CN101536098A - 使用复消色差透镜和分光装置在介质上的光学数据记录和成像 - Google Patents

使用复消色差透镜和分光装置在介质上的光学数据记录和成像 Download PDF

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Abstract

仪器包括记录介质(100)，后者具有基底(220)和可标记涂层(230)。该仪器还包括记录/传输装置，其包括具有至少两个单独的激光器的光源(150)，具有至少两个单独的透镜的作为一个结构起作用的一体化复消色差透镜结构(148、200、300)和光分离装置(201、301)。透镜结构(148、200、300)和光分离装置(201、301)能够使光(152)，a)通过透镜结构(148、200、300)，其中至少两种不同的波长被引导到介质(100)上的至少两个不同的光点，以便引起化学和/或物理性能的局部变化从而在可标记涂层(230)中形成至少两个光学可检测的标记(242)，或者b)通过透镜结构(148、200、300)，其中至少两种不同的波长被引导到介质(100)上的至少两个不同的光点，以便引起至少一个光学可检测的标记(242)反射光(152)。光(152)具有不同于适于形成标记(242)的波长的辐射。

Description

使用复消色差透镜和分光装置在介质上的光学数据记录和成像
相关申请的交叉引用
【0001】本申请要求美国临时专利申请No.60/857,909(申请日2006年11月10日)的权益，其内容由此引入作为参考。
背景
【0002】本发明通常涉及这样的仪器、方法和材料，其在受到辐射激励时产生颜色变化并且被用于光学记录介质、成像介质和装置中。此外，与光学记录和成像介质相关的技术的广泛的应用和快速发展已经产生了对数据存储和图像记录的很大改进的仪器和方法的期望。因此，光学存储技术已经从光盘(CD)和激光盘(LD)发展到更高密度的数据类型例如数字通用光盘(DVD)和蓝激光格式例如BLU-RAY和高密DVD(HD-DVD)。“BLU-RAY”和BLU-RAY Disk商标标记是BLU-RAY Disc Founders的商标，其由13个在日本、韩国、欧洲和美国的公司组成。
【0003】在每种情况中，光学数据或可见图像记录介质包括基底，典型的是光盘，在其上沉积一层，该层上可以形成标记。在一些介质中，该标记是所述层表面中的“凹点”或者印痕，并且这样的凹点之间的空间被称为“槽脊”。在其它介质中，标记是一种定位的区域，在其中光学性能例如反射率或者透明度被改变。标记的光盘可以如下读取：在所标记的表面处引导激光光束，并且当该光束沿着介质表面移动时记录反射光束的变化。光学记录介质由任何的表面构成，该表面涂覆有能够用入射光束读取的材料。
附图说明
【0004】通过参考下面的详细说明和附图，本发明实施方案的特征和优点将变得显而易见，其中同样的附图标记对应于类似的、尽管可能不相同的元件。为了简明，具有前述功能的附图标记或特征可以或者未必和出现它们的其它附图共同进行描述。
【0005】图1是举例说明光盘记录系统的一种实施方案的半示意性透视图和方框图；
【0006】图2是可记录光盘的一种实施方案的示意性侧视图，以及图1表示的系统的一些元件的局部方框图；
【0007】图3是复消色差三合透镜的半示意性侧视图；
【0008】图4是借助于在透镜的前表面上蚀刻的光栅通过复消色差三合透镜的激光光束的半示意性侧视图，激光光束当通过光栅表面时被分离。
【0009】图5是通过复消色差三合透镜的激光光束的半示意性侧视图，其中激光光束在其射到(hit)透镜表面前成一定角度分离；和
【0010】图6是在其表面上具有闪耀衍射光栅的透镜的半示意性透视图。
符号和术语
【0011】一些术语被用于下面的说明书和权利要求全文中来表示具体的系统部件。如本领域技术人员将理解，一种部件会用不同的名字来表示。本文献无意区分名称不同而功能相同的部件。
【0012】在下面的讨论和在权利要求书中，术语“包括”和“包含”是以开放式来使用的，因此其应当解释为表示“包含但不限于....”。
【0013】这里以BLU-RAY技术作为参考。BLU-RAY盘的盘规格通常包括如下：波长＝405nm；数值孔径(NA)＝0.85；盘直径＝12cm；盘厚度＝1.2mm；和数据容量≥23.3/25/27GB。BLU-RAY盘通常可以用来存储2小时的高分辨率视频图像或者13小时的常规视频图像。具有380nm-420nm，特别是405nm波长范围的蓝色-紫色激光被用作BLU-RAY盘的光源。使用蓝色光(380～420nm辐射)的存储介质和技术的另一个例子是HD-DVD。此外，能够在405nm、650nm和780nm+/-30nm写和读的“杂化”介质、方法和装置也在发展之中。
【0014】如本文中使用的，术语“无色染料”指的是一种成色物质，其在非活化状态时是无色的或者是一种颜色，而在活化状态时产生颜色或者改变颜色。如本文中使用的，术语“显影剂”和“显影”描述一种物质，其与染料反应并引起染料改变它的化学结构和改变或获得颜色。
【0015】如本文中使用的术语“光”包括任何波长或者频带的电磁辐射，并且来自任何的来源，例如激光器二极管或者LED。
发明详述
【0016】参考图1，以透视和方框图的形式显示了半示意性示意图，其举例说明了光学部件(例如，具有三条通过其的光线追迹(trace)的复消色差三合透镜)148、产生入射能光束152的光源150、用检波器(pickup)157检测的返回光束154、和被传输的光束156。在传输性光盘形式中，被传输的光束156是通过顶部检测器158经由透镜或者光学系统600来检测的，并且还被分析信号剂的存在。在该传输性实施方案中，可以使用光检测器(photo detector)作为顶部检测器158。应当理解的是图2表示了读/写系统170简要的方框图，举例说明了图1中所示的一些相同的光学部件。
【0017】图1还举例说明了驱动发动机162和控制器164，其用于控制光盘/成像介质100的旋转。图1还显示了备选执行的处理器166和分析器168，以便用从检波器157到处理器166的信号165处理返回光束154，以及处理来自从光学检测器158传输的和与传输性光盘格式相关的信号163的被传输的光束156。还提供显示器监视器114来显示处理结果。
【0018】简单谈及图2，这里(在示意性局部方框图中)显示了读/写系统170，该系统将入射能光束152施加到成像介质100上。成像介质100包括基底220和在其表面222上的标记层230。在所示的实施方案中，成像介质100进一步包括保护层260。
【0019】如同下面详细描述的那样，标记层230优选包含溶解在基体或者基料250中的成色剂240。标记层230可以包括聚合物基体并且可以包括任选的定影剂和/或辐射吸收剂(未示出)。
【0020】基底220可以是任何的基底，在其上令人期望的是制造标记，例如作为举例，CD-R/RW/ROM、DVD±R/RW/ROM、HD-DVD或者BLU-RAY盘的聚合物基底。基底220可以是纸(例如标签、门票、收条或者信纸)，字幕片(overhead transparency)，或者其它在其上期望提供标记的表面。标记层230可以通过任何可接受的方法而施加到基底220上，例如作为举例，辊涂、旋涂、喷涂、平版印刷、丝网印刷等。
【0021】当期望制造标记时，在成像介质100处以期望的方式引导入射能光束152。该能量的形式可以改变，这至少部分地取决于可用的设备、环境条件和所期望的结果。可以使用的能量(在本文中也称作辐射)的例子包括但不限于红外(IR)辐射，紫外(UV)辐射，x射线，或者可见光。在这些实施方案中，成像介质100是用具有预定波长的光在期望形成标记的地方进行照射的。
【0022】本文中公开的一种实施方案涉及记录和传输装置，其包括光源150。光源150包括至少两个单独的激光器(未示)，一体化复消色差透镜结构(其实施方案示于图3中)，其包括作为一个结构起作用的至少两个单独的透镜，和光分离装置。在本申请的另一实施方案中，透镜结构包括结合到一个结构中的至少三个单独的透镜，和光分离装置。透镜结构和光分离装置能够使来自光源150的光束通过透镜结构到成像介质100上，如此以致至少两种不同的波长被聚焦到成像介质100上的至少两个不同的光点。至少两种不同的波长引起局部的化学或物理变化而在可标记涂层/层230中形成至少两个光学可检测的标记242。透镜和光分离装置还能够借助于聚焦到成像介质100上的至少两个不同的光点的至少两种不同的波长使光束通过透镜结构到成像介质100上。光束引起至少一个光学可检测的标记242反射来自光源150的光。为了反射来自光源150的光而没有标记成像介质100，应将理解的是来自光源150的光具有不同于(或者高于或者低于)适于在可标记涂层230中形成光学可检测的标记242的波长的辐射。
