DE3200187A1

DE3200187A1 - Aufzeichnungstraeger mit optisch auslesbarer informationsstruktur

Info

Publication number: DE3200187A1
Application number: DE19823200187
Authority: DE
Inventors: Jan Gerard 5621 Eindhoven Dil
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-01-12
Filing date: 1982-01-07
Publication date: 1982-08-12
Also published as: BE891747A; KR880000397B1; GB2091028B; AU7940882A; ES508591A0; CH657930A5; IT1149422B; JPH061562B2; US4423502A; NL8100098A; AU544929B2; SE454628B; SE8200064L; IT8219034A0; GB2091028A; KR830009564A; CA1184297A; HK76286A; DE3200187C2; ATA8382A

Description

PHN 9933 * 21-5-1981

"Aufzeichnungsträger mit optisch auslesbarer Informationsstruktur" .

Die Erfindung betrifft einen Aufzeichnungsträger, in dem Informationen in einer optisch auslesbaren Informationsstruktur von in Spuren geordneter Informationsgebiete angebracht sind, die mit Zwischengebieten abwechseln.

Pie Informationsspuren können bei einem runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträger aus konzentrischen Spuren, aber auch aus quasi-konzentrisehen, ineinander übergehenden Spuren, die zusammen eine spiralförmige Spur bilden, bestehen.

'" Ein derartiger Aufzeichnungsträger ist in der

DE-OS 29 12 216 beschrieben. Der bekannte Aufzeichnungsträger kann ein Fernsehprogramm enthalten, bei dem die Information in der Frequenz und/oder in den Abmessungen der Informationsgebiete in der Spurrichtung codiert sein kann.

Die Informationsgebiete können aus in die Trägeroberfläche eingepressten Gruben oder aus aus dieser Oberfläche herausragenden Buckeln bestehen. Es ist weiter möglich, dass die Information in digitaler Form codiert ist, wobei die Informationsgebiete und die Zwisch.engebi.ete auch in der Spurrichtung eine konstante Abmessung besitzen können. Eine bestimmte Kombination von Informations- und Zwischengebieten stellt dabei eine bestimmte Kombination digitaler Nullen und Einsen dar.

Für optische Aufzeichnungsträger wird eine grösstmögliche Informationsdichte angestrebt, also für einen Träger mit einem Fernsehprogramm eine möglichst lange Spieldauer. Dazu werden die Informationsspuren möglichst nahe nebeneinander gelegt. Der Abstand zwischen den Informationsspuren kann jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. Für

bekannte Aufzeichnungsträger, in denen die Informationsgebiete benachbarter Informationsspuren die gleiche Geometrie besitzen, mit Ausnahme der Abmessung in der Spurrichtung, gilt, dass die Informationsgebiete die Strahlung des Aus-

• ■ .«Me 0U ·

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lesebündels alle auf analoge Weise beeinflussen. Der vom Auslesestrahl auf der Informationsstruktur gebildete Auslesefleck besitzt eine bestimmte, beispielsweise Gaussche Intensitätsverteilung. Der Halbwertdurchmesser dieses Flecks, d.h. der Abstand zwischen zwei Punkten im Fleck, an denen die Intensität gleich i/e der Intensität im Zentrum des Flecks ist, ist von der Grössenordnung der Breite dieser Informationsgebiete oder grosser als diese Breite, im weiteren mit Spurbreite benannt. Das bedeutet, dass sogar bei einer guten Spurnachführung des Ausleseflecks eine Strahlungsmenge neben der auszulesenden Spur auftrifft; und benachbarte Spuren erreichen kann. Die Strahlungsmenge auf die benachbarten Spuren ist um so grosser, je kleiner der Spurabstand ist. Der Spurabstand ist der Abstand zwischen den Rändern zweier in radialer Richtung benachbarter Informationsgebiete. Dieser Abstand ist gleich der Breite der zwischen den Informationsspuren liegenden Informationsfreien Zwischenstreifen. Ein bestimmter Teil der auf die benachbarten Spuren fallenden und von den Informationsgebieteu dieser Informationsspuren modulierten Strahlung kann einen strahlungsempfindlichen Detektor erreichen·, der die von der auszulesenden Spur modulierte Strahlung empfangen soll. Dieser Effekt, der Ubersprecheffekt, bestimmt den Mindestabstand zwischen den Informationsspuren.

In der DE-OS 29 12 216 wird die Vergrösserung der Informationsdichte durch die Bildung verschiedener Tiefen der Informationsgruben benachbarter Spuren und durch Auslesen dieser Informationsspuren auf verschiedene Weisen beschrieben. Die Informafcionsspuren, deren Informationsgebiete eine erste Tiefe besitzen, werden durch die Bestimmung der Variation der Gesamtintensität der aus dem Aufzeichnungsträger herrührenden und von der Pupille des Ausleseobjektivs heraustretenden Strahlung ausgelesen. Dies ist das sog. integrale Ausleseverfahren. Die Informationsspuren, deren Inforrnationsgebiete die zweite Tiefe besitzen, werden durch die Bestimmung des Intensitätsunterschieds in zwei tangential verschiedenen Hälften der Pupille des Aus-

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leseobjektivs ausgelesen. Dies betrifft das sog. differentielle Aus1 eseverfahren. Da beim Auslesen einer ersten Informationsspur im einem Ausleseverfahren eine benachbarte Informationsspur, die zum Auslesen im anderen Ausleseverfahren bestimmt ist, nahezu nicht gesichtet wird, können die-Informationen wesentlich näher beieinander gelegt wer-" den, ohne dass sich das übersprechen vergrössert.

