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信息記錄介質(zhì)和信息記錄/再現(xiàn)裝置的制作方法

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專(zhuān)利名稱(chēng):信息記錄介質(zhì)和信息記錄/再現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種信息記錄介質(zhì)和一種信息記錄/再現(xiàn)裝置。
圖7顯示了一個(gè)包括常規(guī)光盤(pán)508和向/從光盤(pán)508記錄/再現(xiàn)信息的光頭513的典型結(jié)構(gòu)。光頭513包括發(fā)射源501、分束器502、準(zhǔn)直透鏡503、物鏡506、全息圖器511和光檢測(cè)器512。
當(dāng)再現(xiàn)記錄在光盤(pán)508上的信息時(shí),由發(fā)射源501發(fā)出的光束透射穿過(guò)分束器502,并由準(zhǔn)直透鏡503變成一個(gè)平行光束。該平行光束進(jìn)入物鏡506,并會(huì)聚在光盤(pán)508的信息記錄層711上。
通常,采用半導(dǎo)體激光器作為發(fā)射源501。當(dāng)光盤(pán)508是CD時(shí),半導(dǎo)體激光的發(fā)射波長(zhǎng)處于大約780nm到大約810nm的范圍內(nèi),當(dāng)光盤(pán)508是DVD時(shí),該發(fā)射波長(zhǎng)處于大約630nm到大約670nm的范圍內(nèi)。
光束由信息記錄層711反射,并再次透射穿過(guò)物鏡506和準(zhǔn)直透鏡503。然后,光束被分束器502反射,進(jìn)入光檢測(cè)器512。在光檢測(cè)器512中,從光束檢索出一個(gè)表示記錄在光盤(pán)508上的信息的信息信號(hào)和一個(gè)用于跟蹤的伺服信號(hào)。
圖8顯示了入射在光盤(pán)508上的光束701。光束701包括垂直入射(即,入射角是0°)在光盤(pán)508的表面上的光708和以入射角α入射在光盤(pán)508上的光707和709。光束701會(huì)聚在信息記錄層711上,以形成光點(diǎn)712。
近年來(lái),出于記錄包括大容量動(dòng)態(tài)圖象數(shù)據(jù)等在內(nèi)的多媒體數(shù)據(jù)的目的,需要增大記錄在光盤(pán)508上的信息的密度。一種用于增大要記錄在光盤(pán)508上的信息的密度的方法是減小在信息記錄層711上形成的光點(diǎn)712的尺寸。
光點(diǎn)712的直徑φ由下面的表達(dá)式(1)表示φ=k·λ/(NA) ....(1)其中,λ是光束701的波長(zhǎng)(即,光707、708和709的波長(zhǎng)),k是一個(gè)常數(shù),NA是物鏡506(圖7)的數(shù)值孔徑。常數(shù)k是根據(jù)在入射光瞳處的光分布而確定的。當(dāng)在入射光瞳的光分布均勻時(shí),常數(shù)k較小,當(dāng)在入射光瞳的光分布不均勻時(shí)(例如,入射光瞳周?chē)墓獗热肷涔馔虚g部分的光弱),常數(shù)k較大。
從表達(dá)式(1)可知,為了減小光點(diǎn)712的尺寸,需要(1)增大物鏡的數(shù)值孔徑NA;(2)使入射光瞳處的光均勻分布,以減小常數(shù)k;或(3)減小光束的波長(zhǎng)λ。
光束701的波長(zhǎng)λ根據(jù)發(fā)射源(例如,半導(dǎo)體激光)501(如圖7所示)的發(fā)射波長(zhǎng)來(lái)確定。近年來(lái),具有短發(fā)射波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光、例如藍(lán)色半導(dǎo)體激光被用來(lái)根據(jù)上述方法(3)減小光點(diǎn)的尺寸。然而,在常規(guī)光盤(pán)的情況下,當(dāng)物鏡的數(shù)值孔徑NA增大時(shí),入射在光盤(pán)表面上的光的最大可能入射角變大,反射率從而光的反射率變大,使得在入射光瞳的光分布不均勻。
圖9顯示了入射在常規(guī)光盤(pán)508(圖8)上的光的入射角與從光盤(pán)表面反射的光的反射率之間的關(guān)系。在圖9中,顯示了在S-偏振光(在圖中由S表示)和P-偏振光(在圖中由P表示)下,反射率相對(duì)于入射角度的關(guān)系曲線。值得注意的是,P-偏振光指的是具有平行于入射截面(即,包括光在其上入射的平面的法線和入射光的平面)的電矢量的偏振光,S-偏振光指的是具有垂直于入射截面的電矢量的偏振光。
從圖9看出,即使在S-偏振光和P-偏振光具有相同的入射角時(shí),S-偏振光和P-偏振光各自的反射率也是彼此不同的。入射在物鏡506(圖7)上的光通常是圓偏振光,因此圖8所示的光束701從光盤(pán)508的表面的平均反射率對(duì)應(yīng)于S-偏振光和P-偏振光的反射率之間的一個(gè)中間值(在圖中顯示為(S+P)/2)。此后,除非特別指出,光的反射率指的是S-偏振光和P-偏振光的反射率之間的中間值((S+P)/2)。
圖9顯示出當(dāng)入射角在58°左右時(shí)P-偏振光和S-偏振光的反射率分別是大約0%和20%。請(qǐng)注意,最大可能入射角和物鏡506的數(shù)值孔徑NA彼此相關(guān),從而使得最大可能入射角隨著物鏡506的數(shù)值孔徑NA的增大而增大。最大可能入射角α=58.2°對(duì)應(yīng)于物鏡506的數(shù)值孔徑NA=0.85。