【0023】标记层230在选自下面的吸收波长范围吸收所述的辐射：370nm-380nm、380nm-420nm、400nm-415nm、468nm-478nm、650nm-660nm、780nm-787nm、970nm-990nm和1520nm-1580nm，由此引起标记层230的改变，并由此产生光学可检测的标记242。
【0024】在又一实施方案中，标记层230在三个波长吸收辐射：405nm，650nm，和780nm。波长被聚焦到单独的光点，每个单独的光点具有约100纳米-约10微米的直径。
【0025】在又一实施方案中，在至少两种不同的波长通过透镜结构前或时，光分离装置分离至少两种不同的波长。至少两种不同的波长聚焦到成像介质100上的至少两个不同的光点。
【0026】光分离装置的功能是以三种不同的方式中的至少一种分离至少两种不同的波长。在第一种方式中，在透镜结构的表面上存在着一系列铭刻标记(inscribed marks)，当进入透镜结构时，来自光源150的光通过透镜结构的表面。在第二种方式中，光分离装置是相对于透镜结构的单独的结构。单独的结构包括其上具有一系列铭刻标记(inscribed marks)的透明零件。来自光源150的光通过透明零仟，然后进入透镜结构。在第三种方式中，光分离是通过将至少两个单独的激光器中的至少两个以不同的光束角度倾斜来实现。来自至少两个单独的和倾斜的激光器的光束以不同的角度通过透镜结构并且在至少两个不同的光点射到成像介质100。
【0027】成色剂240可以是任何的物质，其经历响应于阈值激励的可检测的光学变化，所述激励可以以光或者热的形式施加。在一些实施方案中，成色剂240包括无色染料和显影剂，如以下所详细描述的。当被化学混合时，显影剂和无色染料产生了可检测的光学变化。在标记层230中成色成分240的浓度和分布当活化时足以产生可检测的标记242。
【0028】在许多实施方案中，可期望的是提供厚度等于或小于1微米(μm)的标记层230。为了达到这个目的，旋涂是一种合适的施加技术。此外，期望的是提供一种标记组合物，其能够形成具有预定厚度(即，厚度等于或小于1微米(μm))的层。因此，在这样的情况中，标记层230应当，尤其，没有将妨碍该层形成的粒子，即，没有尺寸大于1μm的粒子。在一些情况中，形成颜色或对比度的材料完全可溶于涂布溶剂中。
【0029】此外，在许多应用中，可期望的是提供一种透明的可标记涂层。在这种情况中，涂层中存在的任何粒子将具有小于该涂层可透过的光的波长的平均尺寸。虽然在其中全部的粒子小于1μm的涂层将满足这样的目的，但是可能更令人期望的是使用标记成分溶解于其中的涂层，这与它们以粒子形式存在于其中的涂层不同。更进一步，随着目标数据密度提高，可以用来记录数据的光点(dot)尺寸或者标记尺寸降低。一些目前可获得的技术需要1μm或者更低的平均光点尺寸。由于全部的这些原因，因此标记层230优选但并非必需地彻底没有粒子。
【0030】在成色成分240都溶解于其中的标记层230中，也许需要的是防止成色成分240过早结合和沿着整个标记层产生光学变化。根据一些实施方案，这可以通过在染料或者显影剂上提供保护性部分来实现。
【0031】应将理解的是，所得的标记242可以通过光学传感器来检测，由此产生光学可读取装置。
【0032】因此，在另一实施方案中，光学记录和传输(即读取)装置包括用于光学传输数据的另外的部件。应将理解的是这些其它部件是除具有其至少两个单独的激光器的光源150，和具有其至少两个单独的透镜的一体化复消色差透镜结构和光分离装置之外的。另外的部件之一包括传感器(例如光学检波器157)，其被配置以便检测成像介质100上的光学可检测的标记242中的至少一个可读取图案。通常，当成像介质100相对于传感器运动时，传感器读取至少一个可读取图案。另外的部件中的另一个包括处理器166。处理器166通过接收由传感器发送的至少一个信号(基于传感器所检测的至少一个可读取图案)来起作用。
【0033】取决于所选择的成色剂240，标记组合物可以在活化时在期望的波长下变得相对更大或相对更小吸收性。因为许多工业产品和消费产品使用单一的读写操作波长，并且因为产生在读取波长下是相对吸收性(相对于未标记的区域)的标记242的成色剂240是特别有利的，所以令人期望的是提供产生在读/写波长下是相对吸收性的标记242的成色剂240。
【0034】在本发明的复消色差透镜结构的一种实施方案中，该结构具有三分量透镜(three component lens)，其全部被连接(cemented)在一起而形成三合透镜(triplet)。为获得复消色差性能，使用三种不同玻璃类型(其实例在下文中提供)。应将理解的是，所述结构不必局限于三种玻璃类型，任何其它玻璃(例如石英等)或塑料材料可以被使用。透镜甚至不必连接在一起。没有连接在一起的空气间隔的透镜可以获得相同的效果，并且在有些情况下成本较低。将透镜连接在一起获得了紧凑性。透镜还可以被模塑并且放置例如在桶状容器中。制造工艺可以例如是通过注塑。
【0035】图3显示了具有可根据所期望获得的结果变化的尺度的复消色差三合透镜148的实施方案的非限制性实例。全部表面显示为球形，但是应将理解的是还可以使用非球表面。作为非限制性的实例，玻璃孔(A)径是5mm，同时三合透镜结构的宽度(当光水平移动横过(across)透镜时)是10mm。第一透镜R1-R2的水平长度是1.12mm，第二透镜R2-R3的水平长度是0.5mm，和第三透镜R3-R4的水平长度是8.38mm。
【0036】从左至右横过三合透镜结构148移动时，光移动的相同方向，第一表面R1的曲率半径为6.2mm，第二表面R2的曲率半径为17.95mm，第三表面R3的曲率半径为3.17mm，和第四表面R4的曲率半径为39.74mm。
【0037】本实例的复消色差透镜148能够在远离R4距离5mm处聚焦准直(collimated)光。光从R1侧进入。作为非限制性的实例，透镜148分别将405nm、605nm和780nm的三种波长聚焦在盘(例如成像介质100)上的相同光点上。在一种实施方案中，同轴地，盘上的均方根(RMS)光点直径是2.1μm，透镜148的全视场(full field of view)为2°。
【0038】在本实例中，用于第一透镜(R1-R2)的玻璃是LASFN15，用于第二透镜(R2-R3)的玻璃是KZFS12，和用于第三透镜(R3-R4)的玻璃是PK51A。玻璃数字字母命名基于众所周知的用于Schott玻璃公司目录中的透镜标记术语。
【0039】常规的光学处理装置(OPU)被设计用于在单个光点上使用单一波长来在一个位置提供非常小的标记。在盘上的数据的光学记录需要多个光点以便在不同的位置为异步或逐步处理聚焦。因此，在这样的条件下，对于光学打印头(OPH)设置了不同的光学要求。一种简单的解决方案是具有不同的透镜，每个波长一个透镜并且不同位置不同光程。然而，这可能是高成本的，因为其涉及了多个透镜，多个聚焦控制机制和电路等。
【0040】在本发明的公开内容中，获得了不同的解决方案，以便借助于单个光学套件(optical package)在例如光盘上将多波长聚焦在不同的位置。借助于这样的单个光学套件，具有至少两个透镜的光学套件，有可能获得约100纳米-约10微米的光点尺寸直径。更具体地说，对于数据记录目的，约100纳米-约1微米的光点尺寸直径可以是令人期望的。出于同样原因，对于图像记录目的，约1微米-约10微米的光点尺寸可以是令人期望的。本发明的实施方案因此可以用于两者的目的。用于获得这样的光点尺寸的波长，在非限制性实施方案中，包括例如，405nm，650nm和780nm。
【0041】借助于光分离装置，如光栅或者通过以精确方式倾斜激光器，还获得了同时聚焦在两个或更多个位置上的能力。本申请将光盘-标记系统与能够同时将光聚焦在两个或多个位置的具有至少两个透镜和光分离装置的光学套件相结合。这种系统提供了具有用于数据写入、成像和印刷的多位置的低成本、高效率的单个光学头。操作波长可以在运行时(on the fly)为成像进行切换。用于成像的这种用途提供了必需的高能量和较低的精度。该系统还能够容易地切换至不同的印刷程序和数据写入过程，其也需要高精度和低能量。因此，在单个头中具有为异步操作聚焦在不同位置的多波长的能力提供了有价值的产品。
【0042】用于分离穿过复消色差三合透镜148的波长的衍射光栅可以根据以下光栅公式来制造：dsinθ＝λ。根据这一公式，d是光栅周期(grating period)，θ是偏向角，λ是光的波长。例如，如果分别地，θ＝0.23°，0.34°，0.45°，那么λ＝405nm，605nm和780nm。
【0043】这导致在透镜的焦平面上在各种颜色间9.5μm的间隔(separation)。通过降低光栅周期并且确保角偏差位于(lie with)复消色差透镜148的视场，可以增加间距。复消色差透镜148还可被重新配置以便增加视场。