Zum Auslesen eines derartigen Aufzeichnungsträgers ist eine angepasste Ausleseanordnung zu verwenden, d.h. eine Ausleseanordnung, in der vom einen auf das andere Ausleseverfahren umgeschaltet werden kann. Weil die zwei Ausleseverfahren verschiedene optische Ubertragungsfunktionen ("Modulation Transfer Function": "MTF") besitzen, wird die abwechselnde Verwendung der zwei Ausleseverfahren in dem von der Ausleseanordnung endgültig abgegebenen Signal bemerkbar sein können. Ausserdem können die Informationsgebiete mit niedrigeren Raumfrequenzen mit dem Differentialverfahren nicht optimal ausgelesen werden. Weiter müssen im Aufzeichnungsträger selbst die Übergänge zwischen Spurabschnitten mit tieferen Informationsgebieten und Spurabschnitten mit einigen tiefen Informationsgebieten optisch markiert sein, so dass der Ausleseanordnung mitgeteilt wird, wann umzuschalten ist. Das Sorvosystem, das dafür sorgt, dass der auf der Informationsstruktur gebildete Auslesefleck einer auszulesenden Information genau folgt, ist empfindlich für die Tiefe der Informationsgebiete. Auch dieses Servosystem wird beim Übergang von tieferen auf untiefere Informationsgebiete und umgekehrt angepasst werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Aufzeichnungsträger für Informationen wie ein Fernsehprogramm, ein Audioprogramm oder digitale Information, beispielsweise aus und nach einem Rechner, die Informationsdichte zu vergrössern, ohne dass dazu die Ausleseanordnung angepasst zu werden braucht.

Diese Aufgabe wird mit einem Aufzelchinjnpjstv'df.ezerfindungagemäss dadurch gelöst, dass benachbarte Informationsspurabschnitte sich voneinander dadurch unterscheiden,

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dass sie sich in verschiedenen Höhen im Aufzeichnungsträger befinden, während innerhalb eines jeden Spurabschnitts die Informationsgebiete selbst alle auf der gleichen Ebene liegen.

Durch die verschiedenen Ebenen benachbarter Informationsspurabschnitte wird erreicht, dass die Seitenflanke des eine bestimmte Informationsspur abtastenden Ausleseflecks, welche Seitenflanke über eine benachbarte Informationsspur verläuft, nahezu nicht von der Information dieser benachbarten Informationsspur moduliert wird. Es ist dafür gesorgt, dass bei einem bestimmten Ausleseverfahren, dem Differential- oder dem Integralverfahren, der Detektor nicht zwischen den Informationsgebieten der benachbarten Informationsspur und den Zwischengebieten dieser Spur unterscheiden kann.

Es sei bemerkt, dass u.a. aus der US-PS 3 855 Aufzeichnungsträger bekannt sind, in denen die Information auf verschiedene Ebenen verteilt ist. Diese Aufzeichnungsträger enthalten jedoch mehrere Informationsebenen, bei denen in jeder Informationsebene alle Informationsspuren auf der gleichen Ebene liegen.

Für einen runden, scheibenförmigen Aufzeichnungsträger können die benachbarten Informationsspuren in verschiedenen Höhen liegen. Vorzugsweise bilden dabei alle Informationsspuren auf einer ersten bzw. zweiten Ebene zusammen eine erste bzw. zweite spiralförmige Informationsspur, bei denen die Ausleserichtung der ersten spiralförmigen Informationsspur von der Mitte des Aufzeichnungsträger zu seinem Rand und die Ausleserichtung der zweiten spiralförmigen Informationsspur vom Rand des Aufzeichnungsträger zu seiner Mitte hin verläuft.

Es ist weiter möglich, dass aufeinanderfolgende Informationsspurabschnitte in einer Spurumdrehung auf verschiedenen Ebenen liegen. Wenn ein Fernsehprogramm in den Aufzeichnungsträger eingeschrieben ist, kann in einem jeden der Informationsspurabschnitte die Information von einer einzigen Fernsehzeile angebracht sein.

Die Erfindung lässt sich sowohl in Aufzeichnungs-

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trägern, die in Reflektion ausgelesen werden, als auch in Aufzeichnungsträgern verwenden, die in Durchsicht ausgelesen werden. Weiter ist die Erfindung sowohl bei Aufzeichnungsträgern verwendbar, die zum Auslesen im Integralverfahren bestimmt sind, als auch bei Aufzeichnungsträgern, die zum Auslesen im Differenzialverfahren bestimmt sind. Die Informationsstruktur in den Informationsspuren kann sowohl eine Phasen- als auch eine Amplitudenstruktur sein. Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Aufzeichnungsträgers, in der die Informationsstruktur eine Phasenstruktur ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der wirksame Höhenunterschied zwischen den benachbarten Informationsspurabschnitten etwa die Hälfte der wirksamen Tiefe oder der wirksamen Höhe der Informationsgebiete innerhalb ihrer Spuren ist.

