CZ283292B6 - Způsob prohlížení optického matricového disku a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Za účelem sledování vyvolávacího procesu vrstvy (2) fotorezistu na optickém matricovém disku (3) vyvolávací tekutinou (14) je s touto vyvolávací tekutinou (14) uvedeno do kontaktu transparentní těleso (4, 35, 50). Světelný paprsek (6) pak dopadá na optický matricový disk (3) ze světelného zdroje (5) a ohybový paprsek (8) prochází vyvolávací tekutinou (14) a transparentním tělesem (4, 35, 50) do detektoru (9). Tímto uspořádáním je optická dráha ohybového paprsku (8) stabilní. Výhodně je ohybový paprsek (8) generován z dopadajícího světelného paprsku (6) odrazem, a výhodně je tímto ohybovým paprskem (8) ohybový paprsek prvního řádu. Je rovněž výhodné, aby dopadající světelný paprsek (6) byl modulován. Vyvolávající proces vrstvy fotorezistu je pak monitorován monitorováním změn v ohybovém světelném paprsku (8), které jsou detektovány detektorem (9). ŕ

Description

Předkládaný vynález se týká zkoumání procesů prováděných na optických matricových discích, kterými jsou například matricové disky pro výrobu, například, kompaktních disků nebo laserových disků. Vynález se týká jak zařízení pro prohlížení optických matricových disků, tak i způsobu prohlížení optických matricových disků.

Dosavadní stav techniky

Optické disky, například kompaktní disky nebo laserové disky, jsou běžně vyráběny prováděním množství reprodukcí z matrice, což obecně probíhá následovně.

Nejprve je plochý, leštěný, skleněný matricový disk (typicky 240 mm v průměru a 5 až 6 mm tloušťky) potažen tenkou, jednolitou vrstvou (typicky 130 nm silnou) pozitivním fotorezistem.

Dále je paprsek modrého laserového světla zaostřen na malý bod na potaženém skleněném povrchu, průchodem tohoto paprsku čočkou objektivu mikroskopu s velkou numerickou aperturou. Laserové světlo je modulováno podle elektrického signálu, který je odvozen a reprezentuje video, audio nebo jiný datový signál, který má být zaznamenán. Otáčením skleněného disku při současném radiálním pohybu mezi bodem zaostření laserového paprsku a osou otáčení disku, je modulovaný světelný bod donucen sledovat spirálovou stopu na potaženém skleněném povrchu, přičemž začíná na malém poloměru a pohybuje směrem ven. Tak je na vrstvě fotorezistu vytvářen latentní obraz, který sestává z řady exponovaných a neexponovaných částí spirálové stopy. Stoupání spirály je typicky 1,6 pm. Hrany exponovaných oblastí nejsou ostře definovány, protože zaostřený světelný bod je v podstatě difrakčně omezen, má tento zaostřený světelný bod kruhový profil intenzity.

Dalším krokem je vyvolání latentního obrazu. To je prováděno uvedením potaženého povrchu do kontaktu s vyvolávací tekutinou (například vodný vývojkový roztok), obvykle otáčením skleněného disku v horizontální rovině (potaženým povrchem směrem nahoru), zatímco je na tento disk vyléván proud vyvolávací tekutiny takže kapalina se rozprostře po celém povrchu a případně stéká na hranách disku. Vyvolávací tekutina rozpouští exponované oblasti potahu z fotorezistu, přičemž má mnohem menší účinek na neexponované oblasti, takže exponované oblasti se stávají jámami nebo dírami v potahu z fotorezistu.

Jak vyvolávací tekutina progresivně působí na fotorezist, jsou díry zpočátku kruhové ve svém průřezu dokud není celá tloušťka vrstvy fotorezistu rozpuštěna na většině vysoce exponované oblasti (střed) každé díry. Odtud pak se plochá centrální část dna díry (definovaná skleněným povrchem) rozšiřuje, zatímco stěny díry ustupují a stávají se strmějšími.

