CH657930A5

CH657930A5 - Aufzeichnungstraeger mit optisch auslesbarer informationsstruktur.

Info

Publication number: CH657930A5
Application number: CH105/82A
Authority: CH
Inventors: Jan Gerard Dil
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1981-01-12
Filing date: 1982-01-08
Publication date: 1986-09-30
Also published as: DE3200187A1; ES508591A0; ES8302943A1; US4423502A; NL8100098A; HK76286A; FR2497990B1; ATA8382A; IT8219034A0; CA1184297A; JPS57138065A; FR2497990A1; IT1149422B; AU544929B2; BE891747A; KR830009564A; AU7940882A; AT374606B; GB2091028A; KR880000397B1

Description

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

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

Ein derartiger Aufzeichnungsträger ist in der DE-OS 2 912 216 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 Zwischengebiete 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 Auslesebündels 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 1/e2 der Intensität im Zentrum der Flecks ist, ist von der Grössenordnung der Breite dieser Informationsgebiete oder grösser 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 grösser, 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 Informationsgebieten dieser Informationsspuren modulierten Strahlung kann einen strahlungsempfindlichen Detektor erreichen, der die von der auszulesenden Spur modulierte Strahlung empfangen soll. Dieser Effekt, der Übersprecheffekt, bestimmt den Mindestabstand zwischen den Informationsspuren.

In der DE-OS 2 912 216 wird die Vergrösserung der Informationsdichte durch die Bildung verschiedener Tiefen der Informationsgruben benachbarter Spuren und durch Auslesen dieser Informationsspuren auf verschiedene Weisen beschrieben. Die Informationsspuren, 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 Informationsgebiete die zweite Tiefe besitzen, werden durch die Bestimmung des Intensitätsunterschieds in zwei tangential verschiedenen Hälften der Pupille des Ausleseobjektivs ausgelesen. Dies betrifft das sog. différentielle Ausleseverfahren. Da beim Auslesen einer ersten Informationsspur im einen Ausleseverfahren eine benachbarte Informationsspur, die zum Auslesen im anderen Ausleseverfahren bestimmt ist, nahezu nicht gesichtet wird, können die Informationen wesentlich näher beieinander gelegt werden, ohne dass sich das Übersprechen vergrössert.

Zum Auslesen eines derartigen Aufzeichnungsträgers ist eine angepasste Ausleseanordnung zu verwenden, d.h. eine Aus5

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leseanordnung, in der vom einen auf das andere Ausleseverfahren umgeschaltet werden kann. Weil die zwei Ausleseverfahren verschiedene optische Übertragungsfunktionen («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 Servo-system, 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 ver-grössern, ohne dass dazu die Ausleseanordnung angepasst zu werden braucht.

Diese Aufgabe wird mit einem Aufzeichnungsträger erfin-dungsgemäss dadurch gelöst, dass benachbarte Informationsspurabschnitte sich voneinander dadurch unterscheiden, dass sie sich in verschiedenen Höhen im Aufzeichnungsträger befinden, während innerhalb eines jeden Informationsspurabschnitts 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 3 855 426 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 Aufzeichnungsträgers zu seinem Rand und die Ausleserichtung der zweiten spiralförmigen Informationsspur vom Rand des Aufzeichnungsträgers 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 Aufzeichnungsträgern, 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 Diffe-renzialverfahren bestimmt sind. Die Informationsstruktur in den Informationsspuren kann sowohl eine Phasen- als auch eine Amplitudenstruktur sein.

5 Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäs-sen 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 io der wirksamen Höhe der Informationsgebiete innerhalb ihrer Spuren ist.