【0044】光栅可以在透镜前面或者在复消色差透镜结构148的前曲面(例如，图3中所示的R1)上在平面玻璃或塑料板上产生。通过将光栅施加到透镜148的前表面，产生了紧凑的混合光学元件(hybridoptical element)。将光栅施加到透镜表面上的一种方法是用厚的聚合物层涂布透镜表面。下一步是将光栅光刻到聚合物表面上。
【0045】如图4所示，优化到至多1°半视场(up to 1°half field ofview)的复消色差三合透镜结构200的实施方案可以与为一个衍射级(光程差(path difference)为一个波长)而优化的闪耀光栅(blazedgrating)201一起使用。如同图3中所示的复消色差三合透镜148一样，整个套件的直径为5mm，厚度为10mm。光栅201成一定角度(angularly)分离了三个波长。相对于其它波长中的每一个，透镜200在光盘202上的不同位置处以不同角度聚焦每一波长。如图4所示，通过将光栅201铭刻在透镜200的表面上，将光栅201制成透镜200的组成部分(integral part)。在光栅201和透镜200的另一实施方案中，光栅201可以作为单独的附加组件添加在透镜200前。或者，代替光栅201，还可以使用高指标棱镜(index prism)来分离光束。整个光栅/棱镜透镜组合套件可以稍微相对于入射光束组(incoming beam bundle)以便确保在聚焦光束位置和透镜200之间没有太多的倾斜。通过倾斜激光束或者通过倾斜透镜套件，可以实现必需的倾斜。图4显示了当光栅201被蚀刻在透镜200上时的复消色差三合透镜200的设计。通过改变光栅频率，可以容易地影响聚焦光点之间的间隔。
【0046】如图5所示，可以使用示于图3中的(标记148)相同的复消色差三合透镜结构300。代替光栅201，通过在其安装中相对于每一个其它激光器倾斜每一个激光器可以使不同波长光束倾斜。通过使激光器准直光学器件相对于激光器发射区域偏心，也可以使激光束倾斜。图5举例说明了这样的系统的实施方案。通过改变光束角度，可以容易地改变盘302上的聚焦光点之间的间隔。在图5中所示的设计中，全部间隔是等距的。
【0047】为改进光栅效率，可以使用闪耀衍射光栅。它们通常是可用的并且可以使用处理方法如光刻法来大量生产。图6显示了具有铭刻在其上的闪耀衍射光栅的透镜表面400的透视图。
【0048】在一种实施方案中，使用闪耀衍射光栅来借助于复消色差透镜结构148、200、300实现光分离的目标，特别地当正在传输光学数据时。在闪耀衍射光栅中，铭刻在透镜或光栅结构上的图案类似于锯齿图案。对于这样的图案和它们的制造方法的详细描述，参见Fujii等的美国专利4,330,175，其作为参考引入。
【0049】闪耀衍射光栅的锯齿图案具有以非常精确方式降低折射(refraction)光栅效率的效果。例如，为将光学数据记录到盘100、202、302上，闪耀衍射光栅将照射(beamed)在特定光点上的聚焦光(其实际上将烧刻(burn)盘100、202、302)限制到一级(one order)，尽管总是存在由于衍射光栅而落到盘100、202、302上的多级光。
【0050】出于同样原因，在读取方式中，当照射到盘100、202、302上的光从盘100、202、302反弹回(bounce back off)时，一些光返回通过透镜结构148、200、300并且返回到闪耀衍射光栅。如果光栅设置正确，最强的光通过光栅并且聚焦在检测器上，其中它的信号被检测并且被送去处理。通过光栅的其它级的光未被聚焦。相反地，它们被散射并且构成可预测的光损失。一种确保光被处理的方式是选择足够大的以致于捕获最强的光并且将其聚焦在检测器上的透镜148、200、300。这可以通过在零点(zero)的任一侧上捕获第0级以及第1级而实现。处理器系统因此能够捕获三个衍射级(0、±1)，最小化了光损失。
染料
【0051】举例来说，如果蓝色-紫色光(辐射)将被用作读辐射，则在标记层230中形成的标记242优选是一种对比颜色，即黄色-橙色，来指示蓝色辐射的吸收。因此，在一些实施方案中，标记组合物包含无色染料，该染料当活化时从在蓝色-紫色波长下相对非吸收性的变成在那些波长下的相对吸收性的。
【0052】但是，此处公开的实施方案并不局限于这样的染料。在本文中适用的无色染料的具体的实例包括荧烷类和苯酞类(phthalides)，其包括但不限于以下物质并且其可以单独或者组合使用：1，2-苯并-6-(N-乙基-N-甲苯氨基)荧烷，1，2-苯并-6-(N-甲基-N-环己基氨基)-荧烷，1，2-苯并-6-二丁基氨基荧烷，1，2-苯并-6-二乙基氨基荧烷(fluran)，2-(α-苯基乙基氨基)-6-(N-乙基-p-甲苯氨基)荧烷，2-(2，3-二氯苯胺基)-3-氯-6-二乙基氨基荧烷(fluran)，2-(2，4-二甲基苯胺基)-3-甲基-6-二乙基氨基荧烷，2-(二-对-甲基偶苯酰氨基)-6-(N-乙基-p-甲苯氨基)荧烷，2-(间-三氯甲基苯胺基)-3-甲基-6-(N-环己基-N-甲基氨基)荧烷，2-(间-三氯甲基苯胺基)-3-甲基-6-二乙基氨基荧烷，2-(间-三氟甲基苯胺)-6-二乙基氨基荧烷，2-(间-三氟甲基苯胺基)-3-氯-6-二乙基氨基荧烷(fluran)，2-(间-三氟甲基苯胺基)-3-甲基-6-二乙基氨基荧烷，2-(N-乙基-对-甲苯氨基)-3-甲基-6-(N-乙基苯胺基)荧烷，2-(N-乙基-对-甲苯氨基)-3-甲基-6-(N-丙基-对-甲苯氨基)荧烷，2-(邻-氯苯胺基)-3-氯-6-二乙基(diethl)氨基荧烷，2-(邻-氯苯胺基)-6-二丁基氨基荧烷，2-(邻-氯苯胺基)-6-二乙基氨基荧烷，2-(对-乙酰基苯胺基)-6-(N-正戊基-N-正丁基氨基)荧烷，2，3-二甲基-6-二甲基氨基荧烷，2-氨基-6-(N-乙基-2，4-二甲基苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-乙基苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-乙基-对-氯苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-乙基-对-乙基苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-乙基-对-甲苯氨基)荧烷，2-氨基-6-(N-甲基-2，4-二甲基苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-甲基苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-甲基-对-氯苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-甲基-对-乙基苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-甲基-对-甲苯氨基)荧烷，2-氨基-6-(N-丙基-2，4-二甲基苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-丙基苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-丙基-对-氯苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-丙基-对-乙基苯胺基)荧烷，2-氨基-6-(N-丙基-对-甲苯氨基)荧烷，2-苯胺基-3-氯-6-二乙基氨基荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-环己基-N-甲基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-乙基-N-异戊基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-乙基-N-对-苄基)氨基荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-乙基-N-丙基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-异戊基-N-乙基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-异丁基-甲基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-异丙基-甲基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-甲基-对-甲苯氨基-)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