CH651693A5

CH651693A5 - Aufzeichnungstraeger mit einer optisch auslesbaren strahlungsreflektierenden datenstruktur.

Info

Publication number: CH651693A5
Application number: CH8110/79A
Authority: CH
Inventors: Jan Gerard Dil; Bernardus Antonius Joha Jacobs
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1979-09-07
Publication date: 1985-09-30
Also published as: BR7905763A; ES483998A1; JPS6319939B2; AU526148B2; NL7809227A; FR2435781B1; FR2435781A1; US4230915A; IT7968787A0; JPS5542393A; GB2031214A; AU5067779A; ATA598179A; NO792922L; SE7907437L; AT365357B; CA1134035A; AR220770A1; DE2935789C2; DE2935789A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger, in dem Daten in einer mit einem optischen Strahlungsbündel auslesbaren strahlungsreflektierenden Datenstruktur gespeichert sind, die aus in Spuren angeordneten Datengebieten aufgebaut ist, die in der Spurrichtung und quer zu der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt sind, wobei die Oberflächen der Datengebiete nahezu in einer ersten Ebene und die Oberflächen der Zwischengebiete nahezu in einer zweiten Ebene liegen, und wobei über den ganzen Aufzeichnungsträger der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene nahezu konstant ist.

Die Datenspuren können im Falle eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers aus einer Vielzahl konzentrischer Spuren, aber auch aus einer Vielzahl scheinbar konzentrischer und ineinander übergehender Spuren bestehen, die zusammen eine spiralförmige Spur bilden.

In der US-PS Nr. 4 041 530 ist ein derartiger Aufzeichnungsträger als Medium zum Übertragen eines Farbfernsehprogramms beschrieben. Die Datenstruktur wird mit einem Auslesebündel ausgelesen, das von einem Objektivsystem zu einem Auslesefleck in der Grössenordnung der Datengebiete fokussiert wird. Das von der Datenstruktur reflektierte und modulierte Auslesebündel wird vom Objektivsystem auf einen strahlungsempfindlichen Detektor konzentriert. Die

Datenstruktur kann als eine mit einer Amplitude gewogene Phasenstruktur betrachtet werden, d.h., dass beim Auslesen dieser Struktur sich der Unterschied zwischen den Phasen der unterschiedlichen von dem Aufzeichnungsträger herrührenden Teile des Auslesebündels in Abhängigkeit von dem augenblicklich ausgelesenen Teil der Datenstruktur ändert. An der Stelle des Detektors interferieren die unterschiedlichen Bündelteile miteinander, so dass sich die Intensität der von dem Detektor aufgefangenen Strahlung und damit das Ausgangssignal des Detektors in Abhängigkeit von dem augenblicklich ausgelesenen Teil der Datenstruktur ändert.

Für eine maximale Modulation des Ausgangssignals des Detektors muss der Abstand zwischen der Oberfläche der Datengebiete und der Oberfläche der Zwischengebiete einen bestimmten Wert aufweisen. Nach der US-PS Nr. 4 041 530 muss dieser Abstand gleich einem Viertel der Wellenlänge der Auslesestrahlung sein. Dabei ist die Anforderung gestellt,

dass der Teil der Auslesestrahlung, der von einem Datengebiet reflektiert wird, einen Phasenunterschied von 180° in bezug auf den von einem Zwischengebiet reflektierten Teil der Auslesestrahlung aufweisen muss. Der genannte Phasenunterschied ist der Phasenunterschied, der in der unmittelbaren Nähe der Oberfläche der Phasenstruktur gemessen wird. Dabei ist implizit vorausgesetzt, dass die Datengebiete senkrechte Wände aufweisen, oder anders gesagt, dass der Neigungswinkel der Wände 0° ist. Unter dem Neigungswinkel der Wände ist der spitze Winkel zwischen diesen Wänden unter einer Normalen auf der datentragenden Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu verstehen.

In der letzten Zeit hat man die Einsicht erworben, dass für ein optimales Auslesen der Datenstruktur nicht so sehr der Phasenunterschied in der unmittelbaren Nähe der Datenstruktur, sondern vielmehr die sogenannte «Phasentiefe» dieser Struktur etwa 180° sein muss. Beim Auslesen wird die Datenstruktur mit einem Auslesefleck in der Grössenordnung der Datengebiete belichtet. Die Datenstruktur kann als ein Beugungsraster aufgefasst werden, das das Auslesebündel in eine Anzahl spektraler Ordnungen spaltet. Diesen Ordnungen können eine bestimmte Phase und eine bestimmte Amplitude zuerkannt werden. Die «Phasentiefe» wird definiert als der Unterschied zwischen den Phasen der nullten Spektralordnung und der ersten Spektralordnungen, wenn die Mitte des Ausleseflecks mit der Mitte eines Datengebietes zusammenfällt.

