CN1218308C - 光记录介质,再现装置,以及记录与再现装置 - Google Patents

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Abstract

一种光学记录介质，它具有一个包含发光层(3)和记录层(2)的叠层结构部分(4)。光发射层(3)由受再现激光激励发射荧光的发光材料构成，而记录层(2)是由一种至少其折射率或吸收率相对于由记录光所致发光层发出光是可变的材料制成。记录层(2)设置在比发光层(3)更靠近引入再现激光的一侧。于是，在照射再现激光时，通过改变折射率或吸收率而记录在记录层上的记录信息，作为发光层(3)所发出光的光强改变，而从记录层中读取出来。此光学记录介质可以成为产生高信噪比再现信号的光学存储器。

Description

光记录介质，再现装置，以及记录与再现装置
技术领域
本发明涉及光信息记录介质，比如光盘，以及再现装置和记录与再现装置。
背景技术
光信息记录系统具有许多优点：适于用作各种类型的存储器，诸如只读存储器，一次性写入存储器和可擦写存储器等；以非接触方式记录和再现信息；易于从记录和再现装置中取出光记录介质并便于携带(光记录介质是可取出的)；可实现随机存取；并以高的记录密度进行记录和再现。而且，光信息记录系统可以实现大存储容量的廉价文件存储，因此可以广泛用于从工业应用到商业应用的许多领域。
上述的存储器类型，如ROM光存储器(只读存储器)，已经广泛用作各类光存储器，诸如数字音频盘(所谓光盘(CD))，视频光盘(所谓激光盘(LD))以及CD-ROM。
在这些只读光存储器中，信息记录凹纹(凹坑)通常以凹凸的形状或部分记录在透明基片上，在凹凸部分光学常数以对应于信息信号的图案形式被改变。然后在该记录图案上沉积诸如Al(铝)等金属材料构成的反射层。
诸如激光等再现光，从透明基片一侧照射在这样的光记录介质上，而且通过检测表现为反射光强度的记录凹纹，将再现光斑照射到的记录凹纹的存在情况识别出来，从而读出信息，即从光记录介质中再现信息。
而且，对于上述只读光存储器而言，为了保持记录容量适应于诸如数字VTR(数字视频记录带录像机)和高视觉电视(HDTV(高清晰度电视))等方面的技术进步，进一步提高只读光存储器记录密度的要求不断增加。
另一方面，从提高操作性的角度看，光存储器，即光记录介质小型化的要求也不断增加。上述这些要求，又需要进一步提高光记录介质的记录密度。
作为提高光记录介质记录密度的措施，首先考虑到的是使记录图案微小化，即减小上述记录凹纹的周期。
但是，由于再现光学系统具有衍射极限λ/(2N.A.)(λ是再现光的波长，而N.A.是光学系统物镜的数值孔径)，其光斑的直径不能再减小，如果记录凹纹的周期减小得太多，则会出现在再现光斑照射的范围内有数个记录凹纹(凹坑)彼此重叠的情况。因此，造成信息信号不能从光记录介质中再现出来的问题。
具体地讲，再现装置存在着MTF(调制传递函数)的截止空间频率，它是根据再现光学系统而确定的分辨率指数。为此，光学系统物镜的数值孔径N.A被增大，以使再现装置可以适于短周期记录凹纹的记录图案。
而且，还有人试图通过采用短波长再现光来提高再现光的衍射极限。目前，用作这种再现光的有：半导体激励YAG激光器的双高次谐波激光(波长为532nm)，或基于非线性光学晶体通过SHG(二次谐波发生)元件直接转换半导体激光器的激光所获得的双谐波激光(425nm)。而且，还有采用氮化物半导体InGaN类半导体激光器所产生的波长为400nm的蓝紫半导体激光。
尽管已经提出或制造出一种试验光盘，它为了进一步提高光盘的记录容量将多个记录层叠置起来(K.Nishiuchi，Jpn.J Appl.Phys.Vol.38，N03B，1998，page 2163)，如果各层的折射率不同，则会出现激光的多光束干涉，进而发生层间串扰(码间干扰)。而且，由于光难以在各层上聚焦，各记录层之间应该设置足够厚的近似为几十微米的透明层。且如果层数增加，则从远端层反射的光将减少，以致难以获得令人满意的S/N(信噪比)。所以，实际上，多层叠层的数量限制在几层。
从提高光学记录介质的记录密度和存储容量的角度看，有人提出有效利用荧光的光盘(如日本专利申请公开7-77028)和有效利用热致发光的光盘(如日本专利申请公开7-21587)。
而且，已经提出一种空间截止频率可以提高大约两倍的光盘，它是通过用共焦光学系统检测一种在其记录凹纹内填入荧光物质而形成微小光发射点的光盘，进而记录的信息以更高的分辨率再现出来(日本专利2904434)。
更进一步地，作为以三维方式记录信息的方法，已经提出一种多层盘，其中多个发光层间隔着透明介质叠置起来作为信息记录层(US4090031，WO98/25262)。
但是，当实现有效利用光发射的多层光盘时，出现了下述问题：
在前文提出的一次性写入光盘中，形成有发光强度低的部分，由于激光局部加热产生的热融或升华或冲蚀而形成孔洞，或者类似作用产生的热变形，或由于热分解使局部变成了发光效率较低(或不发光的)的其他产物。
而且，在用光色材料作为记录材料且有荧光颜料分散并混合其中的发光型光盘中，提出了一次性写入光盘，通过光色材料与荧光颜料之间的能量迁移可以提高其记录敏感度(日本专利2502785)。
在这些情况下，由于有机光发射层起着记录层的作用，于是出现了很难找到光学功能能达到上述目的的材料的问题，有机发光层的持续时间和寿命低下不能产生令人满意的发光效率，且其检测信号太小而不能维持足够的S/N。而且，上述光盘是不能重写的。