應(yīng)該理解,在使用常規(guī)光盤(pán)508的情況下,當(dāng)物鏡506(圖7)的數(shù)值孔徑NA增大時(shí)(例如,當(dāng)數(shù)值孔徑NA增大到使入射角大于45°的程度時(shí)),在圖中顯示為(S+P)/2的平均反射率會(huì)突然增大。較大的反射率意味著透射穿過(guò)光盤(pán)508并到達(dá)光點(diǎn)712的光較弱。因此,使用常規(guī)光盤(pán)508的情況下,當(dāng)物鏡506(圖7)的數(shù)值孔徑NA增大時(shí),入射光瞳周?chē)墓?例如,已經(jīng)以最大可能入射角α進(jìn)入光盤(pán)508并到達(dá)光點(diǎn)712的光)變?nèi)?。削弱入射光瞳周邊的光等效于相?duì)增大上述表達(dá)式(1)中的常數(shù)k的值。因此,增大數(shù)值孔徑NA不能實(shí)現(xiàn)減小光點(diǎn)712的尺寸的效果。
如上所述,采用常規(guī)光盤(pán),光點(diǎn)不能足夠小,因此不可能增大信息的記錄密度。
本發(fā)明在考慮到上述問(wèn)題的基礎(chǔ)上提出,其目的是提供一種能夠增大信息的記錄密度的信息記錄介質(zhì)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種采用相同的信息記錄介質(zhì)的信息記錄/再現(xiàn)裝置。
發(fā)明公開(kāi)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)包括具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面的透明基片;位于透明基片的第一表面上的反射率減小裝置;以及,位于透明基片第二表面上的信息記錄層,其中,已經(jīng)以從0°到最大可能入射角的范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入第一表面的光的透射穿過(guò)透明基片的部分被用于將信息記錄到信息記錄層或再現(xiàn)記錄在信息記錄層上的信息,并且其中反射率減小裝置減小以最大可能入射角進(jìn)入第一表面并由第一表面反射的光的反射率,從而達(dá)到上述目的。
反射率減小裝置可以包括一個(gè)透明薄膜層。
薄膜層的厚度可以被設(shè)置為使以從0°到最大可能入射角的范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入透明基片的第一表面且被會(huì)聚、并由透明基片的第一表面反射的光的實(shí)質(zhì)反射率最小。
薄膜層的厚度可以被設(shè)置為使以最大可能入射角進(jìn)入透明基片的第一表面并由透明基片的第一表面反射的光的反射率基本等于以0°入射角進(jìn)入透明基片的第一表面并由透明基片的第一表面反射的光的反射率。
薄膜層的厚度可以被設(shè)置為使以最大可能入射角進(jìn)入透明基片的第一表面并由透明基片的第一表面反射的光的反射率最小。
以最大可能入射角進(jìn)入的光可以具有一個(gè)預(yù)定的波長(zhǎng)λ,并且薄膜層的厚度可以被設(shè)置為基本滿(mǎn)足t=λ/(4·n·cosβ),其中n是薄膜層的折射率,β是當(dāng)最大可能入射角是α?xí)r滿(mǎn)足sinα/sinβ=n的角度。
薄膜層的硬度可以大于透明基片的硬度。
薄膜層的折射率可以小于透明基片的折射率。
最大可能入射角可以是從大于或等于50°到小于或等于72°。
以最大可能入射角進(jìn)入的光可以具有一個(gè)預(yù)定的波長(zhǎng)λ,反射率減小裝置可以包括以二維方式排列在第二表面上的多個(gè)結(jié)構(gòu),多個(gè)結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)基本上是圓錐形或金字塔形的,并且其沿著第一表面的尺寸從大于或等于λ/4到小于或等于2λ以及自第一表面起的高度從大于或等于λ/2到小于或等于3λ。
多個(gè)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)采用定型模轉(zhuǎn)錄(transcription)來(lái)形成。
多個(gè)結(jié)構(gòu)可以形成在一個(gè)疊壓在透明基片第一表面上的由樹(shù)脂材料形成的膜上。
本發(fā)明的信息記錄/再現(xiàn)裝置包括上述信息記錄介質(zhì);用于發(fā)射光的發(fā)射源;以及,光會(huì)聚裝置,用于允許由發(fā)射源發(fā)射的光以一個(gè)從0°到最大可能入射角的范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入信息記錄介質(zhì)的第一表面,借以實(shí)現(xiàn)上述目的。
最大可能入射角可以從大于或等于50°到小于或等于72°。
圖2是顯示入射在本發(fā)明的光盤(pán)101(

圖1)上的光的入射角與從透明基片109的表面A反射的光的反射率之間的關(guān)系的示意圖。
圖3是用于解釋當(dāng)薄膜層110的厚度t被設(shè)置為基本滿(mǎn)足t=λ/(4·n·cosβ)時(shí),以最大可能入射角α進(jìn)入透明基片109的表面A并由表面A反射的光的反射率最小的原理示意圖。
圖4A是依據(jù)本發(fā)明的例子2的光盤(pán)201的截面圖。
圖4B是顯示光盤(pán)101的表面結(jié)構(gòu)的透視示意圖。
圖5是顯示依據(jù)本發(fā)明的例子3的信息記錄/再現(xiàn)裝置401的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6是顯示組合物鏡105和光盤(pán)101的放大圖。
圖7是顯示一個(gè)包括常規(guī)光盤(pán)508和用于向/從光盤(pán)508記錄/再現(xiàn)信息的光頭513的典型結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖8是顯示入射在光盤(pán)508上的光束701的示意圖。
圖9是顯示入射在本發(fā)明的常規(guī)光盤(pán)508(圖8)上的光的入射角與從光盤(pán)表面反射的光的反射率之間的關(guān)系的示意圖。