Vyvolávací proces nepokračuje nekontrolované, ale je promyšleně přerušen v okamžiku, kdy díry mají vhodný rozměr. Řízení rozměru díry je velmi důležité, protože tato velikost ovlivňuje kvalitu přehrávání disků eventuálně vyrobených daným postupem, zejména ovlivňuje velikost a symetrii průběhu reprodukovaného signálu. Dalším cílem přerušovaného vyvolávání je tímto způsobem zajistit, aby stěny děr nebyly příliš strmé, protože jinak je velmi obtížné je reprodukovat v následujících galvanizačních a lisovacích postupech.

Mnoho aspektů výroby matricového disku, včetně chování tvaru díry v průběhu vyvolávání, je popsáno v Principles of Optical Disc Systems, vydáno nakladatelstvím G. Bouwhuis (Adam

Hilger, 1985).

Šířka děr je typicky 0,5 gm, přičemž délky děr a prostory mezi nimi po délce stopy se mění, a v těchto měnících se délkách je obsažena zaznamenaná informace.

Poslední principiální fází výroby matricového disku je pokovování vyvolaného povrchu matricového disku, obvykle stříbrem nebo niklem. Tím se povrch stane vodivým a umožní podstatnou (až 0,3 mm silnou) vrstvu niklu elektrolyticky nanést na tento povrch. Tato niklová vrstva může pak být oddělena od skleněného podkladu a tvoří kovovou matrici nebo kovolist.

V následujících fázích elektrolytického pokovování a oddělování, mohou být vyráběny kopie této kovové matrice. Tyto kopie (známé jako matrice) jsou pak použity jako jeden povrch formy vstřikovacího (nebo vstřikovacího/lisovacího) zařízení. Alternativně může být takto samotná kovová matrice použita. V každém případě je vstřikovací zařízení použito pro výrobu disků z plastů, jejichž povrch je kopií děrovaného povrchu vyvolaného, potaženého skleněného matricového disku.

Nakonec jsou vylisované disky pokovovány (obvykle hliníkem) na děrované, informaci nesoucí straně, pokovený povrch je nalakován ochranným lakem, a na nalakovanou vrstvu je vytištěn informační potisk.

Vylisované disky jsou přehrávány zaostřením laserového světla, přes čočku, skrz tloušťku plastu na vnitřní povrch kovové vrstvy. Z hlediska světelného paprsku nese tento vnitřní kovový povrch negativní kopii původních děr, to jest vypukliny. Reprodukovaný signál je odvozen od světla odraženého zpět do čočky, přičemž ohybové vlastnosti vypuklin jsou rozhodující při stanovení povahy obdržených signálů. Výška, šířka a tvar vypuklin jsou tedy velmi důležité vlastnosti.

Výška vypuklin je primárně stanovena tloušťkou původního potahu fotorezistu. Šířka a tvar vypuklin jsou méně jasně definovány ajsou ovlivněny mnoha parametry při expozičním a vyvolávacím procesu, včetně intenzity laserového světla, velikosti a profilu světelného bodu, okolní teploty a vlhkosti, citlivosti fotorezistu, složení vyvolávací tekutiny, a doby vyvolávání.

Pokud jsou všechny relevantní parametry dobře řízeny, je možné získat z popsaného postupu stabilní výsledky. Jemná doladění mohou být prováděna retrospektivně sledováním signálů získaných přehráváním pokoveného skleněného matricového disku, nebo dokonce vyčkáním až na vylisované kopie disků a jejich přehráváním.

Je ovšem samozřejmě žádoucí provádět přímé řízení v co nejrannější fázi procesu, což může být prováděno v průběhu vyvolávání. Postup vytváření děr může být opticky monitorován při jejich vyvolávání, přičemž vyvolávací proces může být přerušen (například nahrazením proudu vyvolávací tekutiny proudem oplachovací vody) jakmile byla zjištěna vhodná geometrie děr. Je zřejmé, že pouze jedna proměnná (doba vyvolávání) je řízena tímto postupem. Je to ovšem důležitá proměnná, ovlivňující velikost děr a následně i velikost a symetrii informaci nesoucího signálu v průběhu případného přehrávání disků. Pokud může být velikost děr řízena v této fázi, stává se proces méně citlivým na změny v jiných parametrech procesu.