Man hat nun gefunden, dass die Phasentiefe ausser durch den genannten Abstand zwischen den Datengebieten und den Zwischengebieten auch bestimmt wird durch:

- die wirksame Wellenlänge des Auslesebündels im Verhältnis zu der wirksamen Breite der Gebiete oder der wirksamen Breite der Spuren,

- den Polarisationszustand des Auslesebündels und

- den Neigungswinkel der Wände der Gebiete.

Die wirksame Wellenlänge ist die Wellenlänge in der unmittelbaren Nähe der Datenstruktur und ausserhalb der stahlungsreflektierenden Schicht. Falls die Datenstruktur mit einer durchsichtigen Schutzschicht überzogen ist, ist die wirksame Wellenlänge gleich der Wellenlänge im Vakuum geteilt durch die Berechnungszahl der Schutzschicht. Die wirksame Breite eines Gebietes ist die mittlere Breite, also wenn die Wände eine konstante Neigung haben, die Breite auf der halben Tiefe einer Grube oder die Breite auf der halben Höhe eines Buckels.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass für ein genau kontrolliertes optisches' Einschreiben von Daten in einen sogenannten «Master»-Träger unf für das Vervielfachen dieses «Master»-Trägers auf reproduzierbare Weise ein erheblich von 0° verschiedener Neigungswinkel eingehalten werden muss. „

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Wenn der Neigungswinkel kleiner als etwa 25° bleiben würde, würde sich die Phasentiefe als Funktion des Neigungswinkels nur wenig ändern und würde die Phasentiefe von 180° etwa dem in der US-PS 4 041 530 definierten Phasenunterschied von etwa 180° für steile Wände entsprechen. Für die in der Praxis wichtigen Neigungswinkel von etwa 30° an wird, wenn die wirksame Wellenlänge in derselben Grössenordnung wie oder kleiner als die wirksame Breite der Gebiete ist, die Grösse des Neigungswinkels einen nicht vernachlässigbaren Einfluss auf die Phasentiefe ausüben. Im allgemeinen wird für diese Neigungswinkel der genannte Abstand von X/4 zwischen der Oberfläche der Datengebiete und der Oberfläche der Zwischengebiete nicht mehr optimal sein.

Die wichtigste Strahlungsquelle, die jetzt zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers mit einer optischen Datenstruktur benutzt wird, ist der Helium-Neon-Gaslaser mti einer Wellenlänge, im Vakuum, von 633 nm. Ausserdem werden in zunehmenden Masse AlGaAs-Halbleiterdiodenlaser mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 780 nm bis etwa 860 nm für dieses Auslesen verwendet.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Aufzeichnungsträger, bei dem die Wände der Datenstruktur eine beträchtlichen Neigungswinkel aufweisen, zu schaffen, der optimal mit Hilfe der in der Praxis am häufigsten verwendeten Strahlungsquellenarten ausgelesen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Aufzeichnungsträger nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Neigungswinkel zwischen den Wänden der Datengebiete und einer Normalen auf dem Aufzeichnungsträger einen bestimmten Wert zwischen 30° und 65° aufweist, und dass der geometrische Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene einen bestimmten Wert zwischen 165/N nm und 270/N nm aufweist, wobei N die Brechungszahl eines durchsichtigen Mediums ist, das sich zwischen der ersten und der zweiten Ebene befindet.

Wenn dieser Aufzeichnungsträger mit einer bestimmten wirksamen Breite der Gebiete dazu bestimmt ist, mit einem Auslesebündel mit einem bestimmten Polarisationszustand ausgelesen zu werden, dessen wirksame Wellenlänge kleiner als die wirksame Breite der Gebiete ist, gehört zu einem bestimmten Wert des Neigungswinkels ein bestimmter Wert für den geometrischen Abstand im Bereich von 165/N nm bis 270/N nm ; je grösser der Neigungswinkel ist, je grösser ist der geometrische Abstand. Als Beispiel ist dabei an einen Helium-Neon-Laser zum Auslesen einer Datenstruktur zu denken, in der die Grösstbreite eines Gebietes in der Grössenordnung von 625 nm liegt.

In einem Aufzeichnungsträger in einer Ausführungsform nach der Erfindung, der dazu bestimmt ist, mit zirkulär polarisierter Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 633 nm ausgelesen zu werden, liegt vorzugsweise der Neigungswinkel im Bereich von 45°-50° und der geometrische Abstand bei etwa 200/N nm.