-正戊基-N-乙基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-正戊基-N-甲基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-正丙基-N-异丙基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-正丙基-N-甲基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-(N-仲丁基-N-甲基氨基)荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-二乙基氨基荧烷，2-苯胺基-3-甲基-6-二-正丁基氨基荧烷，2-苯胺基-6-(N-正己基-N-乙基氨基)荧烷，2-偶苯酰氨基-6-(N-乙基-2，4-二甲基苯胺基)荧烷，2-偶苯酰氨基-6-(N-乙基-对-甲苯氨基)荧烷，2-苯偶酰氨基-6-(N-甲基-2，4-二甲基苯胺基)荧烷，2-苯偶酰氨基-6-(N-甲基-对-甲苯氨基)荧烷，2-溴-6-二乙基氨基荧烷，2-氯-3-甲基-6-二乙基氨基荧烷，2-氯-6-(N-乙基-N-异戊基氨基)荧烷，2-氯-6-二乙基氨基荧烷，2-氯-6-二丙基氨基荧烷，2-二乙基氨基-6-(N-乙基-对-甲苯氨基)荧烷，2-二乙基氨基-6-(N-甲基-对-甲苯氨基)荧烷，2-二甲基氨基-6-(N-乙基苯胺基)荧烷，2-二甲基氨基-6-(N-甲基苯胺基)荧烷，2-二丙基氨基-6-(N-乙基苯胺基)荧烷，2-二丙基氨基-6-(N-甲基苯胺基)荧烷，2-乙基氨基-6-(N-乙基-2，4-二甲基苯胺基)荧烷，2-乙基氨基-6-(N-甲基-对-甲苯氨基)荧烷，2-甲基氨基-6-(N-乙基苯胺基)荧烷，2-甲基氨基-6-(N-甲基-2，4-二甲基苯胺基)荧烷，2-甲基氨基-6-(N-甲基苯胺基)荧烷，2-甲基氨基-6-(N-丙基苯胺基)荧烷，3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)-3-(2-乙氧基-4-二乙基氨基苯基)-4-氮杂苯酞，3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)-3-(2-乙氧基-4-二乙基氨基苯基)-7-氮杂苯酞，3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)-3-(2-甲基-4-二乙基氨基苯基)-4-氮杂苯酞，3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)-3-(2-甲基-4-二乙基氨基苯基)-7-氮杂苯酞，3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)-3-(4-二乙基氨基苯基)-4-氮杂苯酞，3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)-3-(4-N-正戊基-N-甲基氨基苯基)-4-氮杂苯酞，3-(1-甲基-2-甲基吲哚-3-基)-3-(2-己氧基-4-二乙基氨基苯基)-4-氮杂苯酞，3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3-基)-3-(2-乙氧基-4-二乙基氨基苯基)-4-氮杂苯酞，3-(N-环己基-N-甲基氨基)-6-甲基-7-苯基氨基荧烷，3-(N-乙基-N-异戊基氨基)-6-甲基-7-苯基氨基荧烷，3-(N-乙基-对-甲苯氨基)-6-甲基-7-苯基氨基荧烷，3，3-双(2-乙氧基-4-二乙基氨基苯基)-4-氮杂苯酞，3，3-双(2-乙氧基-4-二乙基氨基苯基)-7-氮杂苯酞，3，6-二丁氧基荧烷，3，6-二乙氧基荧烷，3，6-二甲氧基荧烷，3-溴-6-环己基氨基荧烷，3-氯-6-环己基氨基荧烷，3-二丁基氨基-7-(邻-氯-苯基氨基)荧烷，3-二乙基氨基-5-甲基-7-二苄基氨基荧烷，3-二乙基氨基-6-(间-三氟甲基苯胺基)荧烷，3-二乙基氨基-6，7-二甲基荧烷，3-二乙基氨基-6-甲基-7-二甲代苯氨基(xylidino)荧烷，3-二乙基氨基-7-(2-甲酯基-苯基氨基)荧烷，3-二乙基氨基-7-(N-乙酰-N-甲基氨基)荧烷，3-二乙基氨基-7-(N-氯乙烷-N-甲基氨基)荧烷，3-二乙基氨基-7-(N-甲基-N-苄基氨基)荧烷，3-二乙基氨基-7-(邻-氯苯基氨基)荧烷，3-二乙基氨基-7-氯荧烷，3-二乙基氨基-7-二苄基氨基荧烷，3-二乙基氨基-7-二乙基氨基荧烷，3-二乙基氨基-7-N-甲基氨基荧烷，3-二甲基氨基-6-甲氧基荧烷，3-二甲基氨基-7-甲氧基荧烷，3-甲基-6-(N-乙基-对-甲苯氨基)荧烷，3-哌啶子基-6-甲基-7-苯基氨基荧烷，3-吡咯烷基(pyrrolidino)-6-甲基-7-对-丁基苯基氨基荧烷，和3-吡咯烷基(pyrrolidino)-6-甲基-7-苯基氨基荧烷。
【0053】另外的可以根据本文中公开的实施方案进行合金化的染料包括但不限于无色染料，如荧烷无色染料和苯酞成色剂，如在“TheChemistry and Applications of Leuco Dyes”，Muthyala，Ramiah，ed.，Plenum Press(1997)(ISBN 0-306-45459-9)中所述的。实施方案可以包括几乎任何已知的无色染料，包括但不限于氨基-三芳基甲烷类，氨基呫吨类，氨基硫代呫吨类，氨基-9，10-二氢-吖啶类，氨基吩噁嗪类，氨基吩噻嗪类，氨基二氢-吩嗪类，氨基二苯甲烷类，苯基丙氨酸类(氰乙烷类，无色次甲基类(methines))和相应的酯，2-(对-羟苯基)-4，5-二苯基咪唑类，二氢茚酮类，无色吲达胺类，肼，无色靛类(indigoid)染料，氨基-2，3-二氢蒽醌类，四卤-p，p′-联苯酚(biphenol)类，2-(对-羟苯基)-4，5-二苯基咪唑类，苯乙基苯胺类和其混合物。
【0054】特别合适的无色染料包括：Specialty Yellow 37(Noveon)，NC Yellow 3(Hodogaya)，Specialty Orange 14(Noveon)，Perga ScriptBlack IR(CIBA)和Perga Script Orange IG(CIBA)。
【0055】合适的染料的另外的例子包括但不局限于：粉红DCFCAS#29199-09-5；橙-DCF，CAS#21934-68-9；红-DCFCAS#26628-47-7；朱红-DCF，CAS#117342-26-4；双(二甲基)氨基苯甲酰基吩噻嗪，CAS#1249-97-4；绿-DCF，CAS#34372-72-0；氯苯胺基二丁基氨基荧烷，CAS#82137-81-3；NC-黄-3CAS#36886-76-7；Copikem37，CAS#144190-25-0；Copikem3，CAS#22091-92-5，获自日本Hodogaya或者美国辛辛那提的Noveon。
【0056】合适的荧烷基无色染料的更进一步的非限制性实例包括：3-二乙基氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-(N-乙基-p-甲苯氨基)-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-(N-乙基-N-异戊基氨基)-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-二乙基氨基-6-甲基-7-(o，p-二甲基苯胺基)荧烷，3-吡咯烷基(pyrrolidino)-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-哌啶子基-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-(N-环己基-N-甲基氨基)-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-二乙基氨基-7-(间-三氟甲基苯胺基)荧烷，3-二丁基氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-二乙基氨基-6-氯-7-苯胺基荧烷，3-二丁基氨基-7-(邻-氯苯胺基)荧烷，3-二乙基氨基-7-(邻-氯苯胺基)荧烷，3-二-正戊基氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-二-正丁基氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-(n-乙基-n-异戊基氨基)-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-吡咯烷基(pyrrolidino)-6-甲基-7-苯胺基荧烷，1(3H)-异苯并荧烷酮，3-双[2-[4-(二甲基氨基)苯基]-2-(4-甲氧苯基)乙烯基]4，5，6，7-四氯苯酞，和其混合物。