Nebylo zjištěno, že by bylo nezbytné sledovat díry mikroskopicky nebo provádět činnost ekvivalentní přehrávání záznamu, aby se dosáhlo dostatečného řízení. Dostatečná informace pro praktické řízení je dosažena relativně hrubým sledováním. Pokud je soustředěný paprsek světla, řekněme několik milimetrů v průměru, veden směrem nahoru sklem na potažený povrch v oblasti, kde jsou v potahu přítomny díry, je světlo těmito dírami ohýbáno. Účinky těchto ohybů

-2CZ 283292 B6 jsou mnohem patrnější v radiálním směru, protože, vzhledem k pravidelným vzdálenostem mezi zaznamenanými stopami, je mnoho ohýbaného světla vystupujícího z disku koncentrováno do diskrétních paprsků v radiální rovině, které reprezentují různé ohybové řády. (Toto radiální ohybové chování je patrné dokonce, když různé sousední otáčky spirály stopy, kterými prochází světelný paprsek, nejsou identické, ale mají jemnou kvazi-náhodnou strukturu děr v tangenciálním směru.) Vytupující paprsek, který by měl být viděn dokonce při absenci děr (normálně přenesený paprsek) je označován jako paprsek řádu nula.

Navíc, vedle normálně odraženého paprsku (známého jako odražený paprsek řádu nula), může být patrná další sada ohybových paprsků, která prochází sklem. Takové ohybové paprsky mohou být sledovány při odrazu, oproti sledování při přenosu.

U známého způsobu sledování vrstvy fotorezistu prochází laserový světelný paprsek směrem vzhůru skleněným matricovým diskem a detektor je umístěn nad tímto diskem tak, aby přijímal jeden z přenesených ohybových paprsků, typicky ohybový paprsek prvního řádu, v průběhu vyvolávání. Když měřená intenzita překročí předem stanovený práh, je vyvolávání automaticky ukončeno.

Tento známý způsob zahrnuje ovšem určité podstatné obtíže. V průběhu vyvolávání je vrstva vyvolávací tekutiny rozprašována po povrchu matricového disku. Pokud je tato vrstva jednolitá a plochá, nemění a neovlivňuje směry různých světelných paprsků, když tyto paprsky eventuálně vystupují do vzduchu. V praxi ovšem je na povrchu vyvolávací tekutiny přítomná proměnlivá síť vlnek. Vystupující světelné paprsky jsou lámány v nepravidelném povrchu kapaliny, takže jejich směry jsou proměnlivé. Jedním důsledkem tohoto jevu je to, že optický snímač pro detekci intenzity paprsku prvního řádu potřebuje sledovat větší oblast než by jinak bylo nezbytné. Ještě důležitější však je, že paprsek řádu nula (přímý paprsek) je rovněž lámán nebo ohýbán náhodně, což může případně způsobit, že vstoupí do snímače paprsku prvního řádu. Protože paprsek řádu nula má častokrát sílu ohybového paprsku, může být vypovídací schopnost takových měření velmi vážně ovlivněna.

Existuje zde tedy potřeba zlepšit spolehlivost tohoto známého způsobu.

Podstata vynálezu

Podle prvního aspektu předkládaného vynálezu, když je monitorována tvorba děr v průběhu vyvolávání optického matricového disku tím, že se nechá světelný paprsek dopadat na oblast povrchu optického matricového disku a snímá se alespoň jeden ohybový světelný paprsek, je zde tuhé těleso v kontaktu s vrstvou vyvolávací tekutiny, přičemž toto tuhé těleso je oddáleno od povrchu optického matricového disku a je umístěno v blízkosti alespoň té oblasti povrchu optického matricového disku, na kterou dopadá světelný paprsek. Toto tuhé těleso pak zabraňuje vzniku vlnek nebo jiných změn v tloušťce vrstvy vyvolávací tekutiny v oblasti, do které dopadá světelný paprsek, čímž snižuje nebo eliminuje riziko takových změn ve vrstvě vyvolávací tekutiny, které ovlivňují sledování vyvolávání optického matricového disku.