Diese Ausfühungsform des Aufzeichnungsträgers eignet sich auch besonders gut zum Auslesen mit einem Strahlungsbündel, das von einem Halbleiterdiodenlaser vom AlGaAs-Typ geliefert wird. Bei einem Wert in der Grössenordnung von 625 nm für die Grösstbreite der Gebiete ist dann die wirksame Wellenlänge grösser als die wirksame Breite der Gebiete. Dann wird der Polarisationszustand des Auslesebündels für die Phasentiefe mitbestimmend. Der Einfluss des Neigungswinkels auf die Phasentiefe ist dann aber gering: der Neigungswinkel darf dann einen beliebigen Wert zwischen etwa 30° und 60° aufweisen, vorausgesetzt, dass der Neigungswinkel über die ganze Aufzeichnungsträgeroberfläche konstant ist.

Die angegebenen Werte für die Neigungswinkel treffen für die radialen Übergänge zwischen den Datengebieten und den Zwischengebieten oder in allgemeinerem Sinne für die Übergänge in der Richtung quer zu der Spurrichtung zu. Die Neigungswinkel der Übergänge in der Spurrichtung liegen in derselben Grössenordnung.

5 Der angegebene Wert von 200/N nm für den geometrischen Abstand beim Auslesen mit der Strahlung eines AlGaAs-Lasers ist am günstigsten, wenn diese Strahlung senkrecht polarisiert ist, d.h., wenn der elektrische Feldvektor zu der Längsrichtung der Datengebiete senkrecht ist. Der geo-io metrische Abstand darf aber zwischen 200/N nm und 235/N nm variieren, wobei noch eine gute Auslesung möglich bleibt.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher i5 beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil der Datenstruktur eines Aufzeichnungsträgers,

Fig. 2 einen Teil eines tangentialen Schnittes durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers 20 nach der Erfindung,

Fig. 3 einen Teil eines radialen Schnittes durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung,

Fig. 4 eine bekannte Vorrichtung zum Auslesen eines Auf-25 Zeichnungsträgers,

Fig. 5 die Schnitte im fernen Feld der Datenstruktur durch das Teilbündel nullter Ordnung und durch zwei Teilbündel erster Ordnungen,

Fig. 6 die Änderung des Neigungswinkels als Funktion 30 der Entwicklungszeit während der Herstellung des Aufzeichnungsträgers, und

Fig. 7 in Form einer Tabelle einige Werte für den Neigungswinkel und die zugehörigen Werte des optischen Abstandes und des geometrischen Abstandes zwischen der 35 ersten und der zweiten Ebene.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht die Datenstruktur aus einer Anzahl von Datengebieten 2, die gemäss Spuren 3 angeordnet sind. Die Gebiete 2 sind in der Spurrichtung oder der tangentiellen Richtung t und in der radialen Richtung r durch 40 Zwischengebiete 4 voneinander getrennt. Die Zwischengebiete 4 zwischen den Spuren 3 bilden ununterbrochene Zwischenstreifen 5. Die Datengebiete 2 können aus in die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers gepressten Gruben oder aus über die Aufzeichnungsträgeroberfläche hinausragenden 45 Buckeln bestehen. Der Abstand zwischen dem Boden der Gruben oder der Spitze der Buckel und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers ist grundsätzlich konstant, gleich wie die Breite der Datengebiete 2 auf der Höhe der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers. Der genannte Abstand und die so genannte Breite werden nicht durch die in der Struktur gespeicherten Daten bestimmt.

Die Daten, die mit Hilfe des Aufzeichnungsträgers übertragen werden müssen, sind in der Änderung der Gebietestruktur nur in der tangentiellen Richtung festgelegt. Wenn 55 ein Farbfernsehprogramm in dem Aufzeichnungsträger gespeichert ist, kann das Leuchtdichtesignal in der Änderung der Raumfrequenz der Datengebiete 2 und können das Farbart- und das Tonsignal in der Änderung der Längen der Gebiete 2 kodiert sein. In dem Aufzeichnungsträger können 60 auch digitale Daten gespeichert sein. Dann stellt eine bestimmte Kombination von Datengebieten 2 und Zwischengebieten 4 eine bestimmte Kombination digitaler Einsen und Nullen dar.