氨基三芳基甲烷无色染料也可以用于本文中公开的实施方案中，例如三(N，N-二甲基氨基苯基)甲烷(LCV)；三(N，N-二乙基氨基苯基)甲烷(LECV)；三(N，N-二-正丙基氨基苯基)甲烷(LPCV)；三(N，N-二-正丁基氨基苯基)甲烷(LBCV)；双(4-二乙基氨基苯基)-(4-二乙基氨基-2-甲基-苯基)甲烷(LV-1)；双(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)-(4-二乙基氨基-苯基)甲烷(LV-2)；三(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)甲烷(LV-3)；双(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)(3，4-二甲氧基苯基)甲烷(LB-8)；具有不同的键合到氨基部分的烷基取代基的氨基三芳基甲烷无色染料，其中每个烷基基团独立地选自C1-C4烷基；和具有任何的前述结构(其进一步用一个或多个烷基基团在芳基环上取代)的氨基三芳基甲烷无色染料，其中后者的烷基基团独立地选自C1-C3烷基。
显影剂
【0057】能够用作显影剂的材料的例子包括但不限于酚类，羧酸，环磺酰胺，质子酸，和pKa小于约7.0的化合物，和其混合物。具体的酚类和羧酸显影剂包括但不限于硼酸，草酸，马来酸，酒石酸，柠檬酸，琥珀酸，苯甲酸，硬脂酸，五倍子酸，水杨酸，1-羟基-2-萘甲酸，邻-羟基苯甲酸，间-羟基苯甲酸，2-羟基-对甲苯甲酸，3，5-二甲苯酚，麝香草酚，对-叔丁基苯基，4-羟基苯酚盐，甲基-4-羟基苯甲酸酯，4-羟苯乙酮，α-萘酚，萘酚，邻苯二酚，间苯二酚，对苯二酚，4-叔辛基邻苯二酚，4，4′-亚丁基苯酚(butylidenephenol)，2，2′-二羟基二苯基(dihydroxydiphenyl)，2，2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基-苯酚)，2，2′-双(4′-羟基苯基)丙烷，4，4′-异亚丙基双(2-叔丁基苯酚)，4，4′-仲亚丁基二苯酚，邻苯三酚，间苯三酚，间苯三酚羧酸，4-苯基苯酚，2，2′-亚甲基双(4-氯苯基)，4，4′-异亚丙基二苯酚，4，4′-异亚丙基双(2-氯苯酚)，4，4′-异亚丙基双(2-甲基苯酚)，4，4′-亚乙基双(2-甲基苯酚)，4，4′-硫基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，双酚A和它的衍生物(如4，4′-异亚丙基二苯酚(双酚A))，4-4′-环亚己基二苯酚，p，p′-(1-甲基-正亚己基)二苯酚，1，7-二(4-羟基苯基硫代)-3，5-二-氧杂庚烷)，4-羟基苯甲酸酯，4-羟基邻苯二甲酸二酯，邻苯二甲酸单酯，双(羟苯基)硫醚，4-羟基芳砜，4-羟基苯基芳基磺酸酯，1，3-二[2-(羟苯基)-2-丙基]苯，1，3-二羟基-6(α，α-二甲基苄基)苯，间苯二酚，羟基苯甲酰氧基苯甲酸酯，双酚砜，双(3-烯丙基-4-羟苯基)砜(TG-SA)，双酚磺酸，2，4-二羟基-二苯甲酮，线形酚醛清漆型酚醛树脂(novolac type phenolic resins)，多酚，糖精，4-羟基-苯乙酮，对苯基苯酚，苄基-对-羟基苯甲酸酯(benzalparaben)，2，2-双(对-羟苯基)丙烷，对-叔丁基苯酚，2，4-二羟基-二苯甲酮，羟基苯甲酸苄酯，和对-苄基苯酚。
【0058】在一个方面中，显影剂是酚类化合物。在一种更详细的方面，该显影剂是双酚，例如双(4-羟基-3-烯丙基苯基)砜(TG-SA)。在又一个方面中，该显影剂化合物是羧酸，其选自硼酸，草酸，马来酸，酒石酸，柠檬酸，琥珀酸，苯甲酸，硬脂酸，五倍子酸，水杨酸，抗坏血酸和其混合物。
保护性部分
【0059】在一些实施方案中，显影剂的官能团各自是依靠保护性部分保护的。在一个方面中，保护性部分提供了保护显影剂酸性官能团的机制。如果显影剂的官能团是羟基基团，则合适的保护基团包括例如酯，磺酸酯，醚，次膦酸酯，碳酸酯，氨基甲酸酯(即氨基甲酸的酯)，和它们的混合物。在一个具体的方面中，保护性部分是酰基基团。
【0060】多种醚可以用作保护性部分，例如甲硅烷基醚，烷基醚，芳族醚，和它们的混合物。合适的醚的若干非限制性实例包括包括甲醚，2-甲氧基乙氧基甲基醚(MEM)，环己基醚，邻-硝基苄基醚，9-蒽基醚，四氢噻喃基，四氢噻吩基，2-(苯基氢硒基(selenyl))乙基醚，苄氧基甲基醚，甲氧基乙氧基甲基醚，2-(三甲基甲硅烷基)乙氧基甲基醚，甲基硫代甲基醚，苯基硫代甲基醚，2，2-二氯-1，1-二氟乙基醚，四氢吡喃基，苯甲酰甲基，苯乙酰，炔丙基，对-溴苯甲酰甲基，环丙基甲基醚，烯丙醚，异丙醚，叔丁醚，苄醚，2，6-二甲基苄基醚，4-甲氧基苄基醚，邻-硝基苄基醚，2-溴乙基醚，2，6-二氯苄基醚，4-(二甲基氨基羰基)苄醚，9-蒽基甲基醚，4-吡啶甲基醚，七氟-对-甲苯基醚，四氟-4-吡啶基醚，甲硅烷基醚(例如三甲基甲硅烷基，叔丁基二甲基甲硅烷基，叔丁基二苯基甲硅烷基，叔丁基二苯基甲硅烷基，三苄基甲硅烷基，三异丙基甲硅烷基，异丙基二甲基甲硅烷基，2-三甲基甲硅烷基，2-(三甲基甲硅烷基)乙氧基甲基(SEM)醚，和其混合物。
【0061】适于用作保护性部分的酯的若干非限制性实例包括甲酸酯，乙酸酯，异丁酸酯，乙酰丙酸酯，新戊酸酯(pivaloate)，芳基新戊酸酯(pivaloate)，芳基甲磺酸酯，金刚烷酸酯(adamantoate)，苯甲酸酯，2，4，6-三甲基苯甲酸酯(mesitoate)，2-三甲基甲硅烷基酯，2-三甲基甲硅烷基乙基酯，叔丁基酯，对-硝基苄基酯，硝基丁基酯，三氯乙基酯，任何烷基分枝的或者芳基取代的酯，9-芴羧酸酯，呫吨羧酸酯，和其混合物。在一个方面中，保护性部分可以是甲酸酯，乙酸酯，异丁酸酯，乙酰丙酸酯，新戊酸酯(pivaloate)，和其混合物中的任一种。
【0062】适于用作保护性部分的碳酸酯和氨基甲酸酯的若干非限制性实例包括碳酸2，2，2-三氯乙基酯，碳酸乙烯基酯，碳酸苄基酯，碳酸甲酯，碳酸对-硝基苯基酯，碳酸对-硝基苄基酯，硫代碳酸S-苄基酯，氨基甲酸N-苯基酯，碳酸1-金刚烷基酯，碳酸叔丁基酯，4-甲基亚硫酰基苄基，2，4-二甲基苄基，2，4-二甲基戊-3-基，氨基甲酸芳基酯，氨基甲酸甲酯，氨基甲酸苄酯，环硼酸酯和碳酸酯，和其混合物。
【0063】适于用作保护性部分的次膦酸酯的若干非限制性实例包括二甲基氧膦基(phosphinyl)，二甲基硫代氧膦基(thiophosphinyl)，二甲基硫膦基(phosphinothioyl)，二苯基硫膦基(phosphothioyl)，和其混合物。
【0064】适于用作保护性部分的磺酸酯的若干非限制性实例包括甲磺酸酯，甲苯磺酸酯，2-甲酰基苯磺酸酯，和其混合物。
【0065】显影剂的羟基官能团的示范性的保护性部分包括，例如，叔丁氧基羰基，烯丙氧基羰基，苄氧基羰基，邻-硝基苄氧基羰基，和三氟乙酸酯。
脱保护剂
【0066】为了便于从被保护的显影剂中除去保护性部分，标记层130的实施方案包括脱保护剂。这种成分助于从显影剂中除去保护性部分，由此允许发生成色反应。在一些实施方案中，保护性部分的转移是通过施加热来激励的。在一些实施方案中，脱保护剂提供了通过与之的化学反应来除去上述保护性部分的机制。虽然公认的是一些保护性部分的化学原理(chemistry)并不总是需要单独的脱保护剂，但是这样的脱保护剂被认为提高无色染料的稳定性和显影性。
【0067】适用于本文中的脱保护剂包括但不限于胺类例如α-羟基胺，α-氨基醇，伯胺和仲胺。在一个方面中，脱保护剂可以是异杀鼠酮醇(valoneol)，脯氨醇(prolinol)，2-羟基-1-氨基-丙醇，2-氨基-3-苯基-1-丙醇，(R)-(-)-2-苯基甘氨醇(glycinol)，2-氨基-苯基乙醇，1-萘基乙胺，1-氨基萘，吗啉等。在另一方面中，合适的脱保护剂包括胺类如沸点高于95℃或高于110℃的那些，包括但不限于2-氨基-3-苯基-1-丙醇，(R)-(-)-2-苯基甘氨醇(glycinol)，2-氨基-苯基乙醇，或其它，如1-萘基乙胺，1-氨基萘，吗啉等。
【0068】脱保护剂可以以任何的足以与足够的保护性部分反应的浓度而存在，从而允许在热量输入的预定水平下在无色染料中有可检测的颜色变化。应当理解的是可以定制脱保护剂的浓度来影响暴露于热量时反应的速度和程度。但是，作为一般性准则，脱保护剂与显影剂的摩尔比可以是大约10:1-大约1:4，并且在某些实施方案可以是大约1:1-大约1:2。