Für eine Informationsstruktur mit Informationsgebieten in Form von Gruben in den Informations spuren kann der Begriff wirksame Tiefe verwendet werden. Diese wirksame Tiefe ist der Unterschied zwischen der Ebene der Informa-

tionsgebiete und der Ebene der Zwischengebiete, wie sie vom Auslesestrahl wahrgenommen wird. Die Informationsstruktur kann als ein Diffraktionsraster be brachtet werden, das den Auslesestrahl in einen Teilstrahl mit O. Ordnung, eine Anzahl von Teilstrahlen 1. Ordnung und eine Anzahl von Teil-

strahlen höherer Ordnungen aufgeteilt werden, wobei der Teilstrahl O. Ordnung und u.a. die Teilstrahl 1. Ordnung zum anderen einen Phasenunterschied aufweisen. Der bestimmte Phasenunterschied, der auftritt, wenn die Mitte des Ausleseflecks mit der Mitte eines Informationsgebiets zusam-

'

menfällt, wird mit Phasentiefe bezeichnet. Für ein optimales Auslesen einer Informationsstruktur nach dem Integralverfahren bzw. nach dem Differenzialverfahren muss diese Phasentiefe einen ersten bzw. zweiten Wert haben. Einer

bestimmten, gemessenen Phasentiefe ist ein bestimmter Wert 35

der erwähnten wirksamen Tiefe der Informationsgebiete zugeordnet.

Die wirksame Tiefe eines In-Torrnationsgebiets wird, wenn dieses Gebiet senkrechte Wände besitzt und die

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Breite des Informationsgebiots grosser al» die effektive Wellenlänge des Auslesestrahls ist, vorwiegend durch die geometrische Tiefe des Informationsgebiets bestimmt. Besitzen die Informationsgebiete eine bestimmte Wandsteilhext und ist die Breite der Informationsgebiete von der Grössenordnung der effektiven Wellenlänge des Auslesestrahls oder kleiner, wird die wirksame Tiefe mit durch die erwähnte Breite und Wandsteilheit sowie durch die Polarisation des Aislesestrahls bestimmt.

Wenn die Informationsgebiete die Form sich aus der Informationsspur erhebenden Buckel haben, soll von wirksamer Höhe statt von wirksamer Tiefe die Rede sein. Entsprechend obiger Beschreibung kann auch der Begriff "wirksamer Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren" benutzt werden.

Dies ist also der Höhenunterschied, wie er vom AuslesesträiL wahrgenommen wird. Dieser Höhenunterschied wird vom geometrischen Höhenunterschied, von der Steilheit der Wände der Informationsspuren und von der Breite der Informationsspuren in bezug auf die effektive Wellenlänge des Auslesestratiis bestürmt.

*" Die wirksame Tiefe der Informationsgebiete und der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren kann bei einer reflektierenden Informationsstruktur in effektiven Wellenlänge des Auslesestrahls ausgedrückt werden. Letztgenannte Wellenlänge ist die Wellenlänge an der Stelle der Informationsstruktur. Wenn die Informationsstruktur mit einer durchsichtigen Schutzschicht mit einem Brechungsindex η bedeckt ist, ist die effektiven Wellenlänge Ae gleich der Wellenlängedn Vakuum (Λ ) geteilt durch n. Für einen Aufzeichnungsträger mit einer reflek-

tierenden Phasenstruktur, die im Integralverfahren bzw. im Differenzialverfahren ausgelesen wird, ist die optimale wirksame Tiefe der Informationsgebiete gleich Ae/4 bzw. /\e/8. Erfindungsgemäss ist in diesen Aufzeichnungsträgern

der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten Infort \

mationsspurabschnitten Äe/8 bzw. Ae/i6. Eine wirksame Tiefe von Ae/k bzw. Ae/8 bedeutet, dass der Teilstrahl

der O. Ordnung und einer der Teilstrahlen der ersten Ordnung einen Phasenunterschied von Tf rad bzw. I//2 rad auf-

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weisen.

Ist die Informationsstruktur eine Amplitudenstruktur, so liegen die Informationsgebiete und die Zwischengebiete grundsätzlich in gleicher Höhe in ihren Spuren.

Eine derartige Struktur führt einen Phasenunterschied von "TTrad zwischen dem Teilstrahl der O. Ordnung und einem der Teilstrahlen erster Ordnung ein und ist hinsichtlich des Phasenverhaltens einer reflektierenden Phasenstruktur vergleichbar, deren Informationsgebiete eine wirksame Tiefe von\&/k besitzen.

Ein erfindungsgemässer Aufzeichnungsträger mit einer Amplitudenstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten Informationsspurabschnitten einen Wert zwischen etwa A e/8 und etwa /\ e/k hat, wobei A e die Wellenlänge an der Stelle der Informationsstruktur des AusleseStrahls ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Teil eines Aufzeichnungsträgers in

Draufsicht,

Fig. 2 einen kleinen Teil dieses Aufzeichnungsträgers in der Perspektive,

Fig. 3 eine an sich bekannte Ausleseanordnung,

Fig. h verschiedene Biegungsordnungen des Auslese-25

Strahls,

Fig. 5 den Verlauf des Informationssignals als Funktion der Phasentiefe,

Fig. 6 eine Vektordarstellung des Informationssignals und des TJbersprechsignals,

Fig. 7 einen kleinen Teil eines erfindungsgemässen Aufzeichnungsträgers mit einer Amplitudenstruktur in der Perspektive, und

Fig. 8 einen Aufzeichnungsträger in Draufsicht, in den ein Benutzer selbst Information einschreiben kann.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die Informationsstruktur des Aufzeichnungsträgers 1 aus eine Anzahl von Informationsgebieten 5» die nach Informationsspuren 2 und 2^r geordnet sind. Die Informationsgebiete sind in der

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Spurrichtung oder in der Tangentialrichtung t voneinander durch Zwischengebiete 6 getrennt. Die Informationsstruktur kann eine reflektierende oder strahlungsdurchlässige Phasenstruktur sein. Die Informationsgebiete werden dabei zum Beispiel durch in die Aufzeichnungsträgerfläche eingepresste Gruben oder durch aus dieser Oberfläche herausragende Buckel gebildet. Die Informationsstruktur kann auch eine Amplitudenstruktur haben. Dabei sind die Informationsgebiete zum Beispiel nicht reflektierende Gebiete in einer im übrigen reflektierenden Fläche.