而且，提出了一种可重写型多层光盘，其中在有效实现非线性光学材料的双光子吸收过程而产生的可逆光化学反应的基础上，可以实现光子模式记录(US.5268862)。在此情况下，为了获得具有高峰值功率的超短脉冲，记录和再现装置的激光光源将会很贵，且由于需要光学调整，装置的体积将变大，结构将更为复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学记录介质，能够作为光盘和光学多层盘，这些盘能够从以小于再现光学系统衍射极限λ/(2N.A.)的周期形成的凹痕记录图案中产生出具有高S/N比的再现信号，并提供再现装置和记录与再现装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种光学记录介质，包括：基片；发光层；以及记录层；其中所述的发光层由被再现激光激励而发出荧光的发光材料制成，所述的记录层由至少其折射率或吸收率可以相对于记录激光所激励的发光层所发出光而改变的材料制成，所述的记录层设置在比所述的发光层更靠近引入再现激光的一侧，通过改变所述记录层的所述折射率或所述吸收率而记录的记录信息，是通过所述再现激光的辐射，作为发光强度的改变，从所述发光层读出的，一个包括所述记录层和所述发光层的层叠结构部分，在其发光层上层叠有一反射膜，以及所述发光层的厚度小于所述再现激光的波长和/或从所述发光层发出的光的波长。
根据本发明的上述光学记录介质，其中所述的发光层是由有机荧光染料制成的。
根据本发明的上述光学记录介质，其中所述的发光材料是由其中分散着有机荧光染料的聚合物制成的。
根据本发明的上述光学记录介质，其中所述记录层是由光敏有机染料制成的一次性写入层构成的。
根据本发明的上述光学记录介质，其中所述的记录层是由相变型记录材料制成的可重写记录层构成的。
根据本发明的上述光学记录介质，其中所述的记录层和所述的发光层之间夹有介质层。
本发明提供一种光学记录介质，包括：基片；发光层；以及记录层；其中所述的发光层由被再现激光激励而发出荧光的发光材料制成，所述的记录层由至少其折射率或吸收率可以相对于记录激光所激励的发光层所发出光而改变的材料制成，所述的记录层设置在比所述的发光层更靠近引入再现激光的一侧，通过改变所述记录层的所述折射率或所述吸收率而记录的记录信息，是通过所述再现激光的辐射，作为发光强度的改变，从所述发光层读出的，一个包括所述记录层和所述发光层的层叠结构部分，在其发光层上层叠有一反射膜，以及所述的记录层和所述的发光层设置在第一与第二反射膜之间，且所述第一和第二反射膜的间距选为小于所述再现激光和/或所述发光层所发出光的波长。
根据本发明的上述光学记录介质，其中至少一个所述的反射膜是由厚度小于50nm的金属薄膜或多层介质反射膜制成的。
根据本发明的上述光学记录介质，其中两个或多个包括有所述记录层和所述发光层的叠层结构部分，通过紫外固化树脂或聚合物片制成的中间透光层叠置在一起。
本发明提供一种光学记录介质，包括：基片；发光层；以及记录层；其中所述的发光层由被再现激光激励而发出荧光的发光材料制成，所述的记录层由至少其折射率或吸收率可以相对于记录激光所激励的发光层所发出光而改变的材料制成，所述的记录层设置在比所述的发光层更靠近引入再现激光的一侧，通过改变所述记录层的所述折射率或所述吸收率而记录的记录信息，是通过所述再现激光的辐射，作为发光强度的改变，从所述发光层读出的，一个包括所述记录层和所述发光层的层叠结构部分，在其发光层上层叠有一反射膜，以及两个或多个包括有所述记录层和所述发光层的叠层结构部分通过由紫外固化树脂或聚合物片构成的中间透光层而叠置在一起，并且设置在第一和第二反射膜之间。
根据本发明的上述光学记录介质，其中所述的反射膜是由多层介质反射膜制成的。
根据本发明的上述光学记录介质，其中包括所述发光层和所述记录层的所述叠层结构部分，具有一个形成在其上的厚度为10μm至177μm的透光层，且所述的记录激光和所述的再现激光是从所述透光层一侧照射的。
然后，在本发明的光记录介质中，与记录层和发光层对应的记录激光和再现激光是相同的激光，且通过选择其功率而有选择性地使用。
或者，记录激光和再现激光可以不同类的激光，如具有不同波长的激光。
本发明提供一种用于光学记录介质的再现装置，所述记录介质具有包含着发光层和记录层的叠层结构部分，所述的发光层由受再现激光激励而发出荧光的发光材料制成，所述的记录层由至少其折射率或吸收率可以随记录激光所激励的发光层所发出的光而改变的材料制成，且所述的记录层设置在比所述的发光层更靠近引入再现激光的一侧，该装置包括：
用于激励所述发光层的再现激光光源；偏振光分束器；四分之一波片；二向色反射镜；物镜；销孔；和用于检测所述发光层所发光的光电检测器，其中
所述光学记录介质的所述发光层，通过所述再现激光经由所述偏振分束器、所述四分之一波片、所述二向色反射镜和所述物镜后照射在所述光记录介质上而受到激励，通过基于所述记录层的所述折射率或所述吸收率改变的记录信息调制受到所述激励而发出的光所产生的检测光，与所述再现激光被所述的二向色反射镜分开，而且用所述光电检测器通过所述销孔以共焦检测的方式，从所述记录层中读取出所记录的信息。
本发明提供一种用于光学记录介质的记录与再现装置，所述记录介质具有包含着发光层和记录层的叠层结构部分，所述的发光层由受再现激光激励而发出荧光的发光材料制成，所述的记录层由至少其折射率或吸收率可以随记录激光所激励的发光层所发出光而改变的材料制成，且所述的记录层设置在比所述的发光层更靠近引入再现激光的一侧，所述装置包括：
产生激光用作所述记录激光和相对于记录层用作所述再现激光的激光光源；偏振光分束器；四分之一波片；二向色反射镜；物镜；销孔；和用于检测所述发光层所发光的光电检测器，其中