信息記錄層120可以是能夠保持信息的任何構(gòu)造。
圖1顯示出光(光130、131和132)以0°到α(最大可能入射角)的范圍內(nèi)的一個(gè)角度進(jìn)入透明基片109的表面A。透射穿過(guò)透明基片109的光130、131和132的部分(對(duì)應(yīng)于光130a、131a和132a)被會(huì)聚在信息記錄層120上。透射光(光130a、131a和132a)用于向/從信息記錄層120記錄/再現(xiàn)信息。嚴(yán)格地說(shuō),入射在光盤(pán)101上的光(例如,光130、131和132)從其表面125進(jìn)入薄膜層110,然后光透射穿過(guò)薄膜層110,以從薄膜層110和透明基片109之間的邊界(表面A)進(jìn)入透明基片109。然而,薄膜層110非常薄(例如,其厚度小于光130、131和132的波長(zhǎng)λ)。因此,薄膜層110的表面125與透明基片109的表面A彼此不能區(qū)分開(kāi),除非特別指出,在結(jié)合光的入射和反射來(lái)描述時(shí)它們可以被認(rèn)為是同一表面。因此,“入射在透明基片109的表面A并從其反射的光的反射率”被定義為反射光和入射光相對(duì)于一個(gè)表面的功率之比。
在向信息記錄層120記錄信息時(shí),根據(jù)該信息調(diào)制光束133。根據(jù)該信息改變形成光點(diǎn)134的一部分信息記錄層120的狀態(tài)(例如,改變這一部分的結(jié)晶條件)。其結(jié)果是,信息記錄層120的狀態(tài)改變被作為信息記錄到信息記錄層120。
當(dāng)再現(xiàn)記錄在信息記錄層120上的信息時(shí),光束133被信息記錄層120依據(jù)信息記錄層120的狀態(tài)以一個(gè)反射率反射。信息記錄/再現(xiàn)裝置(圖1中未顯示,參見(jiàn)圖5)檢測(cè)反射光的強(qiáng)度以再現(xiàn)信息。
光盤(pán)101(信息記錄介質(zhì))可以是一個(gè)只再現(xiàn)記錄介質(zhì)或一個(gè)可記錄并可再現(xiàn)的記錄介質(zhì)。
請(qǐng)注意,最大可能入射角α是一個(gè)符合光盤(pán)101的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的常數(shù)。最大可能入射角α可以是例如從大于或等于50°且小于或等于72°。光130、131和132對(duì)應(yīng)于從同一發(fā)射源發(fā)出的光,并具有由光盤(pán)101所符合的標(biāo)準(zhǔn)所限定的規(guī)定波長(zhǎng)λ。應(yīng)該注意,這里所述的術(shù)語(yǔ)“透明”指的是擁有透射過(guò)具有規(guī)定波長(zhǎng)λ的光的特性。
在一個(gè)實(shí)施例中,厚度為0.1mm的聚碳酸酯樹(shù)脂被用作透明基片109,厚度為1.1mm的聚碳酸酯樹(shù)脂被用作盤(pán)基108。透明薄層110由單層丙烯酸樹(shù)脂材料形成。在圖1中,透明基片109只在盤(pán)基108的一側(cè)上提供。但是,透明基片109可以在盤(pán)基108的每一側(cè)上提供。當(dāng)在盤(pán)基108的每一側(cè)上提供相同的結(jié)構(gòu)時(shí),光盤(pán)101相對(duì)于盤(pán)基108具有對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。因此,可以有效地防止光盤(pán)101傾斜。此外,由于可以在盤(pán)基108的每一側(cè)上形成信息記錄層120,記錄容量可以加倍,從而滿(mǎn)足大容量存儲(chǔ)的需求。
圖2顯示了入射在本發(fā)明的光盤(pán)101(圖1)上的光的入射角與從透明基片109的表面A反射的光的反射率之間的關(guān)系。通過(guò)比較圖2和9可以理解,相對(duì)于一個(gè)在0°到72°范圍內(nèi)的入射角,本發(fā)明的光盤(pán)101可以降低從透明基片109的表面A反射的光的反射率。從透明基片109的表面A反射的光的反射率減小的原理是因?yàn)橥ㄟ^(guò)與從薄膜層110表面反射的光發(fā)生干涉而減弱了從透明基片109的表面A反射的光。
在圖9中,S-偏振光的反射率隨入射角的增大而增大,而在圖2中,當(dāng)入射角具有由符號(hào)C指示的值時(shí),S-偏振光的反射率最小。入射角C對(duì)應(yīng)于NA=大約0.4到0.45。
類(lèi)似于上面參考圖9描述的情況,圖1中所示的光束133從透明基片109的表面A的平均反射率對(duì)應(yīng)于S偏振光和P偏振光的反射率之間的中間值(圖中顯示為(S+P)/2)。平均反射率與入射角的相關(guān)性隨薄膜層110(圖1)的厚度而變化。本發(fā)明的光盤(pán)101減小了在信息記錄層120(圖1)上形成的光點(diǎn)的大小,因此減小了以最大可能角度α進(jìn)入透明基片109的表面A并且由表面A反射的光的反射率。因此,配置本發(fā)明的光盤(pán)101使得薄膜層110具有至少滿(mǎn)足下面的條件1的厚度。
條件1設(shè)置薄膜層110的厚度,以滿(mǎn)足薄膜層110的設(shè)置減小了以最大可能入射角α進(jìn)入透明基片109的表面A并且由表面A反射的光的反射率的條件。這意味著當(dāng)符合光盤(pán)101的標(biāo)準(zhǔn)的最大可能入射角例如為α=58.2°(NA=0.85)時(shí),點(diǎn)Q2(圖2)指示的反射率低于點(diǎn)Q1(圖9)指示的反射率。當(dāng)這個(gè)條件滿(mǎn)足時(shí),薄膜層110的設(shè)置增強(qiáng)了入射光瞳周?chē)墓?。因此,?dāng)提供了薄膜層110時(shí),在入射光瞳上的光分布變得均勻,從而減小了光點(diǎn)134(圖1)的直徑。所以,可以增加記錄到光盤(pán)101的信息的記錄密度。進(jìn)而,可以再現(xiàn)以高記錄密度記錄在光盤(pán)101上的信息。