Für eine Informationsstruktur mit Informationsgebieten in Form von Gruben in den Informationsspuren kann der Begriff wirksame Tiefe verwendet werden. Diese wirksame Tiefe ist der 15 Unterschied zwischen der Ebene der Informationsgebiete und der Ebene der Zwischengebiete, wie sie vom Auslesestrahl wahrgenommen wird. Die Informationsstruktur kann als ein Diffraktionsraster betrachtet werden, das den Auslesestrahl in einen Teilstrahl mit 0. Ordnung, eine Anzahl von Teilstrahlen 20 1. Ordnung und eine Anzahl von Teilstrahlen höherer Ordnungen aufteilt, wobei der Teilstrahl 0. Ordnung und u.a. die Teilstrahlen 1. Ordnung zum anderen einen Phasenunterschied aufweisen. Der bestimmte Phasenunterschied, der auftritt, wenn die Mitte des Ausleseflecks mit der Mitte eines Informationsge-25 biets zusammenfällt, wird mit Phasentiefe bezeichnet. Für ein optimales Auslesen einer Informationsstruktur nach dem Integralverfahren bzw. nach dem Differentialverfahren muss diese Phasentiefe einen ersten bzw. zweiten Wert haben. Einer bestimmten, gemessenen Phasentiefe ist ein bestimmter Wert der 30 erwähnten wirksamen Tiefe der Informationsgebiete zugeordnet.

Die wirksame Tiefe eines Informationsgebiets wird, wenn dieses Gebiet senkrechte Wände besitzt und die Breite des Informationsgebiets grösser als die effektive Wellenlänge des Aus-35 lesestrahls ist, vorwiegend durch die geometrische Tiefe des Informationsgebiets bestimmt. Besitzen die Informationsgebiete eine bestimmte Wandsteilheit und ist die Breite der Informationsgebiete von der Grösserordnung der effektiven Wellenlänge des Auslesestrahls oder kleiner, wird die wirksame Tiefe mit 40 durch die erwähnte Breite und Wandsteilheit sowie durch die Polarisation des Auslesestrahls 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 obi-45 ger Beschreibung kann auch der Begriff «wirksamer Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren» benutzt werden. Dies ist also der Höhenunterschied, wie er vom Auslesestrahl wahrgenommen wird. Dieser Höhenunterschied wird vom geometrischen Höhenunterschied, von der Steilheit der Wände der so Informationsspuren und von der Breite der Informationsspuren in bezug auf die effektive Wellenlänge des Auslesestrahls bestimmt.

Die wirksame Tiefe der Informationsgebiete und der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren kann 55 bei einer reflektierenden Informationsstruktur in effektiver 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 n be-60 deckt ist, ist die effektive Wellenlänge Xe gleich der Wellenlänge in Vakuum (X0) geteilt durch n. Für einen Aufzeichnungsträger mit einer reflektierenden Phasenstruktur, die im Integralverfahren bzw. im Differenzialverfahren ausgelesen wird, ist die optimale wirksame Tiefe der Informationsgebiete gleich Xe/A 65 bzw. X.e/8. Erfindungsgemäss ist in diesen Aufzeichnungsträgern der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten Informationsspurabschnitten Xe/8 bzw. Ä.e/16. Eine wirksame Tiefe von Xe/A bzw. Xe/8 bedeutet, dass der Teilstrahl der 0.

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Ordnung und einer der Teilstrahlen der ersten Ordnung einen Phasenunterschied von n rad bzw. n/2 rad aufweisen.

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 n rad zwischen dem Teilstrahl der 0. Ordnung und einem der Teilstrahlen erster Ordnung ein und ist hinsichtlich des Phasenverhaltens einer reflektierenden Phasenstruktur vergleichbar, deren Informationsgebiete eine wirksame Tiefe von A.e/4 besitzen.

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

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand 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. 4 verschiedene Biegungsordnungen des Auslesestrahls, Fig. 5 den Verlauf des Informationssignals als Funktion der Phasentiefe,

Fig. 6 eine Vektordarstellung des Informationssignals und des Übersprechsignals,

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 einer Anzahl von Informationsgebieten 5, die nach Informationsspuren 2 und 2' geordnet sind. Die Informationsgebiete sind in der 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 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 Informationsstruktur 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 Informationsstruktur an der vom Laser abgewandten Seite des Aufzeichnungsträgers, so dass durch das durchsichtige Substrat 8 des Aufzeichnungsträgers hindurch ausgelesen wird. Der Vorteil dabei ist, dass die Informationsstruktur gegen Fingerabdrücke, Staubpartikel 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 Teilungs-prisma. 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 . . . 189 beschrieben, und wird hier weiter nicht erläutert.

Der Halbwertdurchmesser des Ausleseflecks V ist von der Grössenordnung der Spurbreite oder grösser, 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 Zwischengebieten in dieser benachbarten Informationsspur zu vermeiden, werden erfindungsge-mäss die benachbarten Spuren in verschiedenen Höhen angeordnet, wie aus Fig. 2 ersichtlich.