具有响应于记录信息受到调制的具有所需记录功率的激光，从所述激光光源经所述偏振分束器，所述四分之一波片，所述二向色反射镜，和所述物镜照射在所述光学记录介质上，以在所述光学记录介质的记录层上记录信息，
所述光学记录介质的所述发光层，通过功率低于所述记录激光的所述再现激光，从所述激光光源经由所述偏振分束器、所述四分之一波片、所述二向色反射镜和所述物镜后照射在所述激光记录介质上而受到激励，通过基于所述记录层的所述折射率或所述吸收率改变的记录信息调制受到所述激励而发出的光所产生的检测光，与所述再现激光被所述二向色反射镜分开，而且通过所述销孔用所述光电检测器，从所述记录层中读取出所记录的信息。
如上所述，在光学记录介质和再现装置或记录与再现装置中，再现的信息信号光不是基于再现激光的返回光，而是基于从发光层所发出调制光所得到的光，该发光层则是由再现激光响应于记录层中记录的信息而受到激励的。
附图说明
图1是根据本发明光学记录介质基本构成的示意性截面图；
图2是根据本发明光学记录介质基本构成的示意性截面图；
图3是解释根据本发明光学记录介质多光束干涉的参考示图；
图4是根据本发明光学记录介质一个实例的示意性截面图；
图5是有机染料发光漆的发射光谱图；
图6是根据本发明光学记录介质一个实例的示意性截面图；
图7是根据本发明光学记录介质一个实例的示意性截面图；
图8是根据本发明光学记录介质一个实例的示意性截面图；
图9是根据本发明光学记录介质一个实例的示意性截面图；
图10是根据本发明光学记录介质一个实例的示意性截面图；
图11是根据本发明再现装置或记录与再现装置的一个实例的透视图；
图12是二向色反射镜的反射特性曲线的特性图；
图13是根据本发明的记录与再现装置实例的透视图。
具体实施方式
下文将参考附图说明本发明。
图1和2表示根据本发明光学记录介质10基本构成的示意性截面图。
在图1所示的结构中，透明基片制成的基片1上形成有叠层结构部分4，该部分依次形成有记录层2和发光层3。保护膜5沉积在该叠层结构部分4的表面上。
发光层3由通过再现激光的激励产生荧光的发光材料制成。
记录层2由至少其折射率或吸收率可以随记录激光所激励的发光层3所发出光而改变的材料制成。
当在光学记录介质10上记录信息时，记录激光LW响应于记录信息受到通断调制，并经过物镜6从基片1侧照射在记录层2上，而且在记录激光扫描光学记录介质10的过程中，信息随着折射率或吸收率的改变而被记录在记录层2上。
而且，当从该光学记录介质10从读取所记录的信息时，同样地，再现激光Lr经物镜6从基片1侧扫描光学记录介质10，从发光层3产生荧光，且从该光学记录介质中读取出记录的信息，该信息表现为相对于该发射光，基于记录层2中响应于记录信息而改变的折射率或吸收率的光强改变。
在图2所示的结构中，叠层结构部分4(其中本例中发光层3和记录层2依次形成)构造在基片1上，该基片可以是透明或不透明的基片。然后，在该叠层结构部分4的表面上沉积一个厚度在10μm至177μm范围的透光层7。
然后，与图1类似，通过从该透光层7侧照射记录激光Lw和再现激光Lr，而记录和再现信息。
在上述记录激光Lw和再现激光Lr中，可以采用相同的激光，其中再现激光功率与记录激光功率相比低到已记录的信息不被扰乱的程度，或采用有不同波长的激光。
如果假设记录激光Lw和再现激光Lr有相同的波长，通过共用激光光源单元可以简化记录与再现装置。但是，如果假设记录激光Lw和再现激光Lr有不相同的波长，可以有效地避免记录层的性能被多次再现操作所损坏。尤其是，通过优化薄膜结构(每层的光学常数和厚度)，可以提高记录激光Lw在记录层中的能量吸收率，也可以降低再现激光Lr在记录层中的能量吸收率，并且提高再现激光在发光层中的吸收率。
发光层3可以包括由有机荧光颜料制成的通过真空涂镀的非晶层，或其中分散着有机荧光颜料的聚合物构成。
作为包含发光层3的材料，可以列举出如下材料。
具体地讲，其受激光谱在紫外、紫光和蓝光短波区，且其发光效率高的许多材料，而且这些材料常用于显示技术，打印技术等等(日本专利申请公开8-252882，9-115668)。
作为有机荧光材料，列举的材料是公知的有机荧光材料，它的激励光是波长在400nm附近的蓝光，即：聚苯类的材料，如蒽、9，10-联苯蒽，恶唑类材料，如POPOP(1，4-双(5-苯基)-2-恶唑苯)，二甲基POPOP以及均二苯代乙烯类材料和蒽醌类材料。
而且，列举的激光颜料材料有香豆素类颜料：香豆素4，香豆素6和香豆素7(Exciton公司：染料激光商品目录)。
进一步地，还有用作显示材料的有机EL(电致发光材料)Alq3(三-(8-羟基喹啉)铝)(Tsutsui Tetsuo：“Function Materials”1995，Vol.15，NO.8，page30)等等。
这些材料中许多材料的熔点高于150℃。所以，可以用基片保持室温条件下真空沉积的均匀非晶薄膜，来简便地构造出具有高发光效率的发光层。
此外，均匀薄膜形式的该发光层3可以按这样的方法形成：将上述有机发光材料溶解到溶剂中，如乙醇，甲醇，甲苯，二甲苯，二氯甲烷，二氯乙烷，甲基乙基酮，双丙酮醇，异丁醇，四氢呋喃，四氟丙醇，并以聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯和聚乙烯醇等作有机粘合剂，用旋涂法将其涂覆在基片1上。
从提高光学记录介质记录密度的角度出发，发光层3所发射光的波长优选地应该是短波波长。但是，当再现记录的信息时，发光层3发射的光应当与激励的激光分离开，并作为再现信号光得到检测。尽管这种分离特性取决于用于实现该分离的波长分束滤波器的分离特性，但是光谱透过率或反射率提高10％至90％大约要几十纳米，以使得荧光波长比上述波长更长。