Výhodně je tuhé těleso transparentní, což umožňuje aby působilo jako okno projeden nebo oba světelné paprsky, to jest světelný paprsek jdoucí k optickému matricovému disku a ohybový' světelný paprsek jdoucí od optického matricového disku. Protože alespoň část optické cesty od zdroje světelného paprsku k detektoru ohybového světelného paprsku nezbytně musí procházet vrstvou vyvolávací tekutiny, může být zřejmé, že přesné řízení povrchů vyvolávací tekutiny je důležité, protože pak může být konzistentně měřena intenzita ohybového paprsku.

Předkládaný vynález může být ovšem rovněž použit pro uspořádání, u kterých světelné paprsky ze zdroje k optickému matricovému disku a od optického matricového disku k detektoru

-3 CZ 283292 B6 neprocházejí vrstvou vyvolávací tekutiny. Na první pohled v takovém případě není dále nezbytné řízení vrstvy vyvolávací tekutiny způsobem podle předkládaného vynálezu. V praxi ovšem to není ten případ, protože alespoň nějaký světelný paprsek ze zdroje bude procházet do této vrstvy a pak zde bude světlo odražené od povrchu této vrstvy, který je vzdálen od disku. Zejména zde bude odraz přímého paprsku nebo paprsku řádu nula, který, pokud je umožněno, aby tento povrch měl vlnky nebo jiné změny, bude měnit svůj směr a může vstupovat do detektoru a tím interferovat s přesností prováděného měření. Je tedy také v tomto případě velmi důležité, aby povrchy vyvolávací tekutiny byly řízeny.

Ve shora uvedeném popisu, odkazy na ohybový paprsek pokrývají ohyb při přenosu i při odrazu. Zdroj paprsku, který dopadá na optický disk, může být tedy na stejné straně optického disku jako detektor, který detekuje ohybové paprsky, nebo může být na opačné straně.

Je velmi mnoho způsobů, kterými může být dosaženo tohoto aspektu předkládaného vynálezu. V nejjednodušším provedením je tuhé těleso transparentní okno umístěné v pouzdru. Pouzdro je duté a může tedy obsahovat detektor pro detekci ohybového paprsku a/nebo zdroj paprsku, který dopadá na optický disk. Pak povrch okna, vzdálený od optického disku zůstává suchý a prostor mezi oknem a optickým diskem je naplněn tekutinou, čímž se zabraňuje poruchám světelných paprsků. Ve výhodném provedení alespoň ohybový paprsek prochází oknem, přičemž ve zvláště výhodném provedení prochází oknem oba paprsky, tedy jak dopadající paprsek tak i ohybový paprsek. Je ale také možné, aby dopadající paprsek procházel oknem a ohybový paprsek byl detekován na opačné straně optického disku.

Je také rovněž možné, aby oba jak dopadající tak i ohybový paprsek procházely optickým diskem na své dráze k a od toho povrchu disku, který je v kontaktu s tekutinou. V tomto případě není nezbytné, aby tuhé těleso bylo transparentní.

Aby se zajistilo dostatečné množství vyvolávací tekutiny, jsou obvykle v blízkosti optického matricového disku upraveny vhodné prostředky pro přivádění této tekutiny. V rozsahu tohoto aspektu předkládaného vynálezu je tedy možné, aby tuhé těleso bylo vyrobeno jako integrální část těchto prostředků pro přivádění vyvolávací tekutiny. Tuhé těleso může tvořit například stěnu těchto prostředků pro přivádění vyvolávací tekutiny. Alternativně, pokud prostředky pro přivádění vyvolávací tekutiny obsahují trysku, kterou prochází vyvolávací tekutiny, aby dosáhla optického matricového disku, může být ve stěně této trysky vytvořeno okno, takže ohybový a/nebo dopadající paprsek prochází tekutinou v trysce a oknem ve stěně trysky k detektoru nebo ze světelného zdroje (podle okolností).

