CN1459101A

CN1459101A - 光盘

Info

Publication number: CN1459101A
Application number: CN02800622A
Authority: CN
Inventors: 山崎刚; 山本健二; 柏木俊行
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-11-26
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: US20030161256A1; EP1369858A1; CN1199168C; US20060007844A1; WO2002075732A1; JPWO2002075732A1; TW569210B; HK1062351A1; KR20030005344A

Abstract

一种光盘，包括：一个衬底和依次层叠在衬底上的至少一个记录层及透光层，光束经透光层施加到记录层上，由此记录和/或再现数据。透光层由至少两个不同材料的层叠材料层组成，两材料层有不同的折射率。盘被设计成把用于聚焦记录和/或再现数据的光束的物镜导致的球差设置为一个接近最小值的值。

Description

光盘

技术领域

本发明涉及一种具有一个透光层的光盘，数据信号通过透光层记录在光盘上，并从所述光盘将记录的数据信号再现。

背景技术

迄今使用的光盘每个包括一个记录层和一个反射层等，它们彼此层叠在衬底上。光束施加到光盘的记录层上，由此在光盘上记录数据信号。对该记录层施加另一光束，从而再现记录在记录层上的数据信号。需要增大光盘的记录密度，从而可以在每个光盘上记录尽可能多的数据。为满足这种需求已提出了多种技术。

光盘的记录密度、即每张盘上存储容量的增大可以通过一些方法实现。一种方法是缩短从光源施加的用于把数据信号记录到光盘上的光束波长以及用于从光盘上再现数据信号而施加的光束波长。另一种方法是增大物镜的数值孔径(NA)，由此减小形成在焦平面上的光斑大小，其中物镜是用于把光源发出的光束聚焦到光盘的信号记录层上。

例如对于CD(密集盘，光盘的一种类型)，施加一束波长为780nm的光束以从CD上读取数据信号，并且采用数值孔径(NA)为0.45的物镜。由此把每个CD的存储容量增大到650MB。对于DVD-ROM(数字通用盘只读存储器)，施加一束波长为650nm的光束并使用数值孔径(NA)为0.6的物镜，每个DVD-ROM的存储容量增大到4.7GB。

至此，申请人提出了这样一种光盘：当经过具有较大数值孔径(NA)的物镜施加短波长光束时，可以高密度地记录数据。此光盘有一个透光层或薄覆盖层。该光束首先施加到透光层上，由此在光盘上记录数据或从光盘上再现数据。更精确地说，经数值孔径(NA)大于0.78的物镜对光盘施加波长短于450nm的光束。因此该光盘可以储存22GB或更大量的数据。

当对任何一个光盘施加光束以在其上记录信号或从其上再现信号时，需要把光束聚焦到光盘上时出现的球差降到最小。为此目的，物镜和光盘的设计要依据它们的光学特性。

更具体的说，根据将光束聚焦到光盘上的物镜的光学特性优化光盘透光层的折射率和厚度。此措施尽可能地减小了对光盘施加光束时发生的球差。换言之，将透光层的折射率和厚度设置成把物镜导致的球差减到最小的值。

考虑这样一种光盘，该光盘有一个记录层和一个覆盖记录层的透光层，短波长光束经大数值孔径(NA)的物镜施加到该光盘上，高密度地记录数据并再现数据。因为物镜有较大的数值孔径(NA)，所以如果透光层的折射率不同于将把球差减到最小的介质的理想折射率，则聚焦到光盘记录层上的任何光束都将存在球差。(以下将把理想折射率称作“物镜的设计折射率”)

因此，需要透光层的折射率变为物镜的设计折射率。但改变透光层的折射率是非常困难的，因为折射率对于透光层的材料是特有的。

透光层可以由单种材料制成。在此情况下，材料的折射率决定透光层的折射率。因此需要搜索一种折射率与物镜的设计折射率一致的材料。这不是一种实际可行的方法。会存在这样一种材料，由于它的其它的物理特性如机械强度而不能被选择和使用。如果选取的材料有其它的理想特性，则其折射率可能不同于物镜的设计折射率。如果仅调节透光层的厚度，则球差不能被减到最小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有透光层的光盘，透光层的折射率可以很容易的被调节到物镜的设计折射率，由此极大地减小球差。

为了达到该目的，根据本发明的光盘包括一个衬底和依次层叠在衬底上的至少一个记录层及透光层，光束经透光层施加到记录层上，由此记录和/或再现数据。透光层由至少两个不同材料的层叠材料层组成，一层位于另一层之上，具有不同的折射率，并被设计成把用于聚焦记录和/或再现数据的光束的物镜导致的球差设置为一个接近最小值的值。

在本发明由此构成的光盘中，透光层由至少两个具有不同折射率的材料层组成。透光层总的折射率由材料层的材料折射率决定。因此可以通过利用理想的材料作为材料层或通过调节材料层的厚度使透光层的折射率接近物镜应有的折射率(即物镜的设计折射率)。这使得能够将球差减到最小。