作为记录层2，可以采用各种各样的材料，如光敏有机颜料(Nanba 0 plusE NO.196，Mar.1996，page 100)，光色材料(Irie，0 plus E NO.196，Mar.1996，page 95)，和相变记录材料(Ohta，Applied Physics，Vol. 69，NO.1，2000，page 73)。
例如，记录层2可以形成为基于光敏有机颜料的一次性写入的记录层，且光学记录介质10可以制成一次性写入的光学记录介质。
在此情况下，可以用再现激光照射记录凹痕来调制发光层3所发出光，来而读取记录的信息，该记录凹痕是作为光敏有机颜料制成的记录层2的折射率改变被记录下来的信息。此时，当对叠层膜结构中的多光束干涉进行数值计算时，作为发光强度高或低的部分的记录凹痕，通过薄膜结构的优化设计(每层的光学常数和膜厚度)被随机选出。由于多光束干涉有效地延长了有效光路的长度，即使在折射率改变很小时，仍可以得到大的调制深度。该数值计算的方法在S.Ciancalenoni et al.J.Opt.Soc.Am.B，Vol.14，NO.7，1997，和F.De.Martini et al.J.Opt.Soc.Am.B，Vol.10，NO.2，1993中有描述。
而且，记录层2可以制成由相变型记录材料构成的可重写的记录层，而光学记录介质10可以制成可重写的光学记录介质。
在该相变型光学记录中，根据预定的记录信号采用紫外光或短波可见光照射，记录层2的局部晶体状态被可逆地从非晶态改变成晶体状态，或从晶体状态改变成非晶态，从而可以使折射率或吸收系数改变。
而且在此情况下，从发光层3发出的光受到记录凹痕的调制，从而读取出记录的信息，其中该记录凹痕是基于相变层构成的记录层的折射率或吸收系数改变而形成的。
此外，如果采用与普通相变型光盘相同的擦除激光束，则可以擦除记录凹痕。如果采用具有较短晶化时间的相变记录材料，则信息可以盖写在光盘上。
在发光层3中，有关热的设计应当这样，在记录过程中记录激光的照射不会使发光层3发生热变形和热分解，而且光学信息可以以优化的功率写入或擦除。
为此，具有低导热性的介质层插在记录层2与发光层3之间，并用该介质层在记录层2与发光层3之间实现隔热效果。于是，不仅在记录模式下，而且在再现模式中，都可以防止通过激光能量在记录层中的吸收而发光层3出现温度上升的情况，而且可以防止发光层3的温度骤变(由于温度上升而使发光效率减退)。而且，当再现时，可以得到高发光效率。
另外，当记录层2由光敏有机颜料材料制成时，可以起到阻挡(遮挡)层的作用，以防止记录层2的光敏有机颜料和发光层3的荧光颜料之间相互扩散和迁移。
如果记录层2和发光层3的叠层结构部分4构成微谐振器结构，则发光层3发出的光强可以提高，并可以提高记录层2的记录敏感度。
例如，在叠层结构4上形成第一和第二反射膜，并选择第一和第二反射膜之间的间隔，使之小于再现激光或/和发光层3所发射光的波长。
采用上述结构，可以提高从发光层3发出的光强，而且可以提高信号强度和信号调制深度。
具体地，在第一和第二反射膜之间构造一个法布里-珀罗谐振腔，以便可以更为积极充分地在叠层结构部分4中实现多光束干涉。在此情况下，第一和第二反射层之间的发光层3和记录层2被用作谐振腔内的间隔层。如果该间隔层的厚度近似与光波长相同，或小于光波长，优选地近似为1/2波长和1/4波长，则可以实现所谓微谐振腔(S.Ciancalenoni et al.J.Opt.Soc.Am.B，Vol.14，NO.7，1997，p1556，和F.De.Martini et al.J.Opt.Soc.Am.B，Vol.10，NO.2，1993，page360，Yamanishi Masamichi，Applied Physics(Synthesized Report)，Vol.63，NO.9，1994，page885)。
让我们考虑一种模型，如图3所示，具有发光层13的间隔层14介于半透膜的第一和第二反射膜11和12之间。考虑光在第一和第二反射膜11和12中的内反射时，将两者放入镜象关系中，运用光波多光束干涉的经典电磁分析，发光层13发出的光即可基本得到解释。
此时，尽管发光层3发出的光是自然辐射，但是其方向性(发射光强的角分布)仍随谐振条件而改变。在谐振时，由于正交于薄膜表面方向的光强增大，所以可以提高从记录层检测到的光强变化(即提高信号调制深度)。
实际上，是根据发光层3上的激励光，来确定与发光层3发出的并由检测器接收到的光相关的参数，即再现激光吸收率，其中的检测器检测来自于再现装置中或以下再描述的记录与再现装置中光学记录介质的记录信息检测光；而该吸收率是发射光向外输出的效率，且包含了多光束干涉和由于发光层3中温度升高而引起的发光效率衰减率(温度骤变)。
为了提高发光强度和调制深度，通过优化薄膜结构，如薄膜的光学常数和膜厚度，可以使激励光(再现激光)和发射光的多光束干涉都得到实现。于是，通过改变间隔层的光学距离(间隔层的折射率，厚度)可以实现谐振条件。在本发明中，记录过程前和后改变了的有机光敏颜料层或相变型记录层的光学常数响应于复合谐振条件。在有机光敏颜料的情况下，折射率的改变主要响应于谐振条件。在相变型记录材料的情况下，吸收率的改变响应于谐振条件。
上述微谐振结构由第一和第二反射薄膜构成。当记录层2由诸如具有大吸收率的相变型记录材料构成时，由于该层的反射率高，该微谐振结构将构筑在叠层结构部分4中的起反射膜作用的记录层2和形成于发光层3上的反射膜上。