Der Aufzeichnungsträger kann mit einer in Fig. 4 schema-65 tisch gezeigten Vorrichtung ausgelesen werden. Ein von einem Gaslaser 10, z.B. einem Helium-Neon-Laser, ausgesandtes monochromatisches und linear polarisiertes Bündel 11 wird von einem Spiegel 13 zu einem Objektivsystem 14

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reflektiert. In dem Wege des Strahlungsbündels 11 ist eine Hilfslinse 12 angeordnet, die dafür sorgt, dass die Pupille des Objektivsystems 14 gefüllt wird. Dann wird ein beugungsbe-grenzter Auslesefleck V auf der Datenstruktur gebildet. Die Datenstruktur ist schematisch durch die Spuren 3 dargestellt; der Aufzeichnungsträger ist also in radialem Schnitt gezeigt.

Die Datenstruktur kann sich auf der dem Laser zugewandten Seite des Aufzeichnungsträgers befinden. Vorzugsweise befindet sich, wie in Fig. 4 dargestellt ist, die Datenstruktur jedoch auf der von dem Laser abgekehrten Seite des Aufzeichnungsträgers, so dass durch das durchsichtige Substrat 8 des Aufzeichnungsträgers hindurch ausgelesen wird. Dies hat den Vorteil, dass die Datenstruktur vor Fingerabdrücken, Staubteilchen und Kratzern geschützt ist.

Das Auslesebündel 11 wird von der Datenstruktur reflektiert und bei Rotation des Aufzeichnungsträgers mittels eines von einem Motor 15 angetriebenen Tellers 16 entsprechend der Reihenfolge der Datengebiete 2 und der Zwischengebiete 4 in einer augenblicklich ausgelesenen Spur moduliert. Das modulierte Auslesebündel geht wieder durch das Objektivsystem 14 und wird vom Spiegel 13 reflektiert. Um das modulierte Auslesebündel von dem unmodulierten Auslesebündel zu trennen, sind in dem Strahlungsweg vorzugsweise ein polarisationsempfindliches Teilprisma 17 und eine A.o/4-PI atte 18 angeordnet, wobei Xo die Wellenlänge im freien Raum des Auslesebündels darstellt. Das Bündel 11 wird vom Prisma 17 zu der W4-Platte 18 durchgelassen, die die linear polarisierte Strahlung in zirkulär polarisierte Strahlung umwandelt, die auf die Datenstruktur einfällt. Das reflektierte Auslesebündel durchläuft nochmals die Xo/4-Platte 18, wobei die zirkulär polarisierte Strahlung in linear polarisierte Strahlung umgewandelt wird, deren Polarisationsebene über 90° in bezug auf die von dem Laser 10 ausgesandte Strahlung gedreht ist. Dadurch wird beim zweiten Durchgang durch das Prisma 17 das Auslesebündel reflektiert werden, und zwar zu dem strahlungsempfindlichen Detektor 19. Am Ausgang dieses Detektors tritt ein elektrisches Signal S, auf, das entsprechend den augenblicklich ausgelesenen Daten moduliert ist

Die Datenstruktur wird mit einem Auslesefleck V belichtet, dessen Abmessung in derselben Grössenordnung wie die der Datengebiete 2 liegt. Die Datenstruktur kann als ein Beugungsraster betrachtet werden, das das Auslesebündel in ein unabgelenktes Teilbündel nullter Spektralordnung, eine Anzahl Teilbündel erster Spektralordnungen und eine Anzahl Teilbündel höherer Spektralordnungen spaltet. Für die Auslesung sind hauptsächlich die in der Spurrichtung abgelenkten Teilbündel von Bedeutung und von diesen Bündeln insbesondere die abgelenkten Teilbündel erster Ordnungen. Die numerische Apertur des Objektivsystems und die Wellenlänge des Ausiesebündels sind derart der Datenstruktur ange-passt, dass die Teilbündel höherer Ordnungen grösstenteils ausserhalb der Pupille des Objektivsystems fallen und nicht auf den Detektor gelangen. Ausserdem sind die Amplituden der Teilbündel höherer Ordnungen klein in bezug auf die Amplituden des Teilbündels nullter Ordnung und der Teilbündel erster Ordnungen.

In Fig. 5 sind die Schnitte durch die in der Spurrichtung abgelenkten Teilbündel erster Ordnungen in der Ebene der Austrittspupille des Objektivsystems dargestellt. Der Kreis 20 mit dem Mittelpunkt 21 stellt die Austrittspupille dar. Dieser Kreis gibt zugleich den Schnitt durch das Teilbündel b (0,0) nullter Ordnung an. Der Kreis 22 bzw. 24 mit Mittelpunkt 23 bzw. 25 stellt den Schnitt durch das Teilbündel erster Ordnung b (+ 1,0) bzw. b ( — 1,0) dar. Der Pfeil deutet die Spurrichtung an. Der Abstand zwischen der Mitte 21 des Teilbündels nullter Ordnung und den Mitten 23 und 25 der Teilbündel erster Ordnungen wir durch Xo/P bestimmt wobei p (vgl. Fig. 1) die räumliche Periode an der Stelle des Ausleseflecks

V der Gebiete 2 darstellt.