Die Information, die mit Hilfe des Aufzeichnungsträgers übertragen werden muss, ist in der Strukturvariation der Gebiete nur in tangentialer Richtung t festgelegt. Wenn ein Farbfernsehprogramm in den Aufzeichnungsträger eingeschrieben ist, kann das Leuchtdichtesignal in der Variation der räumlichen Frequenz der Informationsgebiete 5 und das Farbart- und Tonsignal in der Variation der Längen dieser Gebiete codiert sein. Im Aufzeichnungsträger kann auch Digitalinformation gespeichert sein. Dabei stellt eine bestimmte Kombination von Informationsgebieten 5 und Zwischengebieten 6 eine bestimmte Kombination digitaler Einsen und Nullen dar.

Der Aufzeichnungsträger kann mit einer Anordnung ausgelesen werden, die in Fig. 3 schematisch dargestellt . 25 ist. Ein von einem Gaslaser 10, beispielsweise einem Helium-Neon-Laser, ausgesandter Strahl 11 wird von einem Spiegel 13 auf ein Objektivsystem 14 reflektiert. In den Weg des Strahlungsbündels 11 ist eine Hilfslinse 12 aufgenommen, die dafür sorgt, dass die Pupille des Objektivsystems 14 ausgefüllt wird. Es wird ein Auslesefleck V auf der Informationsstruktur gebildet. Die Informationssbruktur ist durch die Informationsspuren 2(2') schematisch angegeben; der Aufzeichnungsträger ist also in radialem Schnitt dargestellt.

' Die Informationsstruktur kann sich, auf der dem Laser zugewandten Seite des Aufzeichnungsträgers befinden. Vorzugsweise befindet sich jedoch, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die Informatiorxsstruktur an der vom Laser abgewandten

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Seite des Aufzeichnungsträgers, so dass durch das durchsichtige Substrat 8 des Aufzeichnungsträgers hindurch ausgelesen wird. Der Vorteil dabei ist, dass die Informationsstruktur gegen Fingerabdrücke, Staubpartikeln und Kratzer geschützt ist.

Der Auslesestrahl 11 wird an der Informationsstruktur reflektiert und beim Drehen des Aufzeichnungsträgers mit Hilfe eines von einem Motor 15 getriebenen Tellers 16 entsprechend der Aufeinanderfolge der Informationsgebiete 5 und der Zwischengebiete 6 in einer momentanausgelesenen Informationsspur moduliert. Der modulierte Auslesestrahl durchsetzt das Objektivsystem 14 und wird vom Spiegel 13 reflektiert. Zum Trennen des modulierten Auslesestrahls vom unmodulierten Auslesestrahl ist im Strahlungsweg ein Strahlverteiler 17 angeordnet. Der Strahlverteiler kann ein zum Teil durchlässiger Spiegel sein, aber auch ein polarisationsempfindliches Teilungsprisma. Im letzten Fall muss eine "Viertellambdaplatte zwischen dem Objektivsystem und dem Teilungsprisma angeordnet werden.

Lambda ist dabei die Wellenlänge des Auslesestrahls 11. Der Strahlverteiler 17 reflektiert einen Teil des modulierten Auslesestrahls auf ein strahlungsempfindliches Detektorsystem 19» das beispielsweise aus einer einzigen Photodiode besteht, die auf der optischen Achse des Auslesesystems angeordnet ist. Das Auslesesignal Si des Detektors 19 ist entsprechend der in der auszulesenden Informationsspur gespeicherten Information moduliert. Das Prinzip des optischen Auslesevorgangs ist u.a. "Philips' Technical Review" 33» Nr. 7» S. 186 ... I89 beschrieben, und wird hier weiter nicht erläutert.

Der Halbwertdurchmesser des Ausleseflecks V ist von der Grössenordnung der Spurbreite oder grosser, so dass ein Teil der Auslesestrahlung neben der auszulesenden Informationsspur fällt. Wenn der Spurabstand klein ist, fällt ein Teil des Auslesestrahls, der zum Auslesen einer ersten Informationsspur benutzt wird, auf eine benachbarte Spur. Um die Modulation dieses Strahlungsteils entsprechend der Aufeinanderfolge von Informationsgebieten und Zwischen-

>· ar

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gebieten in dieser benachbarten Informationsspur zu vermeiden, werden erfindungsgemäss die benachbarten Spuren in verschiedenen Höhen angeordnet, wie aus Fig. 2 ersichtlich.