在此情况下，谐振腔是在反射膜与记录层之间间隔，即发光层3厚度，被选定为小于再现激光和发光层3所发光任何一个波长的条件下而构成的。
由于本发明的记录介质不必将谐振腔的反射率做得很高，所以反射膜由半透明反射膜构成。
这种半透明反射膜可由例如具有小于50nm厚度的金属反射膜等构成。
另外，该半透明反射膜还可以由多层介质反射膜构成。在此情况下，由于反射/透射特性可以通过膜系设计而随光波长的不同而改变，所以激励光的反射率，即再现激光可以设定得较低，而谐振腔内发光层3所发出光的反射率可以设定得较高。
如上所述，反射膜由超薄金属薄膜或多层介质反射膜构成，因而可以改善透过率。而且，可以通过改变每层所发光的波长来构造出能抑制层间串扰的光学记录介质。
根据最近的进展情况，通过增大记录与再现装置，即光学拾取器中物镜的数值孔径N.A.，减小照射激光光斑直径，和减小轨距，正不断促进着光盘密度的提高。
在此情况下，与光学记录介质的恒定倾斜有关的光斑畸变量，即所谓盘歪斜和再现信号的变劣程度变得明显起来。当再现激光从厚度例如选为1.2mm的透明基片1一侧照射时，除非采用诸如具有足够平整度并能防止变形的玻璃基板等物质作为该透明基片，否则将没有办法解决问题。
为了解决该问题，当物镜数值孔径N.A.大于0.78，并采用具有短波长激光，如350nm至450nm波长的激光时，如参考图2所作的描述，记录激光和再现激光应适宜从具有10μm至177μm厚度的透光层7一侧照射。
该透光层7可以由紫外固化树脂制成，或者用聚碳酸酯，玻璃板等等透明平板通过透明粘合层而将该透光层7形成在记录层2上。
接下来，将描述本发明光学记录介质的发明实例，但是本发明并不局限于下述发明实例。
第一实例
在此发明实例中，光学记录介质被制成一次性写入型光盘。
图4是表示光学记录介质被制成一次性写入光盘情况的示意性截面图。在此发明实例中，由光敏颜料记录层2和有机发光层3构成的叠层结构部分4被形成在基片1上，且在该叠层结构部分4的表面上形成有一个保护膜5。
该基片1由可例如具有1.2mm等厚度的聚碳酸酯基片构成，且通过注塑在其中转印和模制了导槽。
记录层2通过旋涂法涂漆而形成在基片1上，该漆(paint)中用四氟丙醇作溶剂溶解了约100nm厚的花青类有机光敏颜料。
在该记录层2上，涂有有机发光材料制成的发光层3。该有机发光材料是市售的绿色有机颜料荧光漆，该绿色有机颜料荧光漆用旋涂法沉积成约100nm厚的薄膜。
图5表示了该有机颜料荧光漆的发射光谱。当该漆受到具有407nm波长的Kr激光激励时，该漆表现出一个520nm的中心波长和一个约50nm的半宽度。
于是，在该发光层3上，通过旋涂涂覆大约100nm厚紫外固化树脂而形成有保护膜5。
在旋涂沉积完各层之后，立即在60℃恒温槽中对产品干燥1小时。
第二发明实例
在此发明实例中，光学记录介质被制成可重写的光盘。
图6是表示该可重写光盘的示意性截面图。
在此发明实例中，与前述类似，在厚度可为1.2mm并通过注塑转印和模制有导槽的聚碳酸酯基片1上，形成一包括相变型记录层2和有机发光层3的叠层结构部分4。在该叠层结构部分4上，形成有反射膜7和保护膜5。
该相变型记录层2具有多层结构，它包括膜厚为30nm的ZnS-SiO2，膜厚为10nm的Ge2Sb2Te5，膜厚为40nm的ZnS-SiO2。这些ZnS-SiO2和Ge2Sb2Te5是用ZnS-SiO2和Ge2Sb2Te5合金靶的烧结靶通过RF(射频溅射)而沉积的。
在每一层形成的过程中，通过调节排气系统的阀门来调节Ar工作气体流速，其方式是：让溅射气压达到3mTorr，RF电源的电功率选定为30W，且生长速率为5nm/分钟。而且，为了保持均匀的膜厚度，要转动基片(基片作公转)。
之后，沉积有机发光层3。在沉积有机发光层3时，用具有两个蒸镀源的真空镀膜机，通过共蒸沉积Alq3(三-(8-羟基喹啉)铝)和香豆素6(Excition公司制造)，同时在30∶1的蒸镜速率下转动基片，来沉积出厚度100nm的有机发光层3。接着，通过直流溅射沉积厚度为80nm的铝薄膜作为反射膜7。期间，气压为3mTorr，所用的电功率为20W。
在该反射膜7上，用与第一发明实例相同的旋涂法最后沉积一层保护膜5。
第三发明实例
在此发明实例中，光学记录介质被制成为可重写光盘，其中一介质隔热膜夹在记录层2与发光层3之间。
图7是表示第三发明实例可重写光盘的示意性截面图。
在此发明实例中，与上述第二发明实例相似，在基片1上形成相似的相变型记录层2。然后，SiO2制成的隔热介质层8被形成在记录层2上。然后，通过经由该介质层8在记录层2上沉积与第二发明实例相似的有机绝缘层发光层3，而构造出叠层结构部分4。然后，在该叠层结构部分4上形成上述保护层5。
第四发明实例
在此发明实例中，光学记录介质被制成为可重写光盘，且其叠层结构部分形成为一个微谐振腔。
图8是表示本发明实例光盘一个例子的示意性截面图。
在此发明实例中，光盘包括基片1，其上沉积有半透膜反射膜制成的第一反射膜11，相变型记录层2，有机发光层3，第二反射膜12和保护膜5。
基片1由聚碳酸酯基片构成，例如厚度可为1.2mm，且其中经注塑而转印和模制有导槽。在该基片1上，用高纯银靶通过直流溅射沉积一层厚度为20nm的半透膜反射膜11。在该半透膜反射膜11上沉积具有与第二发明实例方案类似结构的记录层2。