Im Zusammenhang mit der hier gegebenen Beschreibung des Ausleseverfahrens lässt sich sagen, dass in den in Fig. 5 schraffiert dargestellten Gebieten die Teilbündel erster Ordnungen das Teilbündel nullter Ordnung überlappen und Interferenzen auftreten.

Die Phasen der Teilbündel erster Ordnungen ändern sich, wenn sich der Auslesefleck in bezug auf eine Datenspur bewegt. Dadurch ändert sich die Intensität der Gesamtstrahlung, die durch die Austrittspupille des Objektivsystems hindurchtritt.

Wenn die Mitte des Ausleseflecks mit der Mitte eines Datengebietes 2 zusammenfällt, gibt es einen bestimmten Phasenunterschied i|/ (als die Phasentiefe bezeichnet) zwischen einem Teilbündel erster Ordnung und dem Teilbündel nullter Ordnung. Bewegt sich der Auslesefleck zu einem folgenden Gebiet, so nimmt die Phase des Teilbündels b (+ 1,0) um 2 % zu. Es lässt sich daher sagen, dass sich beim Bewegen des Ausleseflecks in tangentialer Richtung die Phase dieses Teilbündels in bezug auf das Teilbündel nullter Ordnung um cot ändert. Darin ist co eine Zeitfrequenz, die durch die Raumfrequenz der Datengebiete 2 und durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der sich der Auslesefleck über eine Spur bewegt. Die Phase ( + 1,0) bzw. ® ( -1,0) des Teilbündels b (+1,0) bzw. des Teilbündels b ( — 1,0) in bezug auf das Teilbündel nullter Ordnung b (0,0) kann durch cD ( + 1,0) = v|/ + cot, bzw. durch

0 (- l,0) = l(/-COt dargestellt werden. Bei dem hier verwendeten Ausleseverfahren werden, wie in Fig. 4 dargestellt ist, die durch das Objektivsystem hindurchtretenden Teile der Teilbündel erster Ordnungen mit dem Teilbündel nullter Ordnung auf ein und demselben Detektor 19 zusammengebracht. Das zeitabhängige Ausgangssignal dieses Detektors kann dann durch:

Sj = A (\|i) • cos v|/ • cos (cot),

dargestellt werden, wobei A (ijj) mit abnehmendem Wert von abnimmt. Die Amplitude A (i|i) • cosi)/ des Signals Sj ist maximal für eine Phasentiefe i|/= 7t Rad.

Für das in Fig. 4 veranschaulichte Ausleseverfahren mit einem Helium-Neon-Laserbündel, wobei die Datenstruktur mit zirkulär polarisierter Strahlung belichtet wird, und wobei die wirksame Breite der Datengebiete 2 grösser als die wirksame Wellenlänge ist, wird, wie aus von der Anmelderin durchgeführten und durch Versuche bestätigten Berechnungen hervorgeht, die Phasentiefe durch die nachstehenden Parameter bestimmt:

- die Wellenlänge im freien Raum A.o des Auslesebündels,

- die Brechungszahl N des durchsichtigen Mediums, das sich zwischen der Ebene der Datengebiete 2 und der Ebene der Zwischengebiete 4 befindet und ausserdem die Datenstruktur abdeckt,

- den geometrischen Abstand zwischen diesen Ebenen, also im Falle einer Grubenstruktur die geometrische Grubentiefe, und

- den Neigungswinkel ® der Wände der Gebiete 2.

Für den hier beschriebenen Aufzeichnungsträger, der z.B. dazu bestimmt ist, ein Fernsehprogramm in grossen Anzahlen zu verbreiten, ist es wichtig, dass die Daten auf gut definierte Weise eingeschrieben werden können und dass, ausgehend von einem eingeschriebenen «Master»-Träger, eine Vielzahl von Abdrücken, z.B. vom Gebraucher abzuspielender Aufzeichnungsträger, hergestellt werden können. Die genannten Anforderungen ergeben in der Praxis Aufzeichnungsträger, in

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denen die Wände der Gebiete 2 einen Neigungswinkel 0 aufweisen, der erheblich von 0° abweicht.