以這種方式,薄膜層110充當(dāng)了用于減小以最大可能角度α進(jìn)入透明基片109的表面A并且被表面A反射的光的反射率的減小裝置。
除了上述條件1外,設(shè)置薄膜層110的厚度,以便滿(mǎn)足下面條件2-4中的任意一個(gè)條件。
條件2設(shè)置薄膜層110的厚度,以便滿(mǎn)足薄膜層110的設(shè)置使以處于0°到最大可能入射角α的范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入透明基片109的表面A的光的實(shí)質(zhì)反射率最小化的條件。這里,實(shí)質(zhì)反射率對(duì)應(yīng)于通過(guò)用入射角范圍(α-0)來(lái)除一個(gè)積分值而獲得的一個(gè)值,其中積分值通過(guò)對(duì)以在0°到最大可能入射角α的范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的光的反射率在入射角上積分來(lái)獲得。實(shí)際的反射率指的是圖1中所示的光束133和由透明基片109的表面A反射的部分光束133之間的總功率的比值。因此,實(shí)質(zhì)反射率的最小化意味著透射穿過(guò)透明基片109的部分光束133的功率的最大化。這實(shí)現(xiàn)了進(jìn)入透明基片109的表面A的光的最佳效率。
條件3設(shè)置薄膜層110的厚度,以滿(mǎn)足以0°入射角進(jìn)入透明基片109的表面A的光(圖1中所示的光130)的反射率基本等于以最大可能入射角α進(jìn)入透明基片109的表面A的光(圖1中所示的光131或132)的反射率的條件。這意味著當(dāng)符合光盤(pán)101的標(biāo)準(zhǔn)的最大可能入射角例如是α=58.2°(NA=0.85)時(shí),點(diǎn)Q2(圖2)和Q3指示的反射率基本上彼此相等。注意,“反射率基本上彼此相等”的表述意味著反射率之間的差基本在設(shè)計(jì)的正常范圍內(nèi)。當(dāng)這個(gè)條件滿(mǎn)足時(shí),以最大可能入射角進(jìn)入透明介質(zhì)109的表面A的光與以0°入射角進(jìn)入透明介質(zhì)109的表面A的光被同樣有效地使用。
條件4設(shè)置薄膜層110的厚度,以滿(mǎn)足薄膜層110的設(shè)置使以最大可能入射角α進(jìn)入透明基片109的表面A的光(圖1中所示的光131或132)的反射率最小化的條件。當(dāng)這個(gè)條件滿(mǎn)足時(shí),以最大可能入射角進(jìn)入透明介質(zhì)109的表面A的光被有效地使用。
滿(mǎn)足上述條件1和條件2-4中任意一個(gè)條件的薄膜層110的厚度可以通過(guò)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)來(lái)確定。例如,當(dāng)設(shè)置薄膜層110的厚度t使得基本滿(mǎn)足t=λ/(4·n·cosβ)時(shí),滿(mǎn)足上述條件1和4,其中n為薄膜層110的折射率,β為滿(mǎn)足sinα/sinβ=n的一個(gè)角度。
圖3是用于解釋當(dāng)設(shè)置薄膜層110的厚度t使得基本滿(mǎn)足t=λ/(4·n·cosβ)時(shí)以最大可能入射角α進(jìn)入透明基片109并且被表面A反射的光的反射率被最小化的原理的圖。在圖3中,為詳細(xì)描述入射光132如何被反射的,顯示了薄膜層110的表面125以將其與透明基片109的表面A分開(kāi)。
入射光132在點(diǎn)E進(jìn)入薄膜層110并且一部分被薄膜層110的表面125反射(路徑D→E→F)。同時(shí),入射光132部分地透射穿過(guò)薄膜層110并且透射穿過(guò)的部分被透明基片109的表面A部分地反射,再次透射穿過(guò)薄膜層110,并且離開(kāi)表面125(路徑D→E→G→H→I)。
為了最小化一個(gè)反射率(當(dāng)薄膜層110的表面125和透明基片109的表面A彼此不能區(qū)分而被認(rèn)為是同一單個(gè)表面時(shí),反射率被定義為由同一單個(gè)表面反射的光和進(jìn)入同一單個(gè)表面的光之間的功率比值),需要在沿路徑D→E→F行進(jìn)的光和沿路徑D→E→G→H→I行進(jìn)的光之間產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于1/2波長(zhǎng)的相差。在這種情況下,從點(diǎn)H延伸到線E-F的垂直線的末端為點(diǎn)H’。進(jìn)一步,薄膜層110的厚度為t并且其折射率為n。
為了在沿路徑D→E→F行進(jìn)的光和沿路徑D→E→G→H→I行進(jìn)的光之間產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于1/2波長(zhǎng)的相差,需要滿(mǎn)足下面的表達(dá)式(2)。
n·2·(距離EG)-(距離H’E)=λ/2 ..............(2)從圖3,(距離EG)=t/cosβ,sinα/sinβ=n,和(距離H’E)=2·(距離EG)·sinβ·sinα因此,從表達(dá)式(2),下面的表達(dá)式(3)成立。
2·n·t·cosβ=λ/2..............(3)通過(guò)變換表達(dá)式(3),獲得t=λ/(4·n·cosβ)。
在條件4被滿(mǎn)足的情況下,當(dāng)基片的折射率為n0并且進(jìn)一步滿(mǎn)足n=√n0時(shí),以最大可能角度進(jìn)入的光的反射率基本為0。實(shí)際上,幾乎沒(méi)有滿(mǎn)足n=√n0的材料。但是,如果n<n0(即,薄膜層110的折射率小于透明基片109的折射率)并且t=λ/(4·n·cosβ)時(shí),通過(guò)提供薄膜層110,總能減小以最大可能入射角進(jìn)入的光的反射率。