In dieser Figur, die ein kleiner Teil des Aufzeichnungsträgers in einem Schnitt entlang der Linie H-II' der Fig. 1 darstellt, sind die Informationsspuren mit 2 bzw. 2· bezeichnet. Der Höhenunterschied zwischen einer Informationsspur 2 und einer Informationsspur 2' beträgt h. Die Informationsgebiete 5 besitzen alle die gleiche Tiefe d. Der Deutlichkeit halber sind d und h übertrieben gross in bezug auf die Dicke des Substrats 8 dargestellt,

Nunmehr wLrd der physikalische Hintergrund der Erfindung näher erläutert. Die Informationsstruktur kann als ein Beugungsraster betrachtet werden, das den Auslesestrahl in einen unabgelenkten Teilstrahl der O. Ordnung, in eine Anzahl von Teilstrahlen erster Ordnung und in eine· Anzahl von Teilstralxlen höherer Ordnungen trennt. Für die Auslesung sind vorwiegend die in der Spurrichtung abgelenkten Teilstrahlen wichtig und von diesen Strahlen vorwiegend die in der ersten Ordnung abgelen_k ten Teilstrahlen. Die numerische Apertur des Objektivsystems und die Wellenlänge des Auslesestrahls sind an die Informationsstruktur derart angepasst, dass die Teilstrahlen höherer Ordnung

ι, 25 neben die Pupille des Objektivsystems fallen und den Detektor nicht erreichen. Ausserdem sind die Amplituden der Teilstrahlen höherer Ordnungen in bezug auf die Amplituden des Teilstrahls der O. Ordnung und der Teilstrahlen der ersten Ordnung klein.

In Fig. h sind die Schnitte durch die in der Spurrichtung abgelenkten Teilbündel der ersten Ordnung in der Ebene der Austrittspupille des Objekt.ivsyst.ems dargestellt. Der Kreis 20 mit der Mitte 21 stellt die Austrittspupille dar. Dieser Kreis gibt ebenfalls den Schnitt durch den Teilstrahl b(O,O) der O. Ordnung an. Der Kreis 22 bzw. 2k mit der Mitte 23 bzw. 25 stellt den Schnitt durch den Teilstrahl b(+1,0) bzw. b(-1,O) der ersten Ordnung dar. Der Pfeil 26 gibt die Spurrichtung an. Der Abstand zwischen

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der Mitte 21 des Teilstrahls der O. Ordung und den Mitten 23 und 25 der Teilstrahlen der ersten Ordnung wird durch A/p bestimmt, worin ρ (siehe Fig. 1) die Periode der Gebiete 2 an der Stelle des Ausleseflecks V darstellt.

Gemäss der hier vorgeführten Art der Beschreibung des Auslesevorgangs kann gesagt werden, dass in den in Fig. 4 schraffiert dargestellten Gebieten die Teilstrahlen der ersten Ordnung den Teilstrahl der O. Ordnung überlappen und dass Intsrferenzen auftreten. Die Phasen der Teilstrahlen der ersten Ordnung variieren, wenn der Auslesefleck sich gegen die Informationsspur bewegt. Dadurch schwankt die Intensität der Gesamtstrahlung, die durch die Austrittspupille des Objektivsystems fällt und den Detektor 19 erreicht.

Wenn das Zentrum des Ausleseflecks mit dem Zentrum eines Informationsgebiets 5 zusammenfällt, ergibt sich ein bestimmter Phasenunterschxed ; , mit Phasentiefe bezeichnet, zwischen einem Teilstrahl der ersten Ordnung und dem Teilstrahl der O. Ordnung. Bewegt sich der Auslesefleck in Richtung auf ein folgendes Gebiet, steigt die Phase des Teilstrahls b(+1,O) um 2 JT an. Daher kann gesagt werden, dass beim Bewegen des Ausleseflecks in der Tangentialrichtung die Phase dieses Teilstrahls in bezug auf den Teilstrahl der O. Ordnung sich um oJ t ändert. Darin ist t~^: eine Zeitfrequenz, die durch die räumliche Frequenz der Informationsgebiete 5 und durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der sich der Auslesefleck über eine Spur bewegt. Die Phase 0(+1,o) bzw. 0(-1,θ) des Teilstrahls b(+1,0) bzw. des Teilstrahls b(-1,o) in bezug auf den Teilstrahl der

O. Ordnung b(o,O) kann wie folgt dargestellt werden. φ ( + 1,0) = V + U) t bzw. φ (-1,0) = Y - Ut.

Bei dem Integralausleseverfahren werden, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die durch das Objektivsystem fallenden Teile der Teilstrahlen der ersten Ordnung mit dem Teilstrahl der O. Ordnung auf einem Detektor I9 zusammengeführt. Das zeitabhängige Ausgangs signal d:i osos Detolct.ors kann dabei wie fol,','t geschrieben werden;

HV ·««

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S. = A (V). cos Y
worin A( H^- ) um den abnehmenden Wert von V abnimmt. Die Amplitude A( j ).cos V des Signals S. ist jetzt maximal für eine Phasentiefe T=Ii rad.

Bei der Differenzialauslesung ist in einem jeden der in Pig. h schraffiert dargestellten Uberlappungsgebieten ein Detektor angeordnet. Die Ausgangssignale dieser Detektoren werden subtrahiert, wodurch sich ein Signal S¹. ergibt, das wie folgt geschrieben wird:

S«. = B(V) . sin V . sin(oJt), worin Β(γ ) um den abnehmenden Wert von V abnimmt. Die Amplitude B(V)«sin Y des Signals S· ist für die Phasentiefe

V = '' /2 rad maxima.l .