因此，与只用一层制作的情形相比，可以从多种材料中选择透光层的材料。

通过下面联系附图对本发明实施例的详细描述，本发明的其它目的和优点将变得更佳清晰。

附图说明

图1是根据本发明的光盘截面图；

图2是表示球差与厚度为100μm的透光层折射率之间的关系的曲线；

图3是表示透光层由单层组成时的厚度与折射率之间关系的曲线；

图4是表示由聚碳酸酯膜制作的层厚度与由压敏粘接层制作的层厚度之间的关系曲线；和

图5是表示聚碳酸酯膜的厚度和球差之间的关系曲线。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明的光盘进行描述。

如图1所示，根据本发明的光盘1包括一个衬底2、一个反射层3、一个记录层4和一个透光层5。层3、4和5依次层叠在衬底2上。光束经透光层5施加到记录层4上，从而在记录层4上记录数据信号并从记录层4上再现数据信号。

衬底2由一种树脂如聚碳酸酯或非晶聚烯烃树脂制成。衬底2的厚度为0.3mm或更厚。

反射层3设置在记录层4的背面以反射施加到其上的光束。层3例如由Al或Al合金制成。

记录层4是在其上记录数据信号的层。在此实施例中，层4由反射率变化并因此可以记录数据信号的相变材料制作。可以由任何理想的相变材料制作。此种材料的例子有Ge-Sb-Te，Ag-In-Sb-Te等。记录层4不一定由相变材料制作，可以由基于有机染料的记录材料、磁光材料等制作。

透光层5保护反射层3和记录层4。从记录/再现设备发出的光束施加到透光层5，在记录层4上记录数据信号并从记录层上再现数据信号。由此施加的光束穿过透光层5并聚焦到记录层4上。透光层5由材料层6和7组成。第二材料层7位于第一材料层6上。第一材料层6和第二材料层7折射率不同。因此，组合在一起的材料层6和7的折射率决定透光层5的折射率。透光层5的折射率之值是一个接近可以把球差减到最小的折射率值。

例如，透光层有一个最佳折射率值或有一个基于记录/再现设备中设置的物镜的设计的设计折射率，它将球差减到最小。

如前面所指出的，根据本发明的光盘的透光层5由两层组成。这两层中的一层、即第一材料层6或第二材料层7由一种折射率高于其它材料(低折射率材料)层折射率的材料(高折射率材料)制成。因此，总的透光层5显示出一种处于第一和第二材料层6和7折射率之间的折射率。如果调节材料层6和7的折射率和厚度，就可以把层5的折射率设置成一个接近设计折射率的值。

下面将解释设计折射率、高折射率材料和低折射率材料。如图2所示，球差随透光层5折射率的变化而改变。球差在一个特定的折射率(在此情形中为1.6)处减到最小。此折射率被称作“设计折射率”。

落在图2所示区域A中的任何具有高于设计折射率的折射率的材料被称作“高折射率材料”。落在图2所示区域B中的任何具有低于设计折射率的折射率的材料被称作“低折射率材料”。

如上所述，透光层5是一种两层组件，由第一材料层6和第二材料层7组成。具有不同折射率的两个材料层结合提供一个显示特定折射率的层。由此确定的透光层5的折射率接近用于将球差减到最小的值。这样，光盘1的透光层5可以具有将球差减到最小值的折射率。因为透光层5的折射率可以很好地与组合在记录/再现设备中的透镜的设计相符，所以经透光层5施加的光束经受一球差但很小。

在本发明的光盘1中，第一材料层6由低折射率材料制成，而第二材料层7由高折射率材料制成。例如UV树脂、压敏粘结剂等可以作为低折射率材料。聚碳酸酯膜等例如可以作为高折射率材料。

在本发明的光盘1中，将第一和第二材料层6和7的厚度调节成具有进一步减小球差的最佳厚度比。换种说法，希望第一和第二材料层6和7具有最佳厚度，以便将透光层5导致的球差减到最小。

下面将参考一些例子解释第一材料层6的最佳厚度和第二材料层7的最佳厚度。

第一个例子是一个包括透光层5的光盘1，透光层5的厚度为100μm并具有1.60的折射率。第一材料层6由压敏粘结剂(商标名：DVD8310，由Nitto Denko Co.，Ltd.制造，折射率为1.482)制成。第二材料层7由聚碳酸酯(商标名：C-1400，由Teijin Co.，Ltd.制造，折射率为1.615)膜制成。本发明人研究发现了第一和第二层6和7每一层的最佳厚度。注意，设置在记录/再现设备中的透镜具有0.85的NA。

首先本发明人利用光学设计计算程序(CODE V；U.S.Optical ReaserchAssociate)进行计算，确定了光盘透光层的折射率和厚度之间的关系。应该注意，光盘的透光层由单层组成。