減小反射率的可取之處不僅僅在于減小光點(diǎn)的尺寸,而且在于可以減少由反射引起的漫射光。當(dāng)再現(xiàn)的信號(hào)微弱時(shí)減少由反射引起的漫射光尤其可取。減小反射率的可取之處還在于可以有效地利用由使用光盤(pán)101的信息記錄/再現(xiàn)裝置(將在后面參照?qǐng)D5描述)的發(fā)射源發(fā)射的光。
薄膜層110的硬度最好大于(硬于)透明基片109的硬度。在這樣的情況中,薄膜層110也起保護(hù)涂層的作用。
為了使薄膜層110的硬度大于透明基片109的硬度,例如,可以將丙烯酸樹(shù)脂(鉛筆硬度2H到3H)用于薄膜層110,同時(shí)將聚碳酸脂樹(shù)脂(鉛筆硬度B到HB)用于透明基片109。丙烯酸樹(shù)脂的典型的折射率為1.48到1.50,聚碳酸脂樹(shù)脂的典型的折射率為1.55到1.58。因此,在這樣的情況中,也能滿(mǎn)足前面的關(guān)系式n<n0。
在具有高的數(shù)值孔徑NA的物鏡中,物鏡與光盤(pán)之間的距離(工作距離WD)短。在使用這樣一個(gè)物鏡的情況中,當(dāng)光盤(pán)的表面劇烈振動(dòng)或在聚焦伺服撤回期間出現(xiàn)誤操作時(shí),物鏡可能會(huì)與光盤(pán)碰撞。當(dāng)由丙烯酸樹(shù)脂做成的薄膜層110起保護(hù)涂層作用時(shí),薄膜層110防止聚碳酸脂樹(shù)脂被碰撞損壞。用丙烯酸樹(shù)脂做成的薄膜層110的表面光滑并且基本無(wú)摩擦,從而最好將薄膜層110用作保護(hù)涂層。可以在薄膜層110的表面上執(zhí)行汽相沉積來(lái)防止表面被劃傷。
薄膜層110可以具有一個(gè)多層結(jié)構(gòu)。當(dāng)薄膜層110具有一個(gè)多層結(jié)構(gòu)時(shí),增加薄膜層110的設(shè)計(jì)寬度來(lái)滿(mǎn)足上述的條件1-4,這樣對(duì)于S偏振光的反射率可以基本為0。但是,就光盤(pán)的生產(chǎn)成本而言,薄膜層110具有單層結(jié)構(gòu)實(shí)際上足夠了。
(例子2)在例子1中,薄膜層110起到了減小以最大可能入射角α進(jìn)入透明基片109的表面A并且由表面A反射的光的反射率的反射率減小裝置的作用,而在例子2中,描述了反射率減小裝置的另一個(gè)例子。
圖4A是依據(jù)本發(fā)明的例子2的光盤(pán)201(信息記錄介質(zhì))的截面圖。光盤(pán)201包括具有表面A(第一表面)和與表面A相對(duì)的表面B(第二表面)的透明基片209;位于透明基片209的表面A上的多個(gè)結(jié)構(gòu)203;以及,位于透明基片209的表面B上的信息記錄層220。全部的這些組成部分被固定在盤(pán)基上(未顯示)。
圖4A顯示出光(光130、131和132)以0°到α(最大可能入射角)的范圍內(nèi)的角度進(jìn)入透明基片209的表面A。光130、131和132透射穿過(guò)透明基片109的部分(分別對(duì)應(yīng)于光130a、131a和132a)會(huì)聚在信息記錄層120上。透射的光(光130a、131a和132a)用于向/從信息記錄層120記錄/再現(xiàn)信息。
光盤(pán)201(信息記錄介質(zhì))可以為一個(gè)只再現(xiàn)記錄介質(zhì)或一個(gè)可記錄并可再現(xiàn)的記錄介質(zhì)。
請(qǐng)注意,最大可能入射角α是符合光盤(pán)201的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)常數(shù)。例如,最大可能入射角α可以從大于或等于50°到小于或等于72°。光130、131和132對(duì)應(yīng)于從同一個(gè)發(fā)射源發(fā)射出的光并且具有由光盤(pán)201符合的標(biāo)準(zhǔn)限定的規(guī)定波長(zhǎng)λ。
透明基片209由玻璃或樹(shù)脂材料形成。
多個(gè)結(jié)構(gòu)203以二維方式排列在透明基片209的表面A上。每一個(gè)結(jié)構(gòu)203基本為圓錐形或金字塔形的(也就是,四棱柱金字塔形)。
信息記錄層220可以為能保留信息的任意結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)203沿表面A的尺寸d最好是從大于或等于λ/4到小于或等于2λ,距表面A的高度h最好是從大于或等于λ/2到小于或等于3λ。這里,λ是光束133的波長(zhǎng)(也就是,光130、131和132的波長(zhǎng))。結(jié)構(gòu)203被稱(chēng)為“子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)”。多個(gè)結(jié)構(gòu)203起到了減小以最大可能入射角α進(jìn)入透明基片209的表面A并且被表面A反射的光的反射率的減小裝置的作用。
圖4B是顯示光盤(pán)101的表面結(jié)構(gòu)的透視示意圖。
公開(kāi)文本1描述了由子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的反射率的減小(公開(kāi)文本1Y.Ono等,“Antireflection effect in ultrahigh spatial-frequencyholographic relief gratings(超高空間頻率全息立體晶格的防反射效果)”,Appl.Opt.Vol.26,pp.1142-1146,1987)。公開(kāi)文本1描述了使用蝕刻法等形成以一維環(huán)路排列在玻璃基片的表面上的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。在公開(kāi)文本1的例子中,使用了具有633nm波長(zhǎng)的光,并且其上排列有結(jié)構(gòu)的平面的平面內(nèi)環(huán)路比波長(zhǎng)短,平面的深度大于波長(zhǎng)。公開(kāi)文本1報(bào)告了一個(gè)計(jì)算結(jié)果,就是這些結(jié)構(gòu)在入射角為0°到60°的范圍內(nèi)時(shí)實(shí)現(xiàn)了0.03或更小的反射率。