【0069】本文中公开的成色组合物可以包括大约6-大约45重量％的被保护的显影剂。在另一实施方案中，被保护的显影剂可以以大约20-大约40重量％的量而存在。在更进一步的具体方面中，被保护的显影剂可以以大约25-大约38重量％的量而存在。
【0070】如上所述，当成色剂240包括成色物质(如无色染料)和被保护的显影剂时，基体可以以在环境条件下均匀的、单相溶液的形式提供，这部分地是因为显影剂上的保护性部分的使用防止了在活化之前发生成色反应。但是，在其它实施方案中，一种或者另一种成分可以在环境条件下在基体中是基本上不可溶的。用“基本上不可溶的”是指成色剂240的成分在环境条件下在基体中的溶解度如此之低，以致于由于染料和显影剂在环境条件下的反应造成的颜色变化没有出现或者颜色变化非常小。因此，在一些实施方案中，在环境条件下显影剂被溶解在基体中，其中染料以悬浮在基体中的小晶体的形式存在；而在其它实施方案中，在环境条件下成色物质被溶解在基体中并且显影剂以悬浮在基体中的小晶体的形式存在。当使用两相体系时，粒度通常是辐射的1/2λ(波长)，其的非限制性实例为小于400nm。
【0071】可以使用波长范围为大约380nm-大约420nm；或者大约630nm-大约680nm；或者大约770nm-大约810nm的蓝色、靛青、红色和远红外的激光来显影本发明的成色组合物。所以，可以选择成色组合物以便用于发射这个范围内波长的装置。例如，如果光源发射波长为大约405nm的光，则可以选择前体以便在该波长或者在该波长附近吸收和重排。在其它实施方案中，可以使用其它波长的光源，包括但不限于650nm或者780nm。在每种情况中，可以包括调节到所选择波长的辐射吸收剂，以便提高局部的化学和/或物理变化。适用于这种目的辐射吸收剂是已知的。
【0072】在一些实施方案中，例如，光源150可以在大约770nm-大约810nm的波长范围内操作。通常，除了上面给出的范围之外，可以使用表1中显示的光源的任何范围来在本发明的应用中形成对比(contrast)。
表1
激光源
Figure A200780041816D00251
【0073】普通的CD-烧刻激光器具有大约780nm的波长并且与本文中公开的实施方案一起可以适合用作辐射源。适用于红外范围内的辐射吸收剂的实例可以包括但不局限于聚甲基吲哚鎓，金属络合物IR染料，吲哚菁绿，多次甲基染料如嘧啶三酮-亚环戊基，愈创木(艹奥)基染料，克酮酸鎓(croconium)染料，菁染料，方酸菁(squarylium)染料，硫族并吡咯亚芳基(chalcogenopyryloarylidene)染料，金属硫醇盐络合物染料，双(硫族并吡咯(chalcogenopyrylo))多次甲基染料，氧中氮茚染料，双(氨基芳基)多次甲基染料，中氮茚染料，吡喃鎓染料，醌型(quinoid)染料，醌(quinone)染料，酞菁染料，萘酞菁(naphthalocyanine)染料，偶氮染料，六官能聚酯低聚物，杂环化合物和其组合。几种特定的聚甲基吲哚鎓化合物可获自Aldrich Chemical Company并且包括2-[2-[2-氯-3-[2-(1，3-二氢-1，3，3-三甲基-2H-吲哚-2-叉)-乙叉]-1-环戊烯-1-基-乙烯基]-1，3，3-三甲基-3H-吲哚鎓高氯酸盐；2-[2-[2-氯-3-[2-(1，3-二氢-1，3，3-三甲基-2H-吲哚-2-叉)-乙叉]-1-环戊烯-1-基-乙烯基]-1，3，3-三甲基-3H-吲哚鎓氯化物；2-[2-[2-氯-3-[(1，3-二氢-3，3-二甲基-1-丙基-2H-吲哚-2-叉)乙叉]-11-环己烯-1-基]乙烯基]-3，3-二甲基-1-丙基吲哚鎓碘化物；2-[2-[2-氯-3-[(1，3-二氢-1，3，3-三甲基-2H-吲哚-2-叉)乙叉]-1-环己烯-1-基]乙烯基]-1，3，3-三甲基吲哚鎓碘化物；2-[2-[2-氯-3-[(1，3-二氢-1，3，3-三甲基-2H-吲哚-2-叉)乙叉]-1-环己烯-1-基]乙烯基]-1，3，3-三甲基吲哚鎓高氯酸盐；2-[2-[3-[(1，3-二氢-3，3-二甲基-1-丙基-2H-吲哚-2-叉)乙叉-]-2-(苯硫基(phenylthio))-1-环己烯-1-基]乙烯基]-3，3-二甲基-1-丙基吲哚鎓高氯酸盐；和其混合物。或者，辐射吸收剂可以是无机化合物，例如，氧化铁，炭黑，硒，或类似物。还可以使用多次甲基染料或者其衍生物(例如嘧啶三酮-亚环戊基)，方酸菁(squarylium)染料(例如愈创木(艹奥)基染料)，克酮酸鎓(croconium)染料，或者其混合物。合适的红外敏感的嘧啶三酮-亚环戊基辐射吸收剂包括，例如，2，4，6(1H，3H，5H)-嘧啶三酮5-[2，5-双[(1，3-二氢-1，1，3-二甲基-2H-吲哚-2-叉)乙叉]亚环戊基]-1，3-二甲基-(9CI)(S0322，可获自FewChemicals，德国)。
【0074】在其它实施方案中，可以包括这样的辐射吸收剂，其优选在大约600nm-大约720nm的波长范围和更特别地在大约650nm进行吸收。用于这个波长范围的合适的辐射吸收剂的非限制性实例包括吲哚菁(indocyanine)染料如3H-吲哚鎓，2-[5-(1，3-二氢-3，3-二甲基-1-丙基-2H-吲哚-2-叉)-1，3-戊二烯基]-3，3-二甲基-1-丙基-碘化物)，3H-吲哚鎓，1-丁基-2-[5-(1-丁基-1，3-二氢-3，3-二甲基-2H-吲哚-2-叉)-1，3-戊二烯基]-3，3-二甲基-高氯酸盐，和吩噁嗪衍生物如吩噁嗪-5-鎓，3，7-双(二乙基氨基)高氯酸盐。还可以使用酞菁染料例如硅2，3-萘酞菁双(三己基甲硅烷基氧化物)和2，3-萘酞菁的基体可溶衍生物(二者都市售自Aldrich Chemical)，硅酞菁的基体可溶衍生物(如Rodgers，A.J.等人，107J.Phys.Chem.A 3503-3514 2003年5月8日中所述)，苯并酞菁的基体可溶衍生物(如Aoudia，Mohamed，119 J.Am.Chem.Soc.6029-6039，1997年7月2日中所述)，酞菁化合物例如在美国专利6,015,896和6,025,486中所述的那些(其每个在此引入作为参考)，和Cirrus 715(一种获自Avecia，曼彻斯特，英格兰，的酞菁染料)。
【0075】在其它的实施方案中，本文中公开的实施方案可以使用以辐射源，例如激光器或者LED，其发射波长为大约380nm-大约420nm的蓝色和靛青的光。特别地，辐射源例如某些DVD和激光盘记录装置中使用的激光器发射波长为大约405nm的能量。最有效地吸收这些波长中的辐射的辐射吸收剂可以包括但不限于铝喹啉络合物，卟啉，卟吩，和它们的混合物或者衍生物。适用于输出辐射在380-420nm的辐射源的辐射吸收剂的一些特定的例子包括1-(2-氯-5-磺苯基)-3-甲基-4-(4-磺苯基)偶氮-2-吡唑啉-5-酮二钠盐；7-二乙基氨基香豆素-3-甲酸乙酯；3，3′-二乙基噻菁(thiacyanine)乙基硫酸酯；3-烯丙基-5-(3-乙基-4-甲基-2-噻唑啉亚基)绕丹宁(每个获自OrganicaFeinchemie GmbH Wolfen)，和它们的混合物。合适的辐射吸收剂的其它实例包括但不局限于铝喹啉络合物如三(8-羟基喹啉基)铝(CAS2085-33-8)和衍生物如三(5-氯-8-羟基喹啉基)铝(CAS4154-66-1)，2-(4-(1-甲基-乙基)-苯基)-6-苯基-4H-噻喃-4-叉)-丙二腈-1，1-二氧化物(CAS174493-15-3)，4，4′-[1，4-亚苯基双(1，3，4-噁二唑-5，2-二基)]双N，N-二苯基苯胺(CAS 184101-38-0)，双-四乙铵-双(1，2-二氰基-二硫醇根合(dithiolto))-锌(II)(CAS 21312-70-9)，2-(4，5-二氢萘并[1，2-d]-1，3-双硫氢基(dithiol)-2-叉)-4，5-二氢-萘并[1-，2-d]1，3-二硫杂环戊二烯(dithiole)，全部获自Syntec GmbH。特定的卟啉和卟啉衍生物的其它非限制性实例包括初卟啉1(CAS448-71-5)，次卟啉IX2，4双乙二醇(D630-9)，可获自Frontier Scientific，和八乙基卟啉(CAS 2683-82-1)，偶氮染料例如媒染橙(Mordant Orange)CAS 2243-76-7，甲基黄(60-11-7)，4-苯基偶氮苯胺(CAS 60-09-3)，Alcian黄(CAS 61968-76-1)，可获自Aldrich化学公司，和其混合物。