Wie im Aufsatz «Laser beam recording of video master disks» in «Applied Optics», Band 17, Nr. 13, S. 2001-2006, beschrieben ist, werden die Daten dadurch eingeschrieben, dass eine auf einem Substrat angebrachte Photolackschicht mit einem Laserbündel belichtet wird, dessen Intensität entsprechend den einzuschreibenden Daten moduliert wird. Nach dem Einschreiben wird der Photolack entwickelt, wobei eine Grubenstruktur oder eine Buckelstruktur erhalten wird. Dabei wird an den Stellen der Gruben oder zwischen den Buckeln der Photolack völlig entfernt, so dass die Dicke der Photolackschicht die Tiefe der Gruben oder die Höhe der Buckel in dem endgültigen Aufzeichnungsträger bestimmt.

Allein schon wegen der Intensitätsverteilung des verwendeten Einschreibbündels wird der endgültige Aufzeichnungsträger schräge Wände aufweisen. Auch der Entwicklungsvorgang beeinflusst die Wandsteilheit: je länger entwickelt wird, je stärker ist die Zunahme der Wandsteilheit. Dies ist in Fig. 6 für eine Struktur von Gruben 33 illustriert. In dieser Figur bezeichnet 30 das Substrat des «Master»-Trägers, während 31 eine Zwischenschicht bezeichnet, die für eine gute Haftung der Photolackschicht 32 auf dem Substrat sorgt. Mit den gestrichelten Linien 34, 35, bzw. 36 ist die Wandsteilheit für den Fall angegeben, dass während kurzer Zeit, längerer Zeit bzw. noch längerer Zeit entwickelt wird.

Von dem entwickelten «Master»-Träger werden auf bekannte Weise sogenannte Mutterplatten und von diesen Platten wieder Matrizen hergestellt. Mit den Matrizen wird eine Vielzahl von Aufzeichnungsträgern hergestellt. Um dabei die Abdrücke leicht von der Matrize trennen zu können, soll vorzugsweise der Neigungswinkel der Wände möglichst gross gewählt werden. Es lässt sich somit sagen, dass infolge des verwendeten Einschreib- und Duplizierverfahrens der Neigungswinkel einen bestimmten von 0° abweichenden Wert aufweisen wird.

Bei der Herstellung eines Aufzeichnungsträgers, der dazu bestimmt ist, mit einem He-Ne-Bündel oder mit einem Bündel vergleichbarer Wellenlänge ausgelesen zu werden, wobei die wirksame Breite der Gebiete 2 grösser als die wirksame Wellenlänge ist, wird der negative Effekt des an sich gewünschten grösseren Neigungswinkels auf die Phasentiefe dadurch ausgeglichen, dass der geometrische Abstand zwischen def Oberfläche der Datengebiete 2 und der Oberfläche der Zwischengebiete 4 grösser gemacht, z.B. dass die Photolackschicht dicker gemacht wird.

In Fig. 2 ist ein kleiner Teil einer bevorzugten Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung in tangentialem Schnitt längs der Linie II-II' in Fig. 1 dargestellt, während in Fig. 3 ein Teil dieses Aufzeichnungsträgers in radialem Schnitt längs der Linie III-III' in Fig. 1 dargestellt ist. Beim Auslesen wird der Aufzeichnungsträger von der Unterseite her belichtet, wobei das Substrat 8 als optische Schutzschicht verwendet wird. Die Datenstruktur kann mit einer Schicht 6 aus gut reflektierendem Material, z.B. Silber oder Aluminium oder Titan, überzogen sein. Auf der Schicht 6 kann noch eine Schutzschicht 7 angebracht sein, die die Datenstruktur vor mechanischen Beschädigungen, wie Kratzern, schützt.

Im Einsatz der Fig. 2 ist der Neigungswinkel 8 der Wände 9 angegeben. Dieser Neigungswinkel ist das Resultat eines Kompromisses. Es hat sich herausgestellt, dass der Einschreibvorgang und der Vervielfachungsvorgang am besten reproduzierbar sind, wenn der Neigungswinkel in der Grössenordnung von 45° bis 50° liegt. Es werden aber auch noch akzeptabe Ergebnisse mit Neigungswinkeln erzielt, die im Bereich von 30° bis 65° liegen.

In Fig. 3 ist die wirksame Breite weff der Gebiete 2 angegeben. Die wirksame Breite, die gleich der mittleren Breite ist, wird bestimmt durch die Breite w in der Ebene der Zwischengebiete 4, den Neigungswinkel 0 und die geometrische Tiefe dg der Gruben gemäss

Wc-iT== w dg • tg0.