然后，在该记录层2上沉积具有100nm厚度的有机发光层3。该有机发光材料采用这样的材料，其中10mg的硫氰酸铵粉末(Exciton公司制造)溶解在丙烯酰类紫外固化树脂和50ml乙醇中，然后充分搅拌。前述的有机发光材料不限于上述一种。尤其是，前述的有机发光材料可以采用这样一种：其中各种颜料诸如二苯蒽，香豆素4，香豆素6，香豆素7，若丹明B，以大约10cps的粘度分散到PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)中。
然后，用高纯银靶通过直流溅射，来沉积厚度为50nm由半透明反射膜构成的第二反射膜12。之后，在该第二反射膜12上沉积与前述的一种类似的保护膜5。
第五发明实例
在此发明实例中，光学记录介质具有一次性写入多层结构。图9是表示基于本方案的光盘实例的示意性截面图。在本发明实例中，光学记录介质具有第一和第二信息记录层21和22彼此叠置的多层结构，在其中一个反射膜7形成在具有至少一个记录层2和一个发光层3的叠层结构部分4上。
在此发明实例中，与第一发明实例中所述的相似的光敏颜料记录层2和有机发光层3被沉积在基片1上。然后，在该有机发光层3上，通过离子束溅射沉积该反射膜7，该反射膜具有基于中心设计波长(λ0)为560nm，且其光学膜厚(折射×膜厚)为四分之一波长(λ0/4)的SiO2和TiO2交替叠层结构的多层介质反射膜系。
在由聚合物片构成的中间透光层9，如50μm厚的具有类似于基片1的导槽的聚碳酸酯片，用粘合剂粘到该反射膜7的侧面之后，用与第一信息记录层21类似的方法形成第二信息记录层22，再用直流溅射将30nm厚度的Al膜沉积在第二信息记录层22上，由此在该第二信息记录层22上沉积出反射膜7。
然后在该反射膜7上沉积紫外固化树脂保护膜5。
第六发明实例
在此发明实例中，光学记录介质具有可重写型微谐振腔多层结构。图10是表示具有这种结构的光盘实例的示意截面图。
而且在本发明实例中，光盘具有带有叠层结构部分4的第一和第二信息记录层21和22的叠层结构，这些叠层结构部分4每一个都有微谐振腔的设计。
在此发明实例中，与上述第四发明实例类似，在基片1上，形成一个第一信息记录层21，在该记录层21上沉积基于高纯Ag半透明反射膜的第一反射膜11，基于相变型记录层的记录层2，基于蒸汽沉积的有机发光层3和基于高纯Ag半透明反射膜的第二反射膜12。类似于第五发明实例的相似中间透光层粘合在第一信息记录层21上。然后，在第一信息记录层21上，形成第二信息记录层22，在该第二记录层22上沉积基于高纯Ag半透明反射膜的第一反射膜11，基于相变型记录层的记录层2，基于蒸汽沉积的有机发光层3和基于高纯Ag半透明反射膜的第二反射膜12。
然后，基于紫外固化树脂的保护层5沉积在第二信息记录层22上。
第七发明实例
在此发明实例中，光学记录介质具有与图10所示的上述第六发明实例相似设计的同时，保护膜5被聚碳酸酯片制成的透光层17代替，其厚度在10μm至177μm的范围，如100μm。
然后，根据本发明实例，记录激光Lw和再现激光Lr从透光层17一侧照射在该光学记录介质10上，如图10中点划线所示的。
记录与再现光学系统中数值孔径为0.85的物镜6用在此处。由于透光层15的小厚度100μm，故可得到足够大的容差，如光学记录介质10的歪斜。
用具有与记录激光相似波长的再现激光，可以从上述本发明的光学记录介质10中再现出记录的信息，其功率可以进行稳定的伺服控制，且其功率在物镜6以衍射极限的光斑直径扫描光学记录介质的同时足够的低。
只有当被再现激光照射的那部分发光层2受到激励时，才发射光，即来自发光层2的荧光，而且可以看作是基本为点光源所发出的光。因此，用于从光学记录介质中获取再现信号的荧光透过物镜，并基本会聚为平行光束。随着物镜数值孔径N.A.的提高，可以减小发光层3的激励光即再现激光的光斑直径，使得记录密度提高且光学聚焦效率提高，从而可以获取到大的再现信号。进而，可以获得提高信噪比的效果。
图11表示了本发明一个实施例再现装置的示意性结构。如图11所示，在该实施例中，该再现装置包括：短波长的，如约400nm的半导体激光器制成的激光光源31，准直透镜32，偏振分束器33，四分之一波片34，二向色反射镜35，具有根据光源波长优化设计的高数值孔径的物镜36，滤色片37，准直透镜38，视需要而设的销孔，诸如PIN光电二极管或雪崩光电二极管等用于检测发光层3所发光的光电检测器40，柱透镜43，准直透镜41和诸如光电二极管等用于检测激光的光电检测器42。
偏振分束器33具有通过再现激光的线偏振光而反射圆偏振光的结构。
二向色反射镜35具有在400nm附近呈现低反射率，而在大于450nm的波长范围呈现高反射率的特性，如图12所示，该图表示出二向色反射镜35的反射特性。尤其是，二向色反射镜35具有透过激光光源发出的激光，而反射光学记录介质10的发光层所发出光的特性。
滤色片37具有透过发光层3所发出光，而阻断其他波长激光的特性。
用这种结构，可以再现出记录在光学记录介质10中的信号。当从光学记录介质中再现记录的信号时，在转动光学记录介质10，例如光盘的同时，来自激光光源31半导体激光器的线偏振光的再现激光Lr，由准直透镜32准直为平行激光束，透过偏振分束器32，再被四分之一波片34改变成圆偏振光，透过二向色反射镜35，由具有高数值孔径的物镜聚焦到衍射极限，从而照射到光学记录介质10上。当发光层3受到这种激光照射而被激励时，从该发光层3发出的光可被视为点光源。
该发光层3发出光的光强受到与记录层2所记录信息对应的记录凹痕的调制，再被物镜36变成平行激光束，经二向色反射镜反射并通过滤色片(锐截止滤光片)37、准直透镜38和销孔39被引入到光电检测器40，从而得到再现信号。