Im allgemeinen hat das Signal S. als Funktion der Phasentiefe Ύ einen Verlauf, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Die Maxima dieses Signals liegen bei τ , 3 V^ usw. und die Minima bei Null, 2V usw., wobei für das Integralverfahren

Y = /ι rad und für das Differenzialverfahren Y=Tt~/2 rad gilt,

Vorausgesetzt, zu einem bestimmten Zeitpunkt wird eine Informationsspur 2¹ ausgelesen. Diese Informationsspur wird von Nachbarspuren 2 umgeben. Da der Auslesefleck kein punktförmiger Fleck, sondern ein erweiterter Fleck mit einer bestimmten Intensitätsverteilung ist, empfangen diese Spuren 2 einen Teil der Auslesestrahlung und reflektieren· eine ι 25 bestimmte Strahlungsmenge zum Objektivsystem und zum Detektor 19. Erfindungsgemäss liegt die benachbarte Spur in einer anderen Höhe als die ausgelesene Spur. Der Detektor "schaut" dabei nach zwei verschiedenen Rastern. Das resultierende Signal des Detektors setzt sich dabei aus zwei Signalen zusammen: Das Hauptsignal S. und das Ubersprechsignal S., . Diese Signale sowie das Gesamtsignal S., t sind in Fig. 6 als Vektoren S., S., und S, dargestellt. Die Richtung von S. wird durch die Phasentiefe Y bestimmt. Beim Bewegen des Ausleseflecks V über eine Informationsspur 2¹ variiert die Länge des Vektors S. und damit die Länge des Vektors S.^ .

JL 3. t

Soll nunmehr die Modulation des Signals S-, durch die Aufeinanderfolge der Informationsgebiete und der Zwischengebiete in einer Informationsspur 2 minimal sein, muss der

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Vektor S., senkrecht zum Vektor S. verlaufen, was in Fig. 6 mit der gestrichelten Linie angegeben ist. Dabei ist die Grosse von S.,. - so gut wie nur möglich gleich der Grosse von S.. Das bedeutet, dass der Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren 2' und 2 die Hälfte der Phasentiefe ψ sein soll.

Dies ist auch aus Fig. 5 ersichtlich. Das übersprechen einer Informationsspur 2 zur Informationsspur 2' ist möglichst klein, wenn das Signal S., bei einem Ubergang von einem Informationsgebiet in einer Informationsspur 2 auf ein Zwischengebiet in dieser Spur gleich bleibt und umgekehrt. Zum anderen ist die Phasentiefe der Informationsgebiete in einer Informationsspur 2 gleich der Phasentiefe

V der Informationsgebiete in der Informationsspur 2. Es folgt daraus, dass die Informationsspur 2 selbst in einer Tiefe (oder in einer Höhe) entsprechend der Hälfte der Phasentiefe Ί liegen soll, während die Inf ortnationsgebiete in dieser Informationsspur' in einer Tiefe (oder in einer Höhe) entsprechend ~ V liegen sollen. Die Tiefe (oder Höhe) der Informationsspur 2 und der Informationsgebiete innerhalb dieser Spur sind in Fig. 5 mit ' , und T

η, ΐ . .η, g

angegeben.

Wie bereits bemerkt wurde, ist für einen Aufzeichnungsträger mit einer Phasenstruktur, die mit dem Integralverfahren ausgelesen wird, die optimale Phasentiefe

V = Jl rad. Für einen derartigen Aufzeichnungsträger soll

der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informations—

7*"

spuren 2 und 2¹ -r rad entsprechen.

Ist die" InformationsStruktur eine reflektierende Struktur, wird die Phasentiefe J = // rad erhalten, wenn die wirksame Tiefe der Informationsgebiete, oder wenn die Informationsgebiete Buckel sind,die wirksame Höhe der Buckel, λ /4 ist. Der wirksame Höhenunterschied der Informationsspuren ist die Hälfte davon, daher Λ /8.

Ist die Informationsstruktur eine auf einem durchsichtigen Substrat mit dem Brechungsindex η., angebrachte durchsichtige Phasenstruktur, die mit einer durchsichtigen Schutzschicht mit einem Brechungsindex n„ bedeckt ist, wird

nt

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die optimale Phasentiefe ~f = ^rad erhalten, wenn die wirk-

Λ η same Tiefe oder Höhe der Informationsgebiete ist.

^ⁿi"ⁿ2' Darin ist Λ die Wellenlänge im Vakuum. Der wirksame Höhenr

unterschied h der Informationsspuren ist dabei gleich , wobei diese Spuren möglichst wenig übersprechen.

Es sei bemerkt, dass die wirksame Tiefe der Informationsgebiete 5 bzw. der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren 2 und 2' nur mit der Tiefe d bzw. dem Höhenunterschied h übereinstimmt, wenn die Infor-

mationsgebiete und die Informationsspuren senkrechte Wände und Breiten aufweisen, die dabei die effektiven Wellenlänge des Auslesestrahls überschreiten. Bei nicht senkrechten Wänden und Breiten in der Grössenordnung der effektiven Wellenlänge bestimmen die Wandsteilheit und die Polarisations-

richtung des Auslesestrahls mit die wirksame Tiefe und den wirksamen Höhenunterschied. Allgemein kann gesagt werden, dass in den herangezogenen Fällen einer Phasenstruktur, die in der Reflexion oder in Durchsicht ausgelesen wird, die Phasentiefe der Informationsgebiete TTVad und der Phasen-

.-v-,

tiefenunterschied der Informationsspuren !1/2 rad sein soll.

Wie bereits bemerkt wurde, muss für einen Aufzeichnungsträger, der nach dem Differentialverfahren ausgelesen wird, die Phasentiefe ^ = '/ /2 rad betragen und muss · der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informations-⁷^

spuren -r rad entsprechen.