U každého z těchto uspořádání ohybový (nebo dopadající) paprsek prochází přímo z vyvolávací tekutiny do tuhého transparentního tělesa (nebo naopak), protože toto tuhé transparentní těleso je v přímém kontaktu s vyvolávací tekutinou, čímž je zabráněno změnám způsobeným vlnkami na povrchu vyvolávací tekutiny. Jak bylo uvedeno výše, je také možné, aby dopadající světelný paprsek procházel transparentním tělesem dokonce i když je detektor na druhé straně optického disku než je transparentní těleso.

Podle druhého aspektu předkládaného vynálezu, který je nezávislý, ale může být použit ve spojení s prvním aspektem předkládaného vynálezu, je tvorba děr v průběhu vyvolávání optického matricového disku monitorována snímáním intenzity ohybového světelného paprsku, přičemž ohybový světelný paprsek je sledován na stejné straně matricového disku, ze které dopadající paprsek dopadá na disk, to znamená, že ohybový paprsek je sledován při odrazu.

Použití odraženého paprsku spíše než přeneseného paprsku přináší určité praktické výhody. Všechny optické části mohou být umístěny nad diskem, měření může být uskutečňováno jako necitlivé na stav, například, spodního povrchu skla, a matricový disk může být namontován na neprůhledné otočné nebo hvězdicové konstrukci bez interference s optickým měřením.

-4CZ 283292 B6

Je zde také mnohem podstatnější výhoda. Bylo zjištěno, že síla nebo intenzita, například, ohybového paprsku první řádu není příliš odlišná, pokud je měřena při přenosu děrovaným matricovým povrchem nebo při odrazu od tohoto povrchu. Přímý paprsek nebo paprsek prvního řáduje ovšem značně utlumen při odrazu ve srovnání s útlumem při přenosu. To znamená, že síla paprsku prvního řádu, měřeného jako frakce paprsku řádu nula, je větší při odrazu než při přenosu. Důsledky rozptylového světla z paprsku řádu nula, vstupujícího do detektoru paprsku prvního řádu jsou tedy méně vážné, pokud je použito odraženého paprsku.

Podle třetího aspektu předkládaného vynálezu je periodicky modulována intenzita světelného zdroje. To umožňuje, aby alespoň jeden ohybový paprsek byl monitorován, zatímco se omezují účinky okolního světla. Průchodem výstupu, například, detektoru paprsku prvního řádu fázově citlivým detektorem, jehož referenční vstup je na stejném signálu, který je použit pro modulaci laserového světla a tím generuje stejnosměrný výstup úměrný k té složce detekované intenzity světla, která se synchronně mění s tímto modulačním signálem, může být podstatně omezen vliv na stejnosměrný výstup detekovaného světla, jiného než je světlo pocházející z uvedeného zdroje. Tento třetí aspekt vynálezu může být opět použit buď samostatně, nebo může být použit ve spojení s prvním a/nebo druhým aspektem předkládaného vynálezu.

V následujícím popisu budou podrobněji vysvětlena některá výhodná příkladná provedení vynálezu s odkazy na přiložené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje síť paprsků ohýbaných na povrchu disku;

Obr. 2 schematicky znázorňuje optické snímací uspořádání ilustrující obecné principy předkládaného vynálezu;

Obr. 3 znázorňuje optické snímací uspořádání podle jednoho příkladného provedení předkládaného vynálezu;

Obr. 4 znázorňuje celkový pohled na vyvolávací zařízení, které obsahuje optický snímač znázorněný na obr. 3;

Obr. 5 znázorňuje detail optického snímače a přiléhající vypouštěcí trysky;

Obr. 6 znázorňuje kombinovaný optický snímač s vypouštěcí tryskou podle druhého provedení předkládaného vynálezu;

Obr. 7 znázorňuje kombinovaný optický snímač s vypouštěcí tryskou podle třetího provedení předkládaného vynálezu;

Obr. 8 znázorňuje blokový diagram elektronického systému určeného pro řízení vyvolávacího procesu v odezvě na výstup optického snímacího zařízení; a

Obr. 9 znázorňuje zjemnění elektronického systému znázorněného na obr. 8 pro přesnější řízení vyvolávacího procesu v odezvě na výstup optického snímacího zařízení.