【0076】对于蓝色激光器写入而言，有时使用这样的吸收剂，其在光的特定波长下吸收辐射并且将能量传递到成色组合物。对于这种应用来说，在405nm、605nm和780nm下的波长是令人期望的。据信，在405nm下吸收的吸收剂是最难以获得的。已知并非很多的容易地吸收在405nm具有λmax的光的吸收剂。少数之一包括卟啉，其往往难以获得或者获得花费多。还已知的是一些聚亚甲基染料可以在405nm下吸收辐射。除它们的吸收能力外，这些吸收剂染料还将可溶于被用于盘上的介质中。它们还将与无色染料相容。
【0077】众所周知的是多次甲基染料能够在405nm下作为辐射吸收剂。然而，使用多次甲基染料进行的筛选显示了在405nm下，相比于有效的介质记录所需的，较慢的显色。这至少部分是由于与较慢的扩散或者不足的初始分布有关的因素造成的。这不直接地与聚甲炔染料吸收剂本身有关，而是与显影剂和吸收剂之间的相容性问题有关。
【0078】姜黄素A和姜黄素B，姜黄香料的两种衍生物，是在适于在蓝色激光盘上光学记录数据的条件下在405nm下的有效的辐射吸收剂。除发现姜黄素A和B是在405nm下的有效的辐射吸收剂外，申请人还发现，当它们在405nm下被辐射时，与姜黄素A和B一起发生的反应还产生了苯酚，这强化了无色染料的成色步骤。
基体材料
【0079】在一些实施方案中，使用基体材料。基体材料可以是任何适用于溶解和/或分散显影剂和成色剂(或者成色剂/助熔合金)的组合物。举例来说，可接受的基体材料包括UV-可固化的基体例如丙烯酸酯衍生物，低聚物和单体，有或者没有光包(photo package)。光包可以包括吸光物质，其引发基体的固化反应，例如，举例来说，二苯甲酮衍生物。用于自由基聚合单体和预聚物的光引发剂的其它实例包括但不限于硫代呫吨酮衍生物，蒽醌衍生物，苯乙酮和苯偶姻(benzoine)醚类型。可期望的是选择一种基体，其能够通过除引起颜色变化的辐射类型以外的辐射形式来进行固化。
【0080】基于阳离子聚合树脂的基体可能需要基于芳族重氮盐，芳族卤鎓盐，芳族锍盐和茂金属化合物的光引发剂。可接受的基体(一个或多个)的例子包括Nor-Cote CLCDG-1250A或Nor-CoteCDG000(UV可固化的丙烯酸酯单体和低聚物的混合物)，其包含光引发剂(羟基酮)和有机溶剂丙烯酸酯(例如，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸己酯，丙烯酸β-苯氧基乙基酯和丙烯酸六亚甲基酯)。其它可接受的基体(一个或多个)包括丙烯酸改性的聚酯低聚物例如CN292，CN293，CN294，SR351(三丙烯酸三羟甲基丙烷酯)，SR395(丙烯酸异癸基酯)，和SR256(丙烯酸2(2-乙氧基乙氧基)乙基酯)，可获自SartomerCo。
【0081】以本文中所述的方式形成的成像组合物可以被施加到成像介质100如CD、DVD、HD-DVD、BLU-RAY盘等的表面。此外，盘可以被用于本文中公开的包括光学记录和/或读取能力的系统中。这样的系统典型地包括发射具有预定波长和功率的光的激光器(例如，光源150)。包括光学读取能力的系统进一步包括耦合到激光器上的光学检波器装置157。激光器和光学检波器装置是本领域已知的。
【0082】再次参考图1和2，一种示例性读/写系统170包括处理器166、激光器150和光学检波器157。来自处理器166的信号163引起激光器150在期望的功率水平发光。从盘表面反射的光用检波器157检测，其又将相应信号165送回到处理器166。
【0083】当期望记录时，成像介质100被布置成这样，使得激光器150所发的光在标记表面230上入射。这样操作激光器150，使得在标记层230上入射的光将足够的能量传递到该表面来产生标记，如242。激光器150和成像介质100的位置二者由处理器166进行控制，这样使得激光器脉冲发光，其在成像介质100的表面上形成标记242的图案。
【0084】当期望读取成像介质100表面上的标记242的图案时，将成像介质100重新布置，这样使得激光器150发出的光在标记表面上入射。这样操作激光器150，使得在该表面入射的光没有将足够的能量传递到该表面来产生标记242。相反，入射光从标记表面被反射到更大或者更小的程度，这取决于是否存在标记242。当成像介质100运动时，由光学检波器157记录反射的变化，这产生了对应于标记表面的信号165。在读取过程中激光器150和成像介质100的位置二者由处理器进行控制。
【0085】应当理解的是本文中所述的读/写系统170仅仅是示例性的并且包括本领域所知的部件。可以进行各种的变化，包括使用多脉冲激光器，处理器和/或检波器，和/或使用具有不同波长的光。读取部件可以与写入部件分离，或者可以结合在单一装置中。在一些实施方案中，成像介质100可以与在380nm-420nm波长操作的光学读/写设备一起使用。
【0086】虽然已经详细描述了几种实施方案，但是对本领域技术人员将显而易见的是可以对所公开的实施方案进行变化。因此，上述描述被认为是示例性的而非限制性的。

Claims (25)

1.用于记录或传输光学数据或可见图像的至少一种的仪器，其包括：
光学数据或可见图像记录介质(100)，其包括基底(220)和在基底(220)上的可标记涂层(230)；和
记录和传输装置，其包括光源(150)，该光源(150)具有至少两个单独的激光器、一体化复消色差透镜结构(148、200、300)，其具有作为一个结构起作用的至少两个单独的透镜、和光分离装置(201、301)；透镜结构(148、200、300)和光分离装置(201、301)能够使来自光源(150)的光束(152)实现以下中的至少一个：a)通过透镜结构(148、200、300)到介质(100)上，其中至少两种不同的波长被引导到介质(100)上的至少两个不同的光点，以便引起化学或物理性能中的至少一个的局部变化而在可标记涂层(230)中形成至少两个光学可检测的标记(242)，或者b)通过透镜结构(148、200、300)到介质(100)上，其中至少两种不同的波长被引导到介质(100)上的至少两个不同的光点，以便引起至少一个光学可检测的标记(242)反射光束(152)，光束(152)具有不同于适于在可标记涂层(230)中形成光学可检测的标记(242)的波长的辐射。
2.权利要求1的仪器，其中对于光学传输数据和可见图像来说，该仪器进一步包括：
传感器(157)，其被配置以便检测在光学记录介质(100)上的光学可检测的标记(242)的至少一个可读取图案，当光学记录介质(100)相对于传感器(157)运动时，该传感器(157)读取至少一个可读取图案；和
处理器(166)，传感器(157)向其发送至少一个信号，基于来自光学记录介质(100)的被传感器(157)检测的至少一个可读取图案。
3.权利要求1的仪器，其中透镜结构(148、200、300)包括作为一个结构起作用的至少三个单独的透镜。
4.权利要求1的仪器，其中至少两种不同的波长包括三个波长：405nm、650nm和780nm，每一个波长聚焦到不同的光点，每一个不同的光点具有约100纳米-约10微米的直径。
5.权利要求1的仪器，其中至少两个单独的透镜：a)通过化学粘合剂粘合在一起；b)作为一个零件制造在一起；或c)作为至少两个单独的透镜零件，彼此相邻配置。
6.权利要求1的仪器，其中在至少两种不同的波长通过透镜结构(148、200、300)前或时，光分离装置(201、301)分离至少两种不同的波长，所述至少两种不同的波长聚焦到介质(100)上的至少两个不同的光点；并且其中光分离装置(201、301)以下述方式起作用：a)作为在透镜结构(148、200、300)表面上的一系列铭刻标记，当进入透镜结构(148、200、300)时，来自光源(15)的光(152)通过所述的透镜结构(148、200、300)表面；b)作为具有在透明零件上的一系列铭刻标记的单独的结构，来自光源(150)的光(152)在进入透镜结构(148、200、300)前通过所述透明零件；或者c)以不同的光束角倾斜的至少两个单独的激光器中的至少两个，以便来自至少两个单独的激光器的光束以不同的角度穿过透镜结构(148、200、300)并且射到介质(100)上的至少两个不同的光点。
7.权利要求6的仪器，其中光分离装置(201、301)包括闪耀衍射光栅。
8.用于记录或传输光学数据和可见图像中的至少一个的一体化复消色差透镜结构(148、200、300)，其包括：
作为一个结构起作用的至少两个单独的透镜，通过其具有至少两种不同波长的至少一个光束(152)可以聚焦在光学记录介质(100)上，至少一个光束(152)来自具有至少两个单独的激光器的光源(150)；
其中至少一个光束(152)的至少两种不同的波长通过光分离装置(201、301)来分离并且同时聚焦在光学记录介质(100)上的至少两个不同光点上。
9.权利要求8的透镜结构(148、200、300)，其中至少一个光束(152)包括三个波长：405nm、650nm和780nm，每一个波长聚焦到不同的光点，每一个不同的光点具有约100纳米-约10微米的直径。