Für eine Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers mit w = 625 nm, 0 = 45° und dg = 135 nm ist weff = 490 nm.

Es ist möglich, dass die Breite w nicht über die ganze Aufzeichnungsträgeroberfläche gleich ist, sondern dass die Breite w auf der Innenseite des Aufzeichnungsträgers grösser, z.B. 800 nm, als auf der Aussenseite, z.B. 500 nm, ist. Diese Spurbreitenänderung hat dann zum Zweck, wie in der älteren Patentanmeldung PHN 7016 beschrieben ist, eine optimale Auslesung sowohl der Spuren auf der Innenseite als auch der Spuren auf der Aussenseite mit einem Auslesefleck konstanter Abmessung zu gewährleisten.

Für einen Aufzeichnungsträger, der dazu bestimmt ist, mit einem He-Ne-Laserbündel oder mit einem Bündel vergleichbarer Wellenlänge ausgelesen zu werden, ist stets die optische Tiefe do der Gruben oder die optische Höhe der Buckel grösser als À./4, während für den früher vorgeschlagenen Aufzeichnungsträger für diese Tiefe oder Höhe stets ein Wert von A./4 angegeben ist.

Der richtige Wert des optischen Abstandes do wird durch den Neigungswinkel 0 der Wände bestimmt. In der Tabelle der Fig. 7 sind für einige Werte des Neigungswinkels 0 die zugehörigen Werte des optischen Abstandes do angegeben. Der zu einem optischen Abstand do gehörige geometrische Abstand dg wird gegeben durch:

dg = do/N

wobei N die Brechungszahl des durchsichtigen Materials in den Gruben, falls die Datengebiete 2 Gruben sind, oder des durchsichtigen Materials zwischen den Buckeln ist, falls die Datengebiete Buckel sind. Wenn auf der Datenstruktur keine durchsichtige Schutzschicht angebracht ist, also wenn die Struktur an der Luft liegt, muss N = 1 gesetzt werden und ist der geometrische Abstand gleich dem optischen Abstand.

Als Ausführungsform sind in der äusserst rechten Spalte der Fig. 7 die zu den angegebenen Werten des Neigungswinkels 0 gehörigen geometrischen Abstände für den Fall gegeben, dass ein Aufzeichnungsträger nach den Fig. 2 und 3 mit einem Substrat-Brechungsindex von 1,5 mit zirkulär polarisierter Helium-Neon-Strahlung ausgelesen wird, von der X.0 = 633 nm ist.

In der letzten Zeit werden zum Auslesen optischer Aufzeichnungsträger auch Halbleiterdiodenlaser als Strahlungsquelle verwendet. Namentlich die Diodenlaser, in denen die Materialien Aluminium, Gallium und Arsen verarbeitet sind und die eine Wellenlänge von etwa 780 nm bis etwa 860 nm aussenden, sind für diesen Zweck geeignet.

Bei der Anwendung eines AlGaAs-Diodenlasers statt des annahmeweise in Fig. 4 verwendeten Gaslasers brauchen keine Massnahmen getroffen zu werden, um Rückkopplung der von der Datenstruktur reflektierten Strahlung auf den Laser zu vermeiden. Diese Rückkopplung kann im Gegenteil beim Auslesen ausgenutzt werden, wie in der US-PS 3 941 945 beschrieben ist. Dies bedeutet, dass in der Auslesevorrichtung keine Polarisationsmittel, wie die X/4-Platte 18 und das Prisma 17 in Fig. 4, verwendet zu werden brauchen. Wenn der Diodenlaser linear polarisierte Strahlung aussendet, wird ohne weitere Massnahmen die Datenstruktur mit linear polarisierter Strahlung belichtet werden.

Beim Auslesen mit einem Diodenlaser mit der längeren Wellenlänge wird nicht mehr die Anforderung erfüllt, dass

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weff grösser als A.err ist, es sei denn, dass die Breite w vergrös-sert werden sollte, was mit Rücksicht auf die Datendichte nicht empfehlenswert ist. Sobald die effektive Wellenlänge gleich oder grösser als die effektive Breite ist, können die beim Auslegen der Datenstruktur auftretenden Erscheinungen nicht mehr völlig mit einer skalaren Beugungstheorie beschrieben werden, sondern muss eine vektorielle Beugungstheorie angewandt werden. Der Polarisationszustand des Auslesebündels erhält dann einen wichtigen Einfluss auf die Phasentiefe. Es lässt sich sagen, dass bei Anwendung eines senkrecht polarisierten Auslesebündels eine langgestreckte Grube bzw. ein langgestreckter Buckel tiefer bzw. höher als bei Anwendung eines parallel polarisierten oder zirkulär polarisierten Auslesebündels scheint. Dieser Effekt gilt auch für ein Auslesebündel, für das Xefr< wefrist. Unter einem senkrecht bzw. parallel polarisierten Auslesebündel ist ein Auslesebündel zu verstehen, dessen elektrischer Feldvektor (E-Vek-tor) zu der Längsrichtung der Gruben oder Buckel senkrecht bzw. parallel ist.