-5CZ 283292 B6

Příklady provedení vynálezu

Před popisem výhodných příkladů provedení předkládaného vynálezu budou uvedeny obecné principy tvořící podklad pro předkládaný vynález.

Jak již bylo dříve uvedeno, využívá předkládaný vynález ohybový paprsek generovaný paprskem světla dopadajícího na optický matricový disk. V jednoduchém případě, ve kterém světelný paprsek dopadá normálně (to jest kolmo) na povrch 100, kterým je například povrch optického matricového disku, je úhel mezi normálou a m-tým řádem ohybového paprsku dán vztahem:

©= sin’¹ (ιηλ / nP) .... (rovnice 1) kde λ je vlnová délka světla ve vakuu. P je stoupání stopy, a n je index lomu prostředí, ve kterém je paprsek sledován. Světelný paprsek ovšem nemusí dopadat v normále. Obr. 1 znázorňuje síť paprsků ohýbaných děrovanou strukturou na horním (potaženém) povrchu 100 disku, pro případ, že dopadající paprsek 101 dopadá v mírném úhlu vzhledem k normále.

Mělo by být uvedeno, že, zatímco obr. 1 znázorňuje dopadající paprsek 101 přicházející k povrchu 100 skrz disk, je generována podobná síť ohybových paprsků v případě, že dopadající paprsek 101 přichází k povrchu 100 z vnější strany disku.

Síla nebo intenzita různých ohybových řádů závisí na velikosti a tvaru vyvolávaných děr. Informace o postupu vyvolávání může být tedy získána měřením intenzit ohybových paprsků jako frakce intenzity dopadajícího paprsku (nebo alternativně jako frakce intenzity vystupujícího paprsku řádu nula).

Vlnová délka světla by měla být dostatečně dlouhá, aby světlo neexponovalo fotorezist. Heliovéneonové laserové světlo (vlnová délka 633 nm) je běžně používáno. V takovém případě shora uvedená rovnice 1 ukazuje, že, při dopadu v normále a stoupáním stopy 1,6 pm, budou do vzduchu vystupovat dva ohybové paprsky na každé straně paprsku řádu nula pod úhly 23° a 52° od normály.

V praxi je nejužitečnější informace pro řízení procesu získávána z intenzity jednoho z paprsků třetího řádu, protože tato intenzita se rovnoměrně zvyšuje až k a za optimální fázi vyvolávání, zatímco intenzita paprsku druhého řádu má sklon dosáhnout limitu a poté s dalším vyvoláváním má sklon klesat.

Není nezbytné zabíhat do detailní teorie, aby bylo možno definovat nezbytná prahová nastavení, systém může být pro praktické použití kalibrován při využití sestavení empirického stavu mezi prahovým nastavením a vlastnostmi přehrávání finálních vylisovaných disků. Požadované nastavení bude znatelně ovlivněno změnami buď stoupání stopy, nebo tloušťky potahu fotorezistu, ale účinek těchto faktorů může být rovněž zjištěn empiricky a započítán. Změny stoupání stopy budou měnit směr ohybového paprsku, a optický snímač musí být schopen zachytit rozsah směrů, které odpovídají rozsahu použitých stoupání stop (jmenovitě 1,5 - 1,7 pm v případě kompaktního disku).

Teoretický základ pro danou problematiku je uveden například v J. Audio Eng. Soc, J.H.T. Pasman, ročník 41, č. 1/2, (leden 1993).

Chování ohybových paprsků již bylo popsáno a nyní bude v obecných rysech popsán průchod těchto ohybových paprsků transparentním tělesem přiléhajícím k optickému matricovému disku.