In dieser Figur, die einen kleinen Teil des Aufzeichnungsträgers in einem Schnitt entlang der Linie II-II' der Fig. I darstellt, sind die Informationsspuren mit 2 bzw. 2' bezeichnet. Der Höhenunterschied zwischen einer Informationsspur 2 und einer Informationspur 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 wird der physikalische Hintergrund der Erfindung näher erläutert. Die Informationsstruktur kann als ein Beugungsraster betrachtet werden, das den Auslesestrahl in einen unabgelenkten Teilstrahl der 0. Ordnung, in eine Anzahl von Teilstrahlen erster Ordnung und in eine Anzahl von Teilstrahlen 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 abgelenkten Teilstrahlen. Die numerische Apertur des Objektivsystems und die Wellenlänge des Auslesestrahls sind an die Informationsstruktur derart angepasst, dass die Teilstrahlen höherer Ordnung 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 0. Ordnung und der Teilstrahlen der ersten Ordnung klein.

In Fig. 4 sind die Schnitte durch die in der Spurrichtung abgelenkten Teilbündel der ersten Ordnung in der Ebene der Austrittspupille des Objektivsystems dargestellt. Der Kreis 20 mit

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der Mitte 21 stellt die Austrittspupille dar. Dieser Kreis gibt ebenfalls den Schnitt durch den Teilstrahl b(0,0) der 0. Ordnung an. Der Kreis 22 bzw. 24 mit der Mitte 23 bzw. 25 stellt den Schnitt durch den Teilstrahl b(+1,0) bzw. b(—1,0) der ersten Ordnung dar. Der Pfeil 26 gibt die Spurrichtung an. Der Abstand zwischen der Mitte 21 des Teilstrahls der 0. Ordnung und den Mitten 23 und 25 der Teilstrahlen der ersten Ordnung wird durch X/p bestimmt, worin p (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 0. Ordnung überlappen und dass Interferenzen 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 Phasenunterschied \|/, mit Phasentiefe bezeichnet, zwischen einem Teilstrahl der ersten Ordnung und dem Teilstrahl der 0. Ordnung. Bewegt sich der Auslesefleck in Richtung auf ein folgendes Gebiet, steigt die Phase des Teilstrahls b(+1,0) um 2 re an. Daher kann gesagt werden, dass beim Bewegen des Ausleseflecks in der Tangentialrichtung die Phase dieses Teilstrahls in bezug auf den Teilstrahl oder 0. Ordnung sich um cot ändert. Darin ist co 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 <£(+ 1,0) bzw. 4>(—1,0) des Teilstrahls b(+ 1,0) bzw. des Teilstrahls b(—1,0) in bezug auf den Teilstrahl der 0. Ordnung b(0,0) kann wie folgt dargestellt werden.

<t>(+1,0) = \|/ + cot bzw.

<j> (—1,0) = \|/ — cot.

Bei dem Integralausleseverfahren werden, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die durch das Objektivsystem fallenden Teile der Teilstrahlen der ersten Ordnung mit dem Teilstrahl der 0. Ordnung auf einem Detektor 19 zusammengeführt. Das zeitabhängige Ausgangssignal dieses Detektors kann dabei wie folgt geschrieben werden:

Si = A (y). cos \j/ . cos (cot),

Bei der Differenzialauslesung ist in einem jeden der in Fig. 4 schraffiert dargestellten Überlappungsgebiete ein Detektor angeordnet. Die Ausgangssignale dieser Detektoren werden subtrahiert, wodurch sich ein Signal S'i ergibt, das wie folgt geschrieben wird:

S'i = B(\|/). si v|; . sind (cot),

Im allgemeinen hat das Signal Si als Funktion der Phasentiefe \|/ einen Verlauf, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Die Maxima dieses Signals liegen bei \|/, 3 \)/ usw. und die Minima bei Null, 2 \|/ usw., wobei für das Integralverfahren \|/ = n rad und für das Differenzialverfahren ij/ = k/2 rad gilt.

