专利名称：灰度记录方式只读光盘的复制方法
技术领域：
灰度记录方式只读光盘的复制方法属于高密度数字光存储技术和微细加工技术领域。
应用这种方法，光盘的质量受利用坑点或者斑点的大小的影响，且与之相匹配的模压式只读光盘复制方法错误率较高，使得光盘编码时为保证纠错能力而生成大量冗余数据。
针对上述情况，清华大学徐端颐等提出了一种灰度记录方式的只读光盘及读出方法，不再利用传统的坑点记录方式，而是利用材料在各点上吸收和反射光强度的不同进行分阶存储。进一步可根据记录层上各点的灰度不同以及记录层材料对不同波长的光吸收和反射强弱不同的特性，实现多波长多阶存储。多波长多阶光存储是在光学系统数值孔径和波长不变的情况下进一步提高光存储容量的先进光存储技术。灰度记录方式的只读光盘及其母盘刻录技术的出现，对盘片复制方法提出了新的要求。现有的盘片复制技术，都采用了传统的模压技术。这种模压型盘片制造工艺是与采用传统的坑点边缘记录方式的光盘相适应的，而无法应用于灰度记录方式只读光盘的复制。
本发明的特征在于1.它依次含有以下步骤(1)把对不同波长的光反应不同的感光材料均匀涂在压制好的盘基上，以预先用灰度记录方法制造好的母盘为掩膜，用1∶1的曝光法进行曝光；(2)把曝光后的盘片的感光层进行固定，成为信息记录层；(3)再分别把反射层和保护层旋涂在信息记录层上，灰度记录方式只读光盘复制结束。2.所述的1∶1曝光法是反射式曝光法，它依次含有以下步骤
(1)用作掩膜的母盘和待复制的盘片在由用镜面向下的凸面镜制成的辅反射镜以及同光轴地位于辅反射镜下方且用镜面向上的凹面镜制成的主反射镜两者构成的光学系统中处于与上述光轴完全对称的位置，并且使上述母盘和盘片作完全同步的相对运动；(2)使曝光光源发出的光从掩膜上方向下照射，在母盘上形成一窄投影带，以实现曝光光源对整个母盘的扫描，从而完成整张光盘的曝光工作。3.所述的1∶1曝光法是接近式曝光法，它依次含有以下步骤(1)使依次由固化层、信息层和保护层层叠而成的母盘和依次由感光层和盘基层叠而成的待复制盘片两者对齐且保持小于衍射极限的间距；(2)用曝光光源发出的平行光直接通过母盘对待复制盘片进行整体曝光。4.所述的间距大小为几十纳米量级。
使用证明本发明解决了灰度记录方式只读光盘的复制问题。
图2为1∶1反射式曝光法光学系统示意图。
图3为1∶1反射式曝光法成像示意图。
图4为1∶1反射式曝光法盘片扫描示意图。
图5为1∶1接近式曝光法示意图。
图2～4中，5为用作掩膜的母盘，6为由感光层和盘基组成的待复制盘片，7为辅反射镜(凸面镜，镜面向下)，8、9为5、6在10上形成的反射光斑，10为主反射镜(凹面镜，镜面向上)。12为11在待复制盘片上成的像。曝光光源发出的光从掩膜的上方向下照射，在母盘上形成投影11。由于母盘为透光材料，且用作掩膜的母盘和待复制盘片在图2所示的光学系统中处于完全对称的位置，因此投影11可经过如图3所示的反射系统在待复制盘片6上成大小相同的像12。投影11和像12完全对称，处于同一圆环上。成像质量由该光学系统保证。图3表示了母盘上某一个点在待复制光盘上相应的点成像的原理。图中阴影部分表示光在两个反射镜间多次反射的区域。由于母盘在刻录过程中，其信息记录层上的各记录点因曝光强度不同而对同一波长的光的透射率有所不同，所以在单波长光的照射下，母盘信息记录层上的各记录点在对应的待复制盘片感光层上的像点的曝光强度也有所不同，从而使待复制盘片的感光层上获得了相同或相反的记录状态，实现了多阶记录。同理，由于母盘记录层的感光材料对不同波长的光的吸收率不同，在待复制盘片感光层上可实现多波长记录。由于曝光光源在母盘上的投影为一窄带，因而在上述曝光过程中，母盘和待复制盘片需要沿图4所示的箭头方向作完全同步的相对运动，从而实现光源对整个母盘的扫描，以完成整张光盘的曝光工作。
下面介绍本发明的实施例1——用1∶1反射式曝光法复制直径120mm灰度记录方式只读光盘。
光盘盘基由有机塑料组成，采用压制方法压制，厚度为0.6mm。