-6CZ 283292 B6

Obr. 2 znázorňuje optický matricový disk 3 opatřený potahovou vrstvou 2, tato potahová vrstva je tvořena fotorezistním materiálem. V průběhu výroby optického matricového disku 3 je potahová vrstva 2 vystavena modulovanému laserovému světlu, aby se vytvořily řady exponovaných a neexponovaných oblastí v potahové vrstvě 2, které odpovídají zamýšlené síti děr, které mají být vytvořeny na optickém matricovém disku 3. Za účelem vyvolání potahové vrstvy 2 a tím vytvoření této sítě děr, je potahová vrstva vystavena vyvolávací tekutině 14 (vývojka).

Předkládaný vynález se zabývá sledováním tohoto vyvolávacího procesu, přičemž obr. 2 znázorňuje, že do těsné blízkosti optického matricového disku 3 je přivedeno pouzdro 1, které má v sobě okénko 4. Pouzdro 1 je umístěno tak, že okénko 4 je v kontaktu s, aje ponořeno do vyvolávací tekutiny 14. Tím tedy u okénka 4 nejsou žádné vlnky v povrchu vyvolávací tekutiny, ačkoliv v ostatních oblastech tohoto povrchu vlnky 15 jsou.

Za účel sledování vyvolávacího procesu dopadá světelný paprsek 6 na potahovou vrstvu 2 optického matricového disku 3 okénkem 4. Jak bylo uvedeno v souvislosti s obr. 1, přítomnost zcela nebo částečně vyvolaných děr v této oblasti potahové vrstvy 2, která je osvětlena světelným paprskem 6, vytváří ohybové paprsky, včetně ohybového paprsku 8 prvního řádu (ohýbaný při odrazu) a odraženého paprsku 10 řádu nula. Na obr. 2 nejsou znázorněny další ohybové paprsky, ať již ohýbané při přenosu nebo při odrazu, které jsou obecně vytvářeny tak, jak bylo popisováno výše v souvislosti s obr. 1.

Poté, za účelem stanovení postupu vyvolávání potahové vrstvy 12 vyvolávací tekutinou 14, je alespoň jeden z ohybových paprsků (výhodně ohybový paprsek 8 prvního řádu) monitorován. Protože optické dráhy světelného paprsku 6 a ohybového paprsku 8 prvního řádu jsou stabilní, jsou prováděna přesná měření.

Jedno příkladné provedení předkládaného vynálezu bude nyní popsáno detailně ve spojení s obr. 3. Na obr. 3 jsou komponenty, které odpovídají komponentům znázorněným také na obr. 2, označeny stejnými vztahovými značkami.

V provedení znázorněném na obr. 3, je v průběhu vyvolávacího procesu nad potahovou vrstvou 2 horizontálního skleněného matricového disku 3 umístěno vodotěsné kovové pouzdro 1. Ve dnu tohoto vodotěsného kovového pouzdra 1 je upraveno okénko 4 ze syntetického safíru. Uzavřená pevná laserová dioda tvoří světelný zdroj 5, který emituje soustředěný světelný paprsek 6 o vlnové délce 670 nm. Kruhová maska 7 omezuje průměr soustředěného světelného paprsku 6 na přibližně 1 mm. Laserový diodový zdroj 5 je nastaven pod malým úhlem, přibližně 5 až 10°, k vertikále, aby se zabránilo zpětnému vstupu odraženého světla. Pouzdro 1 je orientováno radiálně vzhledem k matricovému disku 3 tak, že (za přítomnosti vyvolaných děr v potahové vrstvě 2) ohybový paprsek 8 prvního řádu leží v rovině výkresu a dopadá na fotodiodový snímač

9. Tento fotodiodový snímač 9 je dostatečně velký, aby přijímal ohybový paprsek 8 prvního řádu pro jakoukoliv přípustnou hodnotu stoupání stopy zaznamenané na matricovém disku 3. (Rozsah stoupání stopy 1,5 až 1,7 pm odpovídá úhlovému rozsahu 3,5°, nebo pouze 3 mm při snímací vzdálenosti 50 mm.)