Vorausgesetzt, zu einem bestimmten Zeitpunkt wird eine Informationsspur 2' 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 bestimmte Strah-

lungsm.enge zum Objektivsystem und zum Detektor 19. Erfin-dungsgemäss liegt die benachbarte Spur in einer anderen Höhe als die ausgelesene Spur. Der Detektor «schaut» dabei nach zwei verschiedenen Rastern. Das resultierende Signal des Detek-5 tors setzt sich dabei aus zwei Signalen zusammen: das Hauptsignal Si und das Übersprechsignal Sr„. Diese Signale sowie_das Gesamtsignal Si, t sind in Fig. 6 als Vektoren Si, Si-n und St dargestellt. Die Richtung von"Sl wird durch die Phasentiefe v|/ bestimmt. Beim Bewegen des Ausleseflecks V über eine Informalo tionsspur 2' variiert die Länge des Vektors Si und damit die Länge des Vektors Sn. Soll nunmehr die Modulation des Signals Si't durch die Aufeinanderfolge der Informationsgebiete und der Zwischengebiete in einer Informationsspur 2 minimal sein, muss der Vektor Si-„ senkrecht zum Vektor Si verlaufen, was lj in Fig. 6 mit der gestrichelten Linie angegeben ist. Dabei ist die Grösse von Si-t so gut wie nur möglich gleich der Grösse von Si. Das bedeutet, dass der Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren 2' und 2 die Hälfte der Phasentiefe \j/ sein soll.

Dies ist auch aus Fig. 5 ersichtlich. Das Übersprechen einer 20 Informationsspur 2 zur Informationsspur 2' ist möglichst klein, wenn das Signal Srn bei einem Übergang 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 25 2 gleich der Phasentiefe vj/ 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 \|/ liegen soll, während die Informationsgebiete in dieser Informationsspur in einer Tiefe (oder in einer

30 Höhe) entsprechend — vj/ liegen sollen. Die Tiefe (oder Höhe)

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der Informationsspur 2 und der Informationsgebiete innerhalb dieser Spur sind in Fig. 5 mit \j/n,t und \|/„lg angegeben.

Wie bereits bemerkt wurde, ist für einen Aufzeichnungsträ-35 ger mit einer Phasenstruktur, die mit dem Integralverfahren ausgelesen wird, die optimale Phasentiefe \|/ = tu rad. Für einen derartigen Aufzeichnungsträger soll der wirksame Höhenunter-

7t schied zwischen den Informationsspuren 2 und 2' —rad ent-40 sprechen.

Ist die Informationsstruktur eine reflektierende Struktur, wird die Phasentiefe \|/ = 7t rad erhalten, wenn die wirksame Tiefe der Informationsgebiete, oder wenn die Informationsgebiete Buckel sind, die wirksame Höhe der Buckel, Xi/A ist. Der 45 wirksame Höhenunterschied der Informationsspuren ist die Hälfte davon, daher Xe/8.

Ist die Informationsstruktur eine auf einem durchsichtigen Substrat mit dem Brechungsindex ni angebrachte durchsichtige Phasenstruktur, die mit einer durchsichtigen Schutzschicht mit so einem Brechungsindex n2 bedeckt ist, wird die optimale Phasentiefe *(/ = 7t rad erhalten, wenn die wirksame Tiefe oder Höhe

X,

der Informationsgebiete 2 ist. Darin ist X0 die Wellen-

2(n,-n2)

länge im Vakuum. Der wirksame Höhenunterschied h der In-

55 formationsspuren ist dabei gleich - , wobei diese Spuren

4(nrn2)

möglichst wenig übersprechen.

Es sei bemerkt, dass die wirksame Tiefe der Informationsgebiete 5 bzw. der wirksame Höhenunterschied zwischen den In-60 formationsspuren 2 und 2' nur mit der Tiefe d bzw. dem Höhenunterschied h übereinstimmt, wenn die Informationsgebiete und die Informationsspuren senkrechte Wände und Breiten aufweisen, die dabei die effektiven Wellenlänge des Auslesestrahls überschreiten. Bei nicht senkrechten Wänden und Breiten in der es Grössenordnung der effektiven Wellenlänge bestimmen die Wandsteilheit und die Polarisationsrichtung des Auslesestrahls mit die wirksame Tiefe und den wirksamen Höhenunterschied. Allgemein kann gesagt werden, dass in den herangezogenen

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Fällen einer Phasenstruktur, die in der Reflexion oder in Durchsicht ausgelesen wird, die Phasentiefe der Informationsgebiete n rad und der Phasentiefenunterschied der Informationsspuren 7t/2 rad sein soll.