有另一個(gè)涉及子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的公開(kāi)文本(公開(kāi)文本2E.B.Grann等,“Optimal design for antireflective tapered two-dimensionalsubwavelength grating structures(對(duì)防反射的遞減二維子波長(zhǎng)晶格結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì))”,J.Opt.Soc.Am.Avol.12,pp.333-339,1995),它描述了金字塔形子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。這樣的子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)減小了偏振光反射率的相關(guān)性。在公開(kāi)文本2的例子中,使用了具有4.7μm波長(zhǎng)的光,并且公開(kāi)文本2報(bào)告了一個(gè)計(jì)算結(jié)果,就是在角度為0°到57°的范圍內(nèi)時(shí)獲得了0.01或更小的反射率(P偏振光和S偏振光的平均反射率)。公開(kāi)文本1和2也描述了這樣的子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)于波長(zhǎng)的依賴(lài)性小。
公開(kāi)文本3(Takahara,Toyota,Okano,Yotsuya和Kikuta,“Opticalcharacteristics of antireflective structures produced by reactive ionetching(由反應(yīng)離子蝕刻產(chǎn)生的防反射結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性)”,Proceeding31a-W-11 of the 47thscientific lecture meeting of the Japanese Society ofApplied Physics,2000)報(bào)告了圓錐形子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)具有令人滿(mǎn)意的減小反射率的效果。
通過(guò)在透明基片209的表面A上提供多個(gè)結(jié)構(gòu)203(子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)),可以減小由透明基片209的表面A反射的光的反射率。進(jìn)一步,由于可以減小反射率對(duì)于偏振光的相關(guān)性(可以減小對(duì)于P偏振光和S偏振光的反射率之差),所以以一個(gè)較大的角度(例如,以最大可能入射角α或與其接近的一個(gè)角度)進(jìn)入透明基片209的表面A的光可以以與其偏振方向無(wú)關(guān)的高透射率透射穿過(guò)透明基片209,并且被引導(dǎo)到信息記錄層220。因此,提供多個(gè)結(jié)構(gòu)203增強(qiáng)了入射光瞳周?chē)墓?。從而,入射光瞳的光分布變得均勻并且減小了光點(diǎn)134(圖4A)的直徑。因此,被記錄在光盤(pán)201上的信息的記錄密度可以增加。進(jìn)一步,可以再現(xiàn)以高記錄密度記錄在光盤(pán)201上的信息。
例如,當(dāng)形成透明基片201(圖4A)時(shí),多個(gè)結(jié)構(gòu)203可以通過(guò)使用成型模轉(zhuǎn)錄來(lái)形成,其中預(yù)先通過(guò)蝕刻法等形成了多個(gè)結(jié)構(gòu)203的模子。依據(jù)這種方法,與常規(guī)方法相比沒(méi)有增加生產(chǎn)光盤(pán)的步驟。
或者,可以通過(guò)成型模轉(zhuǎn)錄在由樹(shù)脂材料等制成的薄膜上預(yù)先形成多個(gè)結(jié)構(gòu)203,薄膜可以疊壓在透明基片209上。
多個(gè)結(jié)構(gòu)203(子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu))具有反射率與波長(zhǎng)的相關(guān)性較小的特性(即,實(shí)現(xiàn)了與減小對(duì)不同波長(zhǎng)的光的反射率相似的效果),這樣依據(jù)本發(fā)明的例子2的光盤(pán)201最好用于使用具有多個(gè)波長(zhǎng)的光向其上記錄/從其上再現(xiàn)信息。
(例子3)參照上述例子1中包括光盤(pán)101(圖1)或光盤(pán)201(圖4A)的信息記錄/再現(xiàn)裝置來(lái)描述例子3。
圖5顯示了依據(jù)本發(fā)明的例子3的信息記錄/再現(xiàn)裝置401的配置。信息記錄/再現(xiàn)裝置401包括光盤(pán)101和光頭402。信息記錄/再現(xiàn)裝置401把信息記錄到光盤(pán)101或再現(xiàn)記錄在光盤(pán)101上的信息。光盤(pán)101與上面結(jié)合本發(fā)明的例子1和參考圖1描述的光盤(pán)相同。
光頭402包括發(fā)射源104、分束器102、準(zhǔn)直透鏡103、組合物鏡105、全息圖器111和光檢測(cè)器112。組合物鏡105包括一個(gè)接合(cemented)透鏡106和一個(gè)前物鏡107。