在盘基上旋涂一层感光材料(可选用卤化银感光乳剂)，作为感光层。
采用1∶1反射式曝光法曝光，曝光系统参数主反射镜直径300mm，辅反射镜直径60mm，反射系统的数值孔径为0.55，扫描有效区域(光源在掩模上的投影)长125mm，宽2mm，扫描速度(盘片移动速度)0.6m/s。曝光光源采用高压汞灯。
然后用硫酸亚铁溶液显影，大苏打溶液定影。感光材料的处理过程、曝光过程和显影定影过程需在暗室中进行。
定影后再溅镀一层反射层铝，最后旋涂一层保护层——UV胶。这样就得到了灰度记录方式只读光盘。
图5为1∶1接近式曝光法示意图。
图中13为曝光光源发出的平行光，14为母盘的固化层，15为母盘的信息记录层，16为母盘的保护层，17为待复制盘片的感光层，18为待复制盘片的盘基。接近式曝光方法是使母盘和待复制盘片的间距保持在几十纳米，用曝光光源直接通过母盘对待复制盘片进行曝光。由于两者的间距小于衍射极限，故曝光过程不会因照射光衍射而造成复制误差。曝光原理与反射式曝光法基本相同，也是依据母盘信息记录层上不同记录点对光的透射率不同，来使得待复制盘片的感光层上得到相应的记录状态。
下面介绍本发明的实施例2——用1∶1接近式曝光法复制直径120mm灰度记录方式只读光盘。
光盘盘基由有机塑料组成，采用压制方法压制，厚度为0.6mm。
在盘基上旋涂一层感光材料(可选用卤化银感光乳剂)，作为感光层。
采用1∶1接近式曝光法曝光，曝光光源采用内置高压汞灯的平行光源。有效曝光区域为直径130mm的圆形区域，母盘与待复制盘片的间距为30nm。整张盘片的曝光过程一次完成，无需扫描。
然后用硫酸亚铁溶液显影，大苏打溶液定影。感光材料的处理过程、曝光过程和显影定影过程需在暗室中进行。
定影后再溅镀一层反射层铝，最后旋涂一层保护层——UV胶。这样就得到了灰度记录方式只读光盘。
权利要求
1.灰度记录方式只读光盘的复制方法，其特征在于它依次含有以下步骤(1)把对不同波长的光反应不同的感光材料均匀涂在压制好的盘基上，以预先用灰度记录方法制造好的母盘为掩膜，用1∶1的曝光法进行曝光；(2)把曝光后的盘片的感光层进行固定，成为信息记录层；(3)再分别把反射层和保护层旋涂在信息记录层上，灰度记录方式只读光盘复制结束。
2.根据权利要求1所述的灰度记录方式只读光盘的复制方法，其特征在于所述的1∶1曝光法是反射式曝光法，它依次含有以下步骤(1)用作掩膜的母盘和待复制的盘片在由用镜面向下的凸面镜制成的辅反射镜以及同光轴地位于辅反射镜下方且用镜面向上的凹面镜制成的主反射镜两者构成的光学系统中处于与上述光轴完全对称的位置，并且使上述母盘和盘片作完全同步的相对运动；(2)使曝光光源发出的光从掩膜的上方向下照射，在母盘上形成一窄投影带，以实现曝光光源对整个母盘的扫描，从而完成整张光盘的曝光工作。
3.根据权利要求1所述的灰度记录方式只读光盘的复制方法，其特征在于所述的1∶1曝光法是接近式曝光法，它依次含有以下步骤(1)使依次由固化层、信息层和保护层层叠而成的母盘和依次由感光层和盘基层叠而成的待复制盘片两者对齐且保持小于衍射极限的间距；(2)用曝光光源发出的平行光直接通过母盘对待复制盘片进行整体曝光。
4.根据权利要求3所述的灰度记录方式只读光盘的复制方法，其特征在于所述的间距大小为几十纳米量级。
全文摘要
灰度记录方式只读光盘的复制方法属于高密度数字光存储领域，其特征在于先把对不同波长的光反应不同的感光材料均匀涂在压制好的盘基上，以预先制造好的母盘为掩膜，用1∶1的曝光法进行曝光；然后，把曝光后的盘片上的感光层进行固定，成为信息记录层；最后分别把反射层和保护层旋涂在信息记录层上，完成灰度记录方式只读光盘的复制。所述的1∶1曝光法可以是反射式的，也可以是接近式的。它解决了灰度记录技术中的只读光盘复制问题。
文档编号G11B7/26GK1434443SQ03119279
公开日2003年8月6日 申请日期2003年3月7日 优先权日2003年3月7日
发明者徐端颐, 张启程, 蒋培军, 雷志军 申请人:清华大学