同时，引入到二向色反射镜35的激励光，即再现激光没有被二向色反射镜所反射，而透过了该镜。当该二向色反射镜35由多层介质膜构成时，它可以将激励光的反射率抑制在1％以下。此外，该激励光进一步由滤色片(锐截止滤光片)37阻断至10-4％，从而可避免将其引入到光电检测器40中。
为检测共焦，需要销孔39，而且可以实现超分辨率的效果，改进再现的空间分辨率。本实施例的再现装置还可以实现普通的再现，且在此情况下，可以省略销孔39。
另一方面，从光学记录介质10反射回来的激光(激励光)透过二向色反射镜35，由四分之一波片34变成线偏振光，由偏振分束器33反射并由准直透镜41会聚在光电检测器42上，进而可以检测到该激光。
如上所述，根据本发明，由于象现有技术那样，利用激光的返回光(反射光)从导槽和光学记录介质的寻址信号记录部分可以检测到聚焦误差信号和循轨误差信号，因此该再现装置可以容易地利用现有技术的光盘伺服技术。
图13是根据本发明记录与再现装置的示意性透视图。
如图13所示，本发明的记录与再现装置可以用其激光光源31，如半导体激光器同时作为再现激光光源和记录激光光源，由此构成记录与再现装置。波长例如为780nm的半导体等激光器可用作记录激光光源44，它还包括准直透镜45和二向色反射镜46。该二向色反射镜46使来自波长为400nm的半导体激光器再现激光光源31的激光束透过，反射记录激光光源44发出激光束，并合成上述两束激光。
在此情况下，聚焦和循轨伺服信号可以从记录激光光源44或再现激光光源31返回光中的任伺一个里获取。
在图13中，与图11相同的元件和部分用相同的标号标记，所以不必再作说明。
此外，当光学记录介质10具有多层信息记录层结构时，如图9和10所示，记录和再现信息记录层可以通过驱动具有音圈装置的执行器来选择，如在用聚焦误差信号的调整下精确地移动物镜。
根据本发明的上述装置，由于该装置具有共焦检测结构，如“超分辨率光学”(Kawada Satoshi编，Gakkai Shuppan Center出版)中描述的，没有再现光学系统的λ/2N衍射极限的限制，可以从以更短周期形成的凹痕记录图案中，以高信噪比获取再现信号。
而且，由于进行共焦检测，使得深度方向的分辨率也提高了，如图9所示的例子，当光学记录介质具有由通过中间透明层9叠置多个信息记录层4而成的结构时，记录信息可以在不增加各个信息记录层之间串扰的条件再现出来。因此，可以达到中间透光层膜厚度能降低到小于例如10μm的效果。
如上所述，根据本发明的光学记录介质，在本发明的再现装置或记录与再现装置中，已经从光学记录介质读取了记录信息的信号光，即该再现信号光和再现激光(激励光)，可以用二向色反射镜以高的波长选择性使之彼此分离开。尤其是，只有该再现信号可以被引入到光电检测器40中，引起噪声的的再现激光可以被有效地排除，且只有从记录层2的记录凹痕获取的再现信号可以受到检测，因此可容易地实现高的信噪比。
尽管主要的噪声参数是各个记录凹痕尺寸和发光效率的波动所引起的盘噪声、检测系统的散射噪声和放大器的热噪声，根据本发明由于检测光的强度可以提高，所以实际中检测系统的噪声足可以抑制到很小。
另一方面，在传统的光学存储器中，由于再现光利用的是采用象激光等相干光，检测反射光强度和相位的改变的再现原理，如果再现光有一点儿返回的光，这些返回光都会影响检测信号的强度。所以，难以得到高的信噪比。
而且，在使用本发明的光学记录介质时，由于从发光层3发出的荧光不需用作伺服信号，可以足够提高对比度。通过主动地利用多光束干涉效应，使基本全部除去发光强度设定得很低的部分处所发出光量成为可能。
在本发明的上述光学记录介质中，由于记录层构成的光学记录部分和发光层构成的发光部分是独立形成的，且功能独立，所以选择材料的自由度增大了。
所以，可以容易地制造记录密度高的高可靠性的光学记录介质。
而且，有机荧光颜料可以容易地选择随机发射光谱，且可以获得低成本高产量的发光层。
而且，由于上述相变记录层结构的光学记录介质，不是基于所谓双光子吸收过程的光学记录，因此可以构造出能简便记录和再现信息的光学记录介质，即用一束激光的强度调制即可容易地重现信息，同时采用一个激光光源部分，如半导体激光器。
由于光学记录介质形成了一个微谐振腔结构，使得提高发光信号和信号调制深度成为可能。因此，可提高信噪比S/N，进而提高光学记录介质的记录密度。
根据本发明具有多个信息记录层结构的光学记录介质，不需要折射率的匹配，通过较薄的紫外化树脂层或聚合物片，可以容易地实现记录层之间没有串扰的光学记录介质。
而且，由于光学记录介质具有微谐振腔结构的多层信息记录结构，故基于每个发光层所发出光的再现信号光可以在不变劣每个记录层发光信号的条件下被检测出来。以此，可以提高记录信息的容量。
此外，由于与目标发光波长匹配且没有光学损耗的谐振腔反射镜，可以使用多层介质反射膜构成，故能减小激励光的能量损耗。因此，当使用多层盘时，激励光的能量可以均匀地分布在每个记录层中。
如上所述，根据本发明的光学记录介质，作为再现信号光的发射光强可以得到提高，可实现高信噪比和高记录密度。于是，可以制造出高可靠性的可重写光学记录介质，其中组成光学记录介质的材料选择自由度提高了，且记录密度提高了。
而且，在具有多层信息记录层结构的光学记录介质中，记录层间的串扰可以得到避免。
更进一步，采用本发明光学记录介质的本发明再现装置，可以用二向色反射镜和滤色片可靠地得到低噪声的再现信号，即高信噪比。
参考附图描述了本发明优选的实施例，应当理解本发明不局限于这些具体实施例，本领域普通技术人员不脱离所附权利要求书限定的本发明主旨和范围作出的各种变化和修改都在本申请中有效。

Claims (14)

1.一种光学记录介质，包括：