發(fā)射源104是用于發(fā)射紫激光束的激光器。激光束的中心波長(zhǎng)是407+20nm。準(zhǔn)直透鏡103被設(shè)計(jì)為使得波段內(nèi)的波長(zhǎng)變化不致引起散焦。
為了使包括分束器102和準(zhǔn)直透鏡103的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)修正色差,準(zhǔn)直透鏡103包括兩個(gè)層迭的透鏡。
光檢測(cè)器112使用被稱(chēng)為“光點(diǎn)尺寸檢測(cè)(SSD)”的檢測(cè)方法來(lái)執(zhí)行聚焦伺服檢測(cè)。依據(jù)這種方法,當(dāng)由發(fā)射源104發(fā)射出的激光束的波長(zhǎng)變化時(shí),在光檢測(cè)器112中以由全息圖器111衍射的±1-階光束形成的光點(diǎn)相對(duì)于一個(gè)焦點(diǎn)對(duì)稱(chēng)移動(dòng)。因此,即使當(dāng)在全息圖器111的±1-階光束的衍射角由于波長(zhǎng)變化而改變時(shí),檢測(cè)的伺服信號(hào)也不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。不會(huì)因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)變化而產(chǎn)生錯(cuò)誤的方法被用于通過(guò)光檢測(cè)器112來(lái)檢測(cè)跟蹤誤差信號(hào)。
圖6是顯示組合物鏡105和光盤(pán)101的放大圖。
設(shè)置組合物鏡105使其具有在0.80和0.92之間的數(shù)值孔徑NA。具有這樣一個(gè)高數(shù)值孔徑的物鏡無(wú)法由一單個(gè)非球面透鏡來(lái)配置。此外,為了修正色差,物鏡需要采用由具有不同色散特性的玻璃材料做成的多個(gè)透鏡來(lái)配置。因此,組合物鏡105由包括三個(gè)透鏡的兩組透鏡構(gòu)成,即包括兩個(gè)層迭透鏡的透鏡106和前物鏡107。這種透鏡配置對(duì)于保持高數(shù)值孔徑同時(shí)修正色差是必須的。
在向/從光盤(pán)101記錄/再現(xiàn)信息期間,組合物鏡105跟隨光盤(pán)101的三維運(yùn)動(dòng),以便與光盤(pán)101保持一個(gè)恒定距離(工作距離WD)。因此,最好就色散引起的色差對(duì)物鏡105和光盤(pán)108全部進(jìn)行校正。具體地,最好全部消除由透鏡功率和色散引起的物鏡色差、由色散引起的薄膜層110的色差以及由色散引起透明基片109的色差。請(qǐng)注意,依據(jù)本發(fā)明的例子3的信息記錄/再現(xiàn)裝置402被設(shè)置為WD=0.15mm。
再參考圖5,說(shuō)明信息記錄/再現(xiàn)裝置401的操作。
在向光盤(pán)101記錄信息時(shí),發(fā)射源104發(fā)射出一個(gè)根據(jù)該信息調(diào)制的激光束。光束透射穿過(guò)分束器102并由準(zhǔn)直透鏡103變換成平行光。平行光透射穿過(guò)組合物鏡105并以在0°到最大可能入射角α(最大可能入射角α在圖6中顯示)的范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入光盤(pán)101的透明基片109的表面A。已經(jīng)進(jìn)入表面A的光透射穿過(guò)透明基片109并會(huì)聚在信息記錄層120上。
當(dāng)再現(xiàn)記錄在光盤(pán)101上的信息時(shí),發(fā)射源104發(fā)出一個(gè)未經(jīng)過(guò)變化的光束。由發(fā)射源104發(fā)射的光束透射穿過(guò)分束器102并由準(zhǔn)直透鏡103變換成平行光。平行光透射穿過(guò)組合物鏡105并以在0°到最大可能入射角α(最大可能入射角α在圖6中顯示)的范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入光盤(pán)101的透明基片109的表面A。已經(jīng)進(jìn)入表面A的光透射穿過(guò)透明基片109并會(huì)聚在信息記錄層120上。
光束由信息記錄層120反射,并再次透射穿過(guò)透明基片109、組合物鏡105和準(zhǔn)直透鏡103。透射光由分束器102反射,并進(jìn)入光檢測(cè)器112。在光檢測(cè)器112中,檢索出代表記錄在光盤(pán)101上的信息的信息信號(hào)和一個(gè)用于跟蹤的伺服信號(hào)。
以這種方式中,準(zhǔn)直透鏡103和組合物鏡105共同充當(dāng)允許發(fā)射源104發(fā)出的光束(光)以在0°到最大可能入射角α的范圍內(nèi)的角度進(jìn)入光盤(pán)101的表面A的光會(huì)聚裝置。最大可能入射角α被設(shè)置為例如大于或等于50°到小于或等于72°。
信息記錄/再現(xiàn)裝置401可以被構(gòu)造為執(zhí)行到光盤(pán)101的信息記錄或記錄在光盤(pán)101上的信息的再現(xiàn),或者可以被構(gòu)造為執(zhí)行上述兩個(gè)功能。當(dāng)信息記錄/再現(xiàn)裝置401只執(zhí)行到光盤(pán)101的信息記錄時(shí),可以省略分束器102、全息圖器111和光檢測(cè)器112。
依據(jù)本發(fā)明的例子3的信息記錄/再現(xiàn)裝置401使用依據(jù)本發(fā)明的例子1的光盤(pán)101,因此,具有高數(shù)值孔徑的組合物鏡105可以有效地實(shí)現(xiàn)將信息以高密度記錄到光盤(pán)101和/或再現(xiàn)以高密度記錄在光盤(pán)101上的信息的全部性能。