Ist die Informationsstruktur eine reflektierende Phasenstruktur, wird die Phasentiefe T= /' /2 rad der Informationsgebiete erhalten, wenn diese Gebiete eine Tiefe oder Höhe von Λ /8 besitzen. Der gewünschte wirksame Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren beträgt dabei λ /i6.

Ist eine durchsichtige Phasenstruktur, die auf einem Substrat mit dem Brechungsindex n^ angebracht und mit einer Schutzschicht mit dem Brechungsindex n_ bedeckt ist, nach dem Differenzialverfahren optimal auszulesen, müssen A₀

die Informationsgebiete eine wirksame Tiefe von

besitzen, während der wirksame Höhenunterschied zwischen den Inforinationsspuren sein soll.

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In Fig. 7 ist ein kleiner Teil eines Aufzeichnungsträgers nach, der Erfindung mit einer Amplitudenstruktur in radialem Schnitt dargestellt. Die Informationsgebiete 5 bestehen dabei zum Beispiel aus strahlungsabsorbierenden Gebieten in einem reflektierenden Substrat. Wie bereits bemerkt wurde, kann einer derartigen Struktur eine Phasentiefe T= U rad zugeordnet werden. Diese Struktur kann nur im Integralverfahren ausgelesen werden. Für einen ordnungsgemäss getrennten Auslesevorgang der Informationsspuren 2 und 2' soll der wirksame Höhenunterschied minimal Λ /8 betragen. Bei einer Amplitudenstruktur ist die Phasentiefe mehr als bei einer Phasenstruktur von der Geometrie der Informationsgebiete abhängig, insbesondere von der Breite der Gebiete in bezug auf die effektive Wellenlänge des Auslesestrahls. Abhängig von dieser Geometrie muss für den wirksamen Höhenunterschied ein Wert zwischen Λ /8 und . ^e

Λ Jh gewählt werden.

Es sei bemerkt, dass die oben angeführten Werte für die wirksamen Tiefen der Informationsgebiete und für den wirksamen Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren keine strengen Werte sind. Ein guter Auslesevorgang ist auch dann möglich, wenn die wirksame Tiefe und der wirksame Höllenunterschied etwas von den angegebenen Werten abweichen.

Es wurde beispielsweise in der DE-OS 29 09 877 bereits einen optischen Aufzeichnungsträger in der Verwendung als Speichermedium für andere als Videoinformationen beschrieben, und insbesondere als Speichermedium, in das der Benutzer selbst Information einschreiben kann. Es wird dabei an Information gedacht, die von einem (Büro—)Computer geliefert wird, oder an in einem Krankenhaus angefertigten Röntgenaufnahmen. Für diese Anwendung empfängt der Benutzer einen Aufzeichnungsträger, der mit einer beispielsweise spiralförmigen sogenannten Servospur ausgerüstet ist, die sich über die ganze Aufzeichnungsträgerfläche erstreckt.

Beim Einschreiben der Information durch den Benutzer wii-d die Radiallage des Einschreibflecks der Servospur detektiert und mit Hilfe eines optoelektronischen

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Servosystems nachgeregelt, so dass die Information mit hoher Präzision in eine spiralförmige Spur mit konstanter Steigung oder in konzentrische Spuren mit konstantem Spurabstand eingeschrieben wird. Die Servospur ist in eine Vielzahl von Sektoren unterteilt, beispielsweise in 128 Sektoren je Spurumdrehung.

In Fig. 8 ist ein derartiger Aufzeichnungsträger kO dargestellt. Die konzentrischen Servospuren sind mit 41 und die Sektoren mit k-2 bezeichnet. Jeder Sektor besteht

^ aus einem Spurabschnitt 44, in den Information eingeschrieben werden kann, und einer Sektoradresse 43, in der neben anderen Steuerinformationen die Adresse des zugeordneten Spurabschnitts 44, beispielsweise in digitaler Form, in Adressinformationsgebieten codiert ist. Die Adressinforma-

tionsgebiete sind in der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt. Die Adressinformationsgebietesind vorzugsweise in die Aufzeichnungsträgerfläclie eingepresste Gruben oder aus dieser Fläche herausragende Buckel.

Erfindungsgemäss können die in radialer Richtung

benachbarten, einschreibbaren Abschnitte der Servospur in verschiedenen Höhen liegen. Das Einschreiben der Benutzerinformation erfolgt beispielsweise durch das Schmelzen von Gruben in den leeren Servospurabschnitten, die beispielsweise mit einer Tellurschicht bedeckt sind. Die dabei sich 25

ergebende Informationsstruktur ist eine Amplitudenstruktur, so dass der wirksame Höhenunterschied zwischen den benachbarten Servospurabschnitten einen Wert zwischen etwaAe/8 und etwa Λ /^ haben muss.

¥ird beim Einschreiben oder Auslesen diesesAuf-30

Zeichnungsträgers ein sog. differenzielles Spurnachführungssystem benutzt, d.h. ein System, in dem der Unterschied zwischen den Intensitäten in zwei radial verschiedenen Hälften der Pupille des Ausloseobjektivs bestimmt wird, müssen die „,. unbeschriebenen Servospurabschnitten selbst eine Phasen"tiefe von etwa 110 besitzen. In diesem Fall müsste der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten Spurabschnitten einen Wert zwischen etwa λ /8 und etwa A 4 besitzen.