Odražený paprsek 10 řádu nula je zachycován v absorpčním kalíšku 11, zevnitř začeměném, aby se minimalizovalo rozptylové světlo, které by mohlo dopadnout na fotodiodový snímač 9. Případně může být uvnitř absorpčního kalíšku 11 umístěn detektor 16 paprsku řádu nula, takže paprsek prvního řádu může být měřen jako frakce hodnot paprsku řádu nula. Je ovšem běžné, aby výstup laserového diodového zdroje 5 byl stabilizován lokální zpětnou vazbou, takže je dostatečně stabilní pro účely řízení procesu bez přímého měření odraženého paprsku 10 řádu nula.

Výhodně je v blízkosti okénka 4 ze syntetického safíru umístěna apertura 12 tak, aby zabraňovala světlu rozptýlenému zpět od spodního povrchu 13 matricového disku 3 před dopadnutím na fotodiodový snímač 9.

Okénko 4 by mělo být umístěno v dostatečné blízkosti potahové vrstvy 2, aby bylo zajištěno, že vyvolávací tekutina 14 smáčí okénko 4 a vyplňuje prostor mezi okénkem 4 a potahovou vrstvou

2. Mechanicky proveditelná je vzdálenost 0,5 mm. Pro podporu toho, že tekutina naplní daný prostor, by snímač měl být umístěn v blízkosti a za (ve směru otáčení disku) vypouštěcí tryskou vývojky. Ve výhodném provedení je snímač uchycen ke stejnému ramenu, které nese trysku. Ve výhodném provedení vypouští tryska vývojku v rozsahu poloměrů na disku, který pokrývá alespoň záznamovou programovou oblast disku (23 až 58 mm v případě kompaktního disku), a optický snímač vede soustředěný světelný paprsek 6 k poloměru na disku směrem ke spodnímu konci tohoto rozsahu (například 30 mm), takže reálně platné hodnoty jsou získávány dokonce i v těch případech, ve kterých, z důvodů ekonomie nahrávací doby, končí záznamová oblast na malém poloměru.

Výběr syntetického safíru pro okénko 4 je dán jak jeho odolností proti chemickému působení, tak i jeho odolností proti poškrábání. Vyvolávací roztoky jsou obvykle alkalické a bylo zjištěno, že po určité době používání působí na skleněné okno a zamlžují takové okno. Mělo by být vybráno okno s velmi dobrým vyleštěním, přičemž homí povrch takového okna může být výhodně opatřen antireflexním potahem, aby se omezilo světlo rozptýlené zpět do fotodiodového snímače 9 od dopadajícího soustředěného světelného paprsku 6. Vzhledem k vysokému indexu lomu safíru, je pro tento účel vhodný jednoduchý čtvrtvlnový potah z fluoridu hořečnatého.

Obr. 4 znázorňuje obecný pohled v nárysu na vyvolávací zařízení se začleněným snímačem podle obr. 3. Matricový disk 3 spočívá na trojnožce 30, která rotuje na náboji 31. Dvě ramena 32 a 33, jsou odtažena při usazování matricového disku 3, ale v průběhu vyvolávání jsou ve znázorněných polohách. Rameno 32 může vypouštět vývojku prostřednictvím trysky 34 ve tvaru ventilátoru. Rameno 33 může vypouštět oplachovací vodu prostřednictvím podobné trysky 35. Pouzdro 1 snímače je upraveno za tryskou 34, přičemž jeho safírové okénko 4 je umístěno v blízkosti potahové vrstvy 2 na horním povrchu matricového disku 3. Ve znázorněném uspořádání je směr rotace matricového disku proti směru hodinových ruček při pohledu shora, takže vývojka má tendenci směřovat od trysky 34 směrem ke snímací jednotce.

Posloupnost procesu může začínat oplachovací vodou vypouštěnou z trysky 35