Man hat gefunden, dass der zum Auslesen mit He-Ne-Strahlung bestimmte Aufzeichnungsträger mit einer geometrischen Grubentiefe oder Buckelhöhe von 200/N nm auch besonders gut dazu geeignet ist, mit senkrecht polarisierter AlGaAs-Strahlung ausgelesen zu werden. Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, dass der Einfluss des Neigungswinkels auf die Phasentiefe verhältnismässig gering ist. Bei einer geometrischen Grubentiefe von 200/N nm darf der Neigungswinkel einen bestimmten beliebigen Wert zwischen etwa 30° und etwa 60° annehmen, ohne dass dies zu einer erheblichen Verringerung der Güte des ausgelesenen Signals 5 führt. Bei dem hier betrachteten Wert der effektiven Wellenlänge und der effektiven Breite der Gruben kann ds Auslesebündel keine verschiedenen Neigungswinkel mehr unterscheiden.

Der Wert von 200/N nm für den geometrischen Abstand io zwischen der Oberfläche der Datengebiete und der Oberfläche der Zwischengebiete ist ein optimaler Wert. Ein Aufzeichnungsträger lässt sich auch noch befriedigend auslesen, wenn der geometrische Abstand grösser ist. Die obere Grenze für diesen Abstand liegt bei etwa 235/N nm. Ein Aufzeich-15 nungsträger, dessen geometrischer Abstand sich der oberen Grenze nähert, braucht nicht mit einem senkrecht polarisierten Auslesebündel ausgelesen zu werden, sondern kann auch mit einem parallel polarisierten Auslesebündel ausgelesen werden. Auch für jeden Wert des geometrischen Abstandes 20 zwischen 200/N nm und 235/N nm kann der Neigungswinkel 0 einen bestimmten beliebigen Wert zwischen 30° und 60° aufweisen.

Die Erfindung wurde anhand eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers erläutert. Sie kann jedoch auch 25 bei anderen Aufzeichnungsträgern, wie bandförmigen oder zylindrischen Aufzeichnungsträgern, verwendet werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Aufzeichnungsträger, in dem Daten in einer mit einem optischen Strahlungsbündel auslesbaren strahlungsreflektie-renden Datenstruktur gespeichert sind, die aus in Spuren angeordneten Datengebieten aufgebaut ist, die in der Spurrichtung und quer zu der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt sind, wobei die Oberflächen der Datengebiete nahezu in einer ersten Ebene und die Oberflächen der Zwischengebiete nahezu in einer zweiten Ebene liegen, und wobei über den ganzen Aufzeichnungsträger der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene nahezu konstant ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (0) zwischen den Wänden (9) der Datengebiete (2) und einer Normalen auf dem Aufzeichnungsträger (1) einen bestimmten Wert zwischen 30° und 65° aufweist, und dass der geometrische Abstand (dg) zwischen der ersten und der zweiten Ebene einen bestimmten Wert zwischen 165/N nm und 270/N nm aufweist, wobei N die Brechungszahl eines durchsichtigen, vom optischen Strahlungsbündel durchlaufenen Mediums (8) ist, das sich zwischen der ersten und der zweiten Ebene befindet. •

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch I, der dazu bestimmt ist, mit entweder zirkulär polarisierter Strahlung (11) mit einer Wellenlänge von etwa 633 nm oder linear polarisierter Strahlung (11) mit einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 860 nm und einer zu der Spurrichtung (t) senkrechten Polarisationsrichtung ausgelesen zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (0) 45° bis 50° und der geometrische Abstand (dg) etwa 200/N nm beträgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, der dazu bestimmt ist, mit zirkulär polarisierter Strahlung (11) mit einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 860 nm ausgelesen zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (0) von 45° bis 50° ist und der geometrische Abstand (dg) einen bestimmten Wert im Bereich von 210/N nm bis 225/N nm aufweist.

4. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 vom runden scheibenförmigen Typ, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Aussenrand her die Breite (w) der Gebiete (21) allmählich und unabhängig von den Daten zunimmt.