假设如果折射率、即参考折射率为1.6并且透光层5为100μm厚即消除了球差(减小到0)。然后，如果透光层5的折射率改变，透光层5必须具有的将球差减到最小的的厚度偏离100μm，这从图3中可以看出。如图2所示，最小点的球差不为零。折射率和设计折射率之差越大，球差越显著。在图3中，横坐标表示折射率，而纵坐标表示将球差减到最小透光层必须具有的厚度。在图2中，横坐标表示折射率，纵坐标表示最小球差。

接下来，本发明人利用光学设计计算程序对由第一和第二材料层6和7组成的透光层5进行计算。计算的目的在于确定第一材料层6应该是怎样的薄厚、从而在第二材料层7的厚度变化时将球差减到最小。注意，参考折射率(设计折射率)设定为1.6，透光层5厚度为100μm。

第二材料层7由聚碳酸酯膜制成，其折射率为1.615，所具有的厚度范围为50μm～100μm。因此，只需要改变第一材料层6的厚度，该层由折射率为1.842的压敏粘合剂制成，如图4所示，以便使透光层5的总厚度未100μm。在图4中，横坐标表示聚碳酸酯膜(即第二材料层7)，纵坐标表示压敏粘合剂层(即第一材料层6)的厚度。

图5表示聚碳酸酯膜的厚度和球差之间的关系曲线。

本发明人发现，当由聚碳酸酯膜制成的第二材料层7和由压敏粘合剂制成的第一材料层6的厚度分别是90μm和10μm时，透光层5的球差减小到零。在图5中，横坐标表示聚碳酸酯膜(即第二材料层)的厚度，纵坐标表示球差。

即，可以通过改变由折射率超过1.6的高折射率材料制成的第二材料层7的厚度并通过合并第二材料层7与由折射率小于1.6的低折射率材料制成的第一材料层6大大地减小球差。可以通过调节第一材料层6及第二材料层7的厚度来消除球差(或将球差减小为零)。

如上所述，本发明的光盘1有一个由两层、即折射率不同的第一和第二材料层6和7组成的透光层5。这些材料层6和7的折射率决定透光层5的折射率。因此，光盘1的透光层5可以有一个接近将球差减到最小值的折射率。这意味着透光层5有一个与组合到记录/再现装置中的透镜设计值一致的折射率。这减小了经透光层5施加到记录层4上的光的球差。

在根据本发明的光盘1中，透光层5的折射率由具有不同折射率并构成层5的两种材料的限定。换言之，透光层5的折射率由两种材料的折射率决定。因此，比只用一层制成层5的情形，透光层5的材料可以选自多种材料。

另外，在本发明的光盘1中，调节第一和第二材料层6和7的厚度以实现厚度的最佳比。这有助于减小经透光层5施加到记录层4上的光的球差。因此，即使透光层5有一个偏离设计值的厚度，根据本发明的光盘1也可以实现球差的充分减小。

在上述实施例中，透光层由具有不同折射率的两层不同材料组成。无需赘述，透光层可以由彼此层叠的三层或多层组成。在此情况下，该层也可以由低折射率材料和高折射率材料制成，由此可以减小在透光层的球差。在由三层或多层构成透光层的情况下，也可以调节彼此贴着得层的厚度，以便将整个透光层的球差减到最小。

上述实施例是一个具有由相变材料制成的记录层4的光盘1。但是，本发明可以应用到记录层由非相变材料制成的各种光盘，即每个上的反射层直接设置到衬底上的光盘。

根据本发明的光盘有一个由两层或多层彼此层叠的具有不同折射率的材料制成的透光层。这些层的折射率限定整个透光层的折射率。透光层的折射率设置成将把球差减到最小的一个值。即透光层有一个接近把球差减到最小的折射率。因此，透光层可以有一个与设置在记录/再现设备中的透镜设计值一致的折射率。这样把经透光层施加到记录层上的光的球差减到最小。

在根据本发明的光盘中，透光层的折射率通过由低折射率材料和高折射率材料制成的结构层决定。即组合不同折射率的两种材料以限定整个透光层的折射率。因此，比起只用一层制成层5的情形，根据本发明的透光层可以由选自更多的多种材料制成。

Claims

1.一种光盘，包括：一个衬底和依次层叠在衬底上的至少一个记录层及透光层，光束经透光层施加到记录层上，由此记录和/或再现数据，

其特征在于透光层由至少两个不同材料的层组成，一层位于另一层之上，两材料层具有不同的折射率，并被设计成把用于聚焦记录和/或再现数据的光束的物镜导致的球差设置为一个接近最小值的值。

2.如权利要求1所述的光盘，其特征在于至少有一个材料层具有高于物镜设计折射率的折射率，至少另一个材料层具有低于所述的至少一个材料层折射率的折射率，把所述的至少一个材料层和另一个材料层组合起来，将物镜导致的球差减为最小。

3.如权利要求2所述的光盘，其特征在于所述材料层构成透光层，折射率高于物镜设计折射率的材料层位于施加光束的一侧。

4.如权利要求2所述的光盘，其特征在于调节所述材料层的厚度，从而把由透光层导致的球差减小到一个接近最小值的值。