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Im Aufzeichnungsträger nach Fig. 8 können auch

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die in radialer Richtung benachbarten Sektoradressen in verschiedenen Höhen liegen. Die Information in diesen Adressen hat die Form einer Phasenstruktur und kann mit dem Integralverfahren ausgelesen werden, Der wirksame Höhenunterschied zwischen den Sektoradressen muss dabei

Λ /8 für eine reflektierende Struktur sein, e

Ein erfindungsgemässer Aufzeichnungsträger mit einem Video- und/oder Audioprogramm kann hergestellt werden, indem von einem Aufzeichnungsträgerkörper ausgegangen wird, in dem eine informationsfreie Spur mit einer verhältnismässig grossen Steigung in Form einer Rille angebracht ist. Die Video- und/oder Audioinformation kann in eine erste Spur, die mit der Rille zusammenfällt, und in eine zweite Spur zwischen den Windungen der Rille eingeschrieben werden, wie in der Veröffentlichung: "Laser beam recording of videomaster disks» in "Applied Optics", Vol. 17, No. 13, S. 2001 ... 2006, beschrieben ist. Die vorgerillte Spur kann im AufZ3ichnungsträgerkörper mittels der in der erwähnten Veröffentlichung genannten Techniken angebracht werden, wobei die Intensität des EinschreibStrahls konstant gehalten wird.

Wird dabei eine Spur mit einer geringen Steigung eingeschrieben und wird nach jeder Spurumdrehung die Intensität des Einschreibteils von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert und umgekehrt geschaltet, entsteht ein Aufzeichnungsträgerkörper mit zwei Servospuren in verschiedenen Höhen, der nach dem Anbringen der Adressektoren sich zum Einschreiben durch einen Benutzer selbst eignet.

Ein Aufzeichnungsträger nach der Erfindung mit einem Video- und/oder Audioprogramm kann auch dadurch erhalten werden, dass beim Einschreiben der Information selbst für die aufeinanderfolgenden Spurumdrehungen verschiedene Beleuchtungen derart benutzt werden, dass bei einer ersten Spuru mdrehung nur Informationsgebiete und bei einer folgenden Spurumdrehung gleichzeitig eine Spur und Informationsgebiete in diese Spur eingeschrieben werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

/Ί .) Aufzeichnungsträger, in dem Informationen in einer optisch 'auslesbaren Informationsstruktur von in Spuren geordneten Informationsgebieten angebracht sind, die mit Zwischengebieten abwechseln, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Informationsspurabschnitte (2, 2') sich voneinander dadurch unterscheiden, dass sie sich in verschiedenen Höhen befinden, während innerhalb eines jeden InformationsspurabSchnitts die Informationsgebiete (5) selbst alle auf der gleichen Ebene liegen.
2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dessen Informationsstruktur eine Phasenstruktur ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wirksame Höhenunterschied (h) zwischen benachbarten Informationsspurabschnitten (2, 2^f) etwa die Hälfte der wirksamen Tiefe (d) oder Höhe der Informationsgebiete (5) innerhalb ihrer Spurabschnitte ist.
3· Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dessen Informationsstruktur eine Amplitudenstruktur ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wirksame Höhenunterschied (h) zwischen benachbarten Informationsabschnitten (2, 2·) einen Wert zwischen etwa \e/8 und etwa Λ e/4 besitzt, wobei Λ e die Wellenlänge des Auslesestrahls an der Stelle der Informationsstruktur ist.
4. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, 2 oder 3> der rund oder scheibenförmig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsspuren in einer ersten bzw. zweiten Höhen zusammen eine erste bzw. zweite spiralförmige Informationsspur bilden, wobei die Ausleserichtung.der ersten spiralförmigen Informationsspur von der Mitte des Aufzeichnungsträgers zu seinem Rand und die Ausleserichtung der zweiten spiralförmigen Informationsspur vom Rand des Aufzeichnungsträgers zu seiner Mitte hin verläuft.
5. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, 2 oder 3> der rund oder scheibenförmig ist, dadurch gekennzeichnet,

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dass aufeinanderfolgende Informationsspurabschnitte innerhalb einer Spurumdrehung in verschiedenen Höhen liegen.
6. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, in dem ein Benutzer in bestimmte Aufzeichnungsträgerabschnitte für ihn nützliche Information einschreiben kann, dadurch gekenneichnet, dass bereits vorhandene Information Servoinformation in Form in eine optisch detektierbare Servospur (4i) aufgenommener Sektoradressen (43) ist, in der Adressen zugeordneter, noch unbeschriebener Aufzeichnungsträgerabschnitte (44) angebracht sind, die mittels Strahlung einschreibbares Material enthalten, und dass der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten unbeschriebenen Servospurabschnitten (44) zwischen etwa λ e/4 und etwa/l e/8 ist, wobei Λ e die Wellenlänge des Auslesestrahls an der Stelle der Informationsstruktur ist.

7· Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, in dem ein Benutzer in bestimmte Aufzeichnungsträgerabschnitte für ihn nützliche Information einschreiben kann, dadurch gekennzeichnet, dass bereits vorhandene Information Servoinformation in Form in eine optisch detektierbare Servospur (4i) aufgenommener Sektoradressen (43) ist, in der Adressen zugeordneter, noch unbeschriebener Aufzeichnungsträgerabschnitte (44) angebracht sind, die mittels Strahlung einschreibbares Material enthalten, und dass der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten Sektoradressen etwa /. e/8 ist, wobei Λ e die Wellenlänge des Auslesestrahls an der Stelle der Informationsstruktur ist.