Wie breits bemerkt wurde, muss für einen Aufzeichnungsträger, der nach dem Differentialverfahren ausgelesen wird, die Phasentiefe \j/ = n/2 rad betragen und muss der wirksame Hö-

TZ

henunterschied zwischen den Informationsspuren —rad entsprechen.

Ist die Informationsstruktur eine reflektierende Phasenstruktur, wird die Phasentiefe y = n/2 rad der Informationsgebiete erhalten, wenn diese Gebiete eine Tiefe oder Höhe von Xc/8 besitzen. Der gewünschte wirksame Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren beträgt dabei A,E/16.

Ist eine durchsichtige Phasenstruktur, die auf einem Substrat mit dem Brechungsindex nj angebracht und mit einer Schutzschicht mit dem Brechungsindex n2 bedeckt ist, nach dem Differenzialverfahren optimal auszulesen, müssen die Informaci tionsgebiete eine wirksame Tiefe von —— besitzen, wäh-

4(ni-n2)

rend der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informaci tionsspuren sein soll.

8(n,-n2)

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 \|/ = n 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 Xc/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 Xe/8 und Xc/4 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 Höhenunterschied etwas von den angegebenen Werten abweichen.

Es wurde beispielsweise in der DE-OS 2 909 877 bereits ein optischer Aufzeichnungsträger in der Verwendung als Speichermedium für andere als Videoinfornationen 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 wird die Radiallage des Einschreibflecks der Servospur detek-tiert und mit Hilfe eines optoelektronischen 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 40 dargestellt. Die konzentrischen Servospuren sind mit 41 und die Sektoren mit 42 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 Adressinformationsgebiete sind in der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt. Die Adressinformationsgebiete sind vorzugsweise in die Aufzeichnungsträgerfläche 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 ergebende Informationsstruktur ist eine Amplitudenstruktur, so dass der wirksame Höhenunterschied zwischen den benachbarten Servospurabschnitten einen Wert zwischen etwa >«c/8 und etwa A,c/4 haben muss.

Wird beim Einschreiben oder Auslesen dieses Aufzeichnungsträgers ein sog. differenzielles Spurnachführungssystem benutzt, d.h. ein System, in dem der Unterschied zwischen den Intensitäten in zwei radial verschiedenen Hälften der Pupille des Ausleseobjektivs bestimmt wird, müssen die unbeschriebenen Servospurabschnitte selbst eine Phasentiefe von etwa 110° besitzen. In diesem Fall müsste der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten Spurabschnitten einen Wert zwischen etwa Xc/S und etwa Xc/4 besitzen.

Im Aufzeichnungsträger nach Fig. 8 können auch die in radialer Richtung benachbarten Sektoradressen in verschiedenen Höhen liegen. Die Information in diesen Adressen hat die Form einer Phasenstriïktur und kann mit dem Integralverfahren ausgelesen werden. Der wirksame Höhenunterschied zwischen den Sektoradressen muss dabei Xc/8 für eine reflektierende Struktur sein.

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 video-master disks» in «Applied Optics», Vol. 17, No. 13, S. 2001 . . . 2006, beschrieben ist. Die vorgerillte Spur kann im Aufzeichnungsträgerkörper 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 Adressensektoren 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 Spurumdrehung nur Informationsgebiete und bei einer folgenden Spurumdrehung gleichzeitig eine Spur und Informationsgebiete in diese Spur eingeschrieben werden.

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3 Blätter Zeichnungen

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1. 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' ) etwa die Hälfte der wirksamen Tiefe (d) oder Höhe der Informationsgebiete (5) innerhalb ihrer Spurabschnitte ist.

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PATENTANSPRÜCHE

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 A.e/8 und etwa Xe/4 besitzt, wobei Xe 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 Höhe 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, 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 gekennzeichnet, dass bereits vorhandene Information Servoinforma-tion in Form in eine optisch detektierbare Servospur (41) 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 Xe/A und etwa Xe/8 ist, wobei Xe 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 (41) 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 Xe/8 ist, wobei Xe die Wellenlänge des Auslesestrahls an der Stelle der Informationsstruktur ist.