如上所述,依據(jù)本發(fā)明的例子1的光盤(pán)101可以用于本發(fā)明的例子3。然而,依據(jù)本發(fā)明的例子2的光盤(pán)201也可以代替光盤(pán)101來(lái)使用。
工業(yè)實(shí)用性如上所述,依據(jù)本發(fā)明,在一個(gè)信息記錄介質(zhì)的透明基片的第一表面上提供反射率減小裝置。反射率減小裝置減小以最大可能入射角進(jìn)入第一表面并由第一表面反射的光的反射率。這減小了在信息記錄介質(zhì)的信息記錄層上形成的光點(diǎn)的尺寸。其結(jié)果是,要記錄在信息記錄介質(zhì)上的信息的記錄密度可以被增大。此外,以高密度記錄在信息記錄介質(zhì)上的信息可以被再現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種信息記錄介質(zhì),包括具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面的透明基片;位于透明基片的第一表面上的反射率減小裝置;以及,位于透明基片的第二表面上的信息記錄層,其中,已經(jīng)以從0°到最大可能入射角的范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入第一表面并透射穿過(guò)透明基片的部分光被用于將信息記錄到信息記錄層或再現(xiàn)記錄在信息記錄層上的信息,以及,其中,反射率減小裝置減小以最大可能入射角進(jìn)入第一表面并由第一表面反射的光的反射率。
2.如權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì),其中,反射率減小裝置包括一個(gè)透明薄膜層。
3.如權(quán)利要求2所述的信息記錄介質(zhì),其中,薄膜層的厚度被設(shè)置為使得被會(huì)聚的、以從0°到最大可能入射角的范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入透明基片的第一表面并由透明基片的第一表面反射的光的實(shí)質(zhì)反射率最小。
4.如權(quán)利要求2所述的信息記錄介質(zhì),其中,薄膜層的厚度被設(shè)置為使以最大可能入射角進(jìn)入透明基片的第一表面并由透明基片的第一表面反射的光的反射率基本等于以0°入射角進(jìn)入透明基片的第一表面并由透明基片的第一表面反射的光的反射率。
5.如權(quán)利要求2所述的信息記錄介質(zhì),其中,薄膜層的厚度被設(shè)置為使以最大可能入射角進(jìn)入透明基片的第一表面并由透明基片的第一表面反射的光的反射率最小。
6.如權(quán)利要求5所述的信息記錄介質(zhì),其中,以最大可能入射角進(jìn)入的光具有一個(gè)規(guī)定波長(zhǎng)λ,并且薄膜層的厚度被設(shè)置為基本滿(mǎn)足t=λ/(4·n·cosβ),其中n是薄膜層的折射率,β是當(dāng)最大可能入射角是α?xí)r滿(mǎn)足sinα/sinβ=n的角度。
7.如權(quán)利要求2所述的信息記錄介質(zhì),其中,薄膜層的硬度大于透明基片的硬度。
8.如權(quán)利要求2所述的信息記錄介質(zhì),其中,薄膜層的折射率小于透明基片的折射率。
9.如權(quán)利要求2所述的信息記錄介質(zhì),其中,最大可能入射角從大于或等于50°到小于或等于72°。
10.如權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì),其中,以最大可能入射角進(jìn)入的光具有一個(gè)規(guī)定波長(zhǎng)λ,并且反射率減小裝置包括以二維方式排列在第二表面上的多個(gè)結(jié)構(gòu),多個(gè)結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)基本為圓錐形或金字塔形,其沿第一表面的尺寸從大于或等于λ/4到小于或等于2λ,并且距離第一表面的高度從大于或等于λ/2到小于或等于3λ。
11.如權(quán)利要求10所述的信息記錄介質(zhì),其中,通過(guò)采用成型模轉(zhuǎn)錄來(lái)形成多個(gè)結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求10所述的信息記錄介質(zhì),其中,多個(gè)結(jié)構(gòu)在一個(gè)疊壓在透明基片的第一表面上且由樹(shù)脂材料制成的薄膜上形成多個(gè)結(jié)構(gòu)。
13.一種信息記錄/再現(xiàn)裝置,包括如權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì);用于發(fā)射光的發(fā)射源;以及,光會(huì)聚設(shè)備,用于允許由發(fā)射源發(fā)射的光以從0°到最大可能入射角的范圍內(nèi)的一個(gè)入射角進(jìn)入信息記錄介質(zhì)的第一表面。
14.如權(quán)利要求13所述的信息記錄/再現(xiàn)裝置,其中,最大可能入射角從大于或等于50°到小于或等于72°。
全文摘要
一種信息記錄介質(zhì)101包括具有第一表面A和與第一表面A相對(duì)的第二表面B的透明基片109;位于透明基片109的第一表面A上的反射率減小裝置110;以及,位于透明基片109的第二表面B上的信息記錄層120。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1466752SQ01816400
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月29日
發(fā)明者細(xì)美哲雄, 浩, 荒井昭浩, 中村徹 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
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