10.权利要求8的透镜结构(148、200、300)，其中至少两个单独的透镜：a)通过化学粘合剂粘合在一起；b)作为一个零件制造在一起；或c)作为至少两个单独的透镜零件，彼此相邻配置。
11.权利要求8的透镜结构(148、200、300)，其中在光束(152)通过透镜结构(148、200、300)前或时，光分离装置(201、301)将至少一个光束(152)分离成至少两种不同的波长，至少两种不同的波长聚焦到介质(100)上的至少两个不同的光点之一；并且其中光分离装置(201、301)以下述方式起作用：a)作为在透镜结构(148、200、300)表面上的一系列铭刻标记，当进入透镜结构(148、200、300)时，来自光源(150)的光(152)通过所述的透镜结构(148、200、300)表面；b)作为透明零件的具有一系列铭刻标记的单独的结构，来自光源(150)的光(152)在进入透镜结构(148、200、300)前通过所述透明零件；或者c)以不同的光束角倾斜的至少两个单独的激光器中的至少两个，以便来自至少两个单独的激光器的光束以不同的角度通过透镜结构(148、200、300)并且射到介质上的至少两个不同的光点。
12.权利要求11的透镜结构，其中光分离装置(201、301)包括闪耀衍射光栅。
13.用于i)光学记录数据或可见图像，或ii)读取光学记录的数据或可见图像中的至少一种的方法，该方法包括：
提供光源(150)，其包括至少两个单独的透镜；
提供光学记录介质(100)，其包括涂布有可标记涂层(230)的基底(220)；
提供光分离装置(201、301)以便分离从光源(150)照射的至少两种不同的波长；
提供一体化复消色差透镜结构(148、200、300)，其包括至少两个单独的透镜，以便将从光源(150)照射的至少两种不同的波长聚焦到介质(100)上；和
照射来自光源(15)的光(152)通过一体化复消色差透镜结构(148、200、300)，光分离装置(201、301)和透镜结构(148、200、300)能够使光(152)通过透镜结构(148、200、300)使得至少两种不同的波长被集中在介质(100)上的至少两个不同的光点上，以便i)引起化学或物理性能中的至少一种的局部变化而在可标记涂层(230)中形成至少两个光学可检测的标记(242)，或者ii)引起至少一个光学可检测的标记(242)反射光(152)，光(152)具有不同于适于在可标记涂层(23)中形成至少一个光学可检测的标记(242)的波长的辐射。
14.权利要求13的方法，其中透镜结构(148、200、300)包括作为一个结构起作用的至少三个单独的透镜。
15.权利要求13的方法，其中至少两种不同的波长包括三个波长：405nm，650nm和780nm，每一个波长聚焦到不同的光点，每一个不同的光点具有约100纳米-约10微米的直径。
16.权利要求13的方法，其中在至少两种不同的波长通过透镜结构(148、200、300)前或时，光分离装置(201、301)分离至少两种不同的波长，所述至少两种不同的波长聚焦到介质(100)上的至少两个不同的光点；并且其中光分离装置(201、301)是：a)在透镜结构(148、200、300)表面上的一系列铭刻标记，当进入透镜结构(148、200、300)时，来自光源(150)的光(152)通过所述的透镜结构(148、200、300)表面；b)具有在透明零件上的一系列铭刻标记的单独的结构，来自光源(150)的光(152)在进入透镜结构(148、200、300)前通过所述透明零件；或者c)以不同的光束角倾斜的至少两个单独的激光器中的至少两个，以便来自至少两个单独的激光器的光束以不同的角度穿过透镜结构(148、200、300)并且射到介质(100)上的至少两个不同的光点。
17.权利要求16的方法，其中光分离装置(201、301)包括闪耀衍射光栅。
18.权利要求13的方法，其中至少两个单独的透镜：a)通过化学粘合剂粘合在一起；b)作为一个零件制造在一起；或c)作为至少两个单独的透镜零件，彼此相邻配置。
19.权利要求13的方法，其中至少一个光学可检测的标记(242)反射光，并且其中该方法进一步包括：
通过传感器(157)检测在光学记录介质(100)上被辐射光(152)照射的至少一个光学可检测的标记(242)的至少一个可读取图案，当光学记录介质(100)相对于传感器(157)运动时，该传感器(157)读取至少一个可读取图案；和
从传感器(157)向处理器(166)发送至少一个信号，基于来自光学记录介质(100)的被传感器(157)检测的至少一个可读取图案。
20.光学数据或可见图像记录系统(170)，其包括：
光学记录介质(100)，其包括基底(220)和在基底(220)上的可标记涂层(230)；和
光源(150)，其包括至少两个单独的激光器，该光源(150)与以下相关联：一体化复消色差透镜结构(148、200、300)，其包括至少两个单独的透镜，和光分离装置(201、301)，光分离装置(201、301)和透镜结构(148、200、300)能够使光源(150)聚焦到介质(100)上，至少两种不同的波长聚焦到至少两个不同的光点，以至引起化学或物理性能中的至少一种的局部变化而在可标记涂层(230)中形成至少两个光学可检测的标记(242)。
21.权利要求20的记录系统，其中在至少两种不同的波长通过透镜结构(148、200、300)前或时，光分离装置(201、301)分离至少两种不同的波长，所述至少两种不同的波长聚焦到介质上的至少两个不同的光点；并且其中光分离装置(201、301)是：a)在透镜结构(148、200、300)表面上的一系列铭刻标记，当进入透镜结构(148、200、300)时，来自光源(150)的光(152)通过所述的透镜结构(148、200、300)表面；b)具有在透明零件上的一系列铭刻标记的单独的结构，来自光源(150)的光(152)在进入透镜结构(148、200、300)前通过所述透明零件；或者c)以不同的光束角倾斜的至少两个单独的激光器中的至少两个，以便来自至少两个单独的激光器的光束以不同的角度穿过透镜结构(148、200、300)并且射到介质(100)上的至少两个不同的光点。
22.权利要求21的记录系统，其中光分离装置(201、301)包括闪耀衍射光栅。
23.光学传输系统(170)，其包括：
光学记录介质(100)，其包括基底(220)和在基底(220)上的可标记涂层(230)，光学记录介质(100)先前已经将光学可检测的标记(242)形成在可标记涂层(230)中；
光源(150)，其包括至少两个单独的激光器，该光源(150)与以下相关联：一体化复消色差透镜结构(148、200、300)，其包括至少两个单独的透镜，和光分离装置(201、301)，光分离装置(201、301)和透镜结构(148、200、300)能够使光源(150)聚焦在介质(100)上，至少两种不同的波长聚焦到至少两个不同的光点，以便引起至少一个光学可检测的标记(242)反射来自光源(150)的光(152)，光(152)具有不同于适于在可标记涂层(230)中形成至少一个光学可检测的标记(242)的波长的辐射；
传感器(157)，其被配置以便检测被光(152)照射的至少一个光学可检测的标记(242)的至少一个可读取图案，当光学记录介质(100)相对于传感器(157)运动时，该传感器(157)读取至少一个可读取图案；
处理器(166)，传感器(157)向其发送至少一个信号，基于被传感器(157)检测的至少一个可读取图案；
分析器(168)，处理器(166)向其发送至少一个信号来分析，以便至少一个信号可以被收集并且作为数据存储；和
计算机数据库(114)，分析器(168)向其发送来自至少一个信号的数据进行收集和存储并且数据可以从其被访问。
24.权利要求23的光学传输系统，其中在至少两种不同的波长通过透镜结构(148、200、300)前或时，光分离装置(201、301)分离至少两种不同的波长，至少两种不同的波长中的每一个聚焦到介质(100)上的至少两个不同的光点；并且其中光分离装置(201、301)以下述方式起作用：a)作为在透镜结构(148、200、300)表面上的一系列铭刻标记，当进入透镜结构(148、200、300)时，来自光源(150)的光(152)通过所述的透镜结构(148、200、300)表面；b)具有在透明零件上的一系列铭刻标记的单独的结构，来自光源(150)的光(152)在进入透镜结构前通过所述透明零件；或者c)以不同的光束角倾斜的单独的激光器中的至少两个，以便来自至少两个单独的激光器的光束以不同的角度穿过透镜结构(148、200、300)并且射到介质(100)上的至少两个不同的光点。
25.权利要求24的系统，其中光分离装置(201、301)包括闪耀衍射光栅。
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