将光盘某一部分做厚一点，这也不算是立体造型。但离开目前光盘正常尺寸。工艺及外观，刻意加大加厚光盘某一部分的误差或尺寸，即有可能构成立体造型。
现概括以上几个方面归纳如下。
1 一种用于激光读/写和擦的光盘，其主要特征是光盘有立体造型，光盘信息面部分(1)在护框(2)之内，使得人们在日常频繁更换光盘之中不易接触到其信息面，造成损伤。特别地，当光盘信息面部分(1)与护框(2)结合而成圆锥立体造型光盘的内涵尺寸与外表尺寸相同时，多个光盘可以紧密地迭放在一起，并不增加存放空间。
2，如上述特点1所述的立体造型光盘，其护框也可为圆柱环，球环，方框，圆柱体，球体，锥体，立方体等各种立体支撑形状，或各种立体形状之中二种立体形状或多种立体形状组合。
3，如上述特点1所述的立体造型光盘，相当于其信号面(1)延伸到护框(2)之上，即光盘信息面部分(1)与护框(2)结合成一体，形成了圆柱环，球环，锥环，圆柱面，球面，锥面等各种立体形状，这样形成一体的各种立体形状可由不同材料的多种部分构成；可任意拆卸或联成一体；激光束可从这样形成一体的各种立体形状内部或立体外部的任何一点分别或同时读/写和擦。
4，一种立体造型光盘上的多膜层存储技术，即用不同波长的光束，从相同或不同方向对信息面上多层介质中的信号进行读/写和擦。其主要特征在于采用上述特点1或上述特点2或上述特点3所述的立体造型光盘。
5，一种球面立体造型光盘(7)，也可以是球环状；该造型光盘工作时可转或固定，而进行读/写和擦的激光束的聚焦物镜或反射镜或集成光学头结构位于球面或球环状立体造型的中心并且旋转工作，配合光束入射和反射角度移动来进行读/写和擦，大大减少了光束聚焦或径向等伺服工作量。
6，一种特定结构的立体造型光盘(11)，其信号面在球面上，而球面半径又与光盘高度相等，进行读/写和擦的激光束的聚焦物镜或反射镜或集成光学头结构位于该球面中心上，可不只一个；当光盘旋转时只需调整光束入射和反射角度来进行读/写和擦，大大减少了光束聚焦或径向等伺服工作量。
7，一种立体存储光盘。在立体造型光盘信息面(12)上增加与该信息面不重合的各种形状和各种材料构成的存储介质(13)，并可镀上反光膜和保护层；这些新增存储介质可与光盘信息面铸成一体，也可采用可拆卸形式。该立体存储光盘还可采用前面所有特点所述的技术。
8，一种兼容目前平面式光盘与立体造型光盘的结构。护框(14)与目前使用的光盘(15)或光盘信息面部分可通过止口，孔/轴等各种装配形式装配在一起，该护框(14)也可固定或装配在光驱上。
上面主要介绍了立体造型光盘的结构。由于目前光盘市场盗版情况非常严重，因此有必要开发一种从多方位受法律保护的新型结构，来限制盗版现象蔓延；而系统采用有法律保护的光盘。驱动器及生产线是一个好办法，一定会受到软件开发商及广大消费者欢迎。
权利要求
1，一种用于激光读/写和擦的光盘，其主要特征是光盘有立体造型，光盘信息面部分(1)在护框(2)之内，使得人们在日常频繁更换光盘之中不易接触到其信息面，造成损伤；特别地，当光盘信息面部分(1)与护框(2)结合而成圆锥立体造型光盘的内涵尺寸与外表尺寸相同时，多个光盘可以紧密地迭放在一起，并不增加存放空间。
2，如权利要求1所述的立体造型光盘，其护框也可为圆柱环，球环，方框，圆柱体，球体，锥体，立方体等各种立体支撑形状，或各种立体形状之中二种立体形状或多种立体形状组合。
3，如权利要求1所述的立体造型光盘，相当于其信号面(1)延伸到护框(2)之上，即光盘信息面部分(1)与护框(2)结合成一体，形成了圆柱环，球环，锥环，圆柱面，球面，锥面等各种立体形状，形状同上，其主要特征在于这样形成一体的各种立体形状可由不同材料的多种部分构成；可任意拆卸或联成一体；激光束可从这样形成一体的各种立体形状内部或立体外部的任何一点分别或同时读/写和擦。
4，如前所述中球面或球环状立体造型光盘(7)的一种特定应用结构，其主要特征在于该造型光盘工作时可转或固定，而进行读/写和擦的激光束的聚焦物镜或反射镜或集成光学头结构位于球面或球环状立体造型的中心并且旋转工作，配合光束入射和反射角度移动来进行读/写和擦，大大减少了光束聚焦或径向等伺服工作量。
5，特殊形状的立体造型光盘(11)的一种特定应用结构，其主要特征在于其信号面在球面上，而球面半径又与光盘高度相等，进行读/写和擦的激光束的聚焦物镜或反射镜或集成光学头结构位于该球面中心上，可不只一个；当光盘旋转时只需调整光束入射和反射角度来进行读/写和擦，大大减少了光束聚焦或径向等伺服工作量。
6，一种立体存储光盘，相当于几片立体存储光盘装在一起，其主要特征在于在立体造型光盘信息面(12)上增加与该信息面不重合的各种形状和各种材料构成的存储介质(13)，并可镀上反光膜和保护层；这些新增存储介质可与光盘信息面铸成一体，也可采用可拆卸形式。该立体存储光盘还可采用前面所有权利要求所述的结构。
7，一种兼容目前平面式光盘与立体造型光盘的结构，其主要特征在于护框(14)与目前使用的光盘(15)或光盘信息面部分可通过止口，孔/轴等各种装配形式装配在一起，该护框(14)也可固定或装配在光驱上。
全文摘要
立体造型光盘,单独使用时它的信号面在护框内,使光洁面不易划伤,成本增加不大。配合特定激光读写结构使用时由于光盘为立体造型体积增加,有更多空间容纳数据,或使激光信号处于特定的曲面上,允许光驱的结构或工作条件更加简化,如减少激光的聚焦,径向伺服电机等信号处理的工作量,对提高激光数据存取率很有意义。最后本文还涉及一种兼容目前平面式光盘与立体造型光盘的结构。换用新型光盘能使盗版困难,一定会受软件业及消费者欢迎。
文档编号G11B7/24GK1274912SQ0010135
公开日2000年11月29日 申请日期2000年1月27日 优先权日2000年1月27日
发明者俎宏伟 申请人:俎宏伟