基片；
发光层；以及
记录层；其中
所述的发光层由被再现激光激励而发出荧光的发光材料制成，
所述的记录层由至少其折射率或吸收率可以相对于记录激光所激励的发光层所发出光而改变的材料制成，
所述的记录层设置在比所述的发光层更靠近引入再现激光的一侧，
通过改变所述记录层的所述折射率或所述吸收率而记录的记录信息，是通过所述再现激光的辐射，作为发光强度的改变，从所述发光层读出的，
一个包括所述记录层和所述发光层的层叠结构部分，在其发光层上层叠有一反射膜，以及
所述发光层的厚度小于所述再现激光的波长和/或从所述发光层发出的光的波长。
2.根据权利要求1的光学记录介质，其中所述的发光层是由有机荧光染料制成的。
3.根据权利要求1的光学记录介质，其中所述的发光材料是由其中分散着有机荧光染料的聚合物制成的。
4.根据权利要求1的光学记录介质，其中所述记录层是由光敏有机染料制成的一次性写入层构成的。
5.根据权利要求1的光学记录介质，其中所述的记录层是由相变型记录材料制成的可重写记录层构成的。
6.根据权利要求1的光学记录介质，其中所述的记录层和所述的发光层之间夹有介质层。
7.一种光学记录介质，包括：
基片；
发光层；以及
记录层；其中
所述的发光层由被再现激光激励而发出荧光的发光材料制成，
所述的记录层由至少其折射率或吸收率可以相对于记录激光所激励的发光层所发出光而改变的材料制成，
所述的记录层设置在比所述的发光层更靠近引入再现激光的一侧，
通过改变所述记录层的所述折射率或所述吸收率而记录的记录信息，是通过所述再现激光的辐射，作为发光强度的改变，从所述发光层读出的，
一个包括所述记录层和所述发光层的层叠结构部分，在其发光层上层叠有一反射膜，以及
所述的记录层和所述的发光层设置在第一与第二反射膜之间，且所述第一和第二反射膜的间距选为小于所述再现激光和/或所述发光层所发出光的波长。
8.根据权利要求7的光学记录介质，其中至少一个所述的反射膜是由厚度小于50nm的金属薄膜或多层介质反射膜制成的。
9.根据权利要求1的光学记录介质，其中两个或多个包括有所述记录层和所述发光层的叠层结构部分，通过紫外固化树脂或聚合物片制成的中间透光层叠置在一起。
10一种光学记录介质，包括：
基片；
发光层；以及
记录层；其中
所述的发光层由被再现激光激励而发出荧光的发光材料制成，
所述的记录层由至少其折射率或吸收率可以相对于记录激光所激励的发光层所发出光而改变的材料制成，
所述的记录层设置在比所述的发光层更靠近引入再现激光的一侧，
通过改变所述记录层的所述折射率或所述吸收率而记录的记录信息，是通过所述再现激光的辐射，作为发光强度的改变，从所述发光层读出的，
一个包括所述记录层和所述发光层的层叠结构部分，在其发光层上层叠有一反射膜，以及
两个或多个包括有所述记录层和所述发光层的叠层结构部分通过由紫外固化树脂或聚合物片构成的中间透光层而叠置在一起，并且设置在第一和第二反射膜之间。
11.根据权利要求10的光学记录介质，其中所述的反射膜是由多层介质反射膜制成的。
12.根据权利要求1的光学记录介质，其中包括所述发光层和所述记录层的所述叠层结构部分，具有一个形成在其上的厚度为10μm至177μm的透光层，且所述的记录激光和所述的再现激光是从所述透光层一侧照射的。
13.一种用于光学记录介质的再现装置，所述记录介质具有包含着发光层和记录层的叠层结构部分，所述的发光层由受再现激光激励而发出荧光的发光材料制成，所述的记录层由至少其折射率或吸收率可以随记录激光所激励的发光层所发出的光而改变的材料制成，且所述的记录层设置在比所述的发光层更靠近引入再现激光的一侧，该装置包括：
用于激励所述发光层的再现激光光源；偏振光分束器；四分之一波片；二向色反射镜；物镜；销孔；和用于检测所述发光层所发光的光电检测器，其中
所述光学记录介质的所述发光层，通过所述再现激光经由所述偏振分束器、所述四分之一波片、所述二向色反射镜和所述物镜后照射在所述光记录介质上而受到激励，通过基于所述记录层的所述折射率或所述吸收率改变的记录信息调制受到所述激励而发出的光所产生的检测光，与所述再现激光被所述的二向色反射镜分开，而且用所述光电检测器通过所述销孔以共焦检测的方式，从所述记录层中读取出所记录的信息。
14.一种用于光学记录介质的记录与再现装置，所述记录介质具有包含着发光层和记录层的叠层结构部分，所述的发光层由受再现激光激励而发出荧光的发光材料制成，所述的记录层由至少其折射率或吸收率可以随记录激光所激励的发光层所发出光而改变的材料制成，且所述的记录层设置在比所述的发光层更靠近引入再现激光的一侧，所述装置包括：
产生激光用作所述记录激光和相对于记录层用作所述再现激光的激光光源；偏振光分束器；四分之一波片；二向色反射镜；物镜；销孔；和用于检测所述发光层所发光的光电检测器，其中
具有响应于记录信息受到调制的具有所需记录功率的激光，从所述激光光源经所述偏振分束器，所述四分之一波片，所述二向色反射镜，和所述物镜照射在所述光学记录介质上，以在所述光学记录介质的记录层上记录信息，
所述光学记录介质的所述发光层，通过功率低于所述记录激光的所述再现激光，从所述激光光源经由所述偏振分束器、所述四分之一波片、所述二向色反射镜和所述物镜后照射在所述激光记录介质上而受到激励，通过基于所述记录层的所述折射率或所述吸收率改变的记录信息调制受到所述激励而发出的光所产生的检测光，与所述再现激光被所述二向色反射镜分开，而且通过所述销孔用所述光电检测器，从所述记录层中读取出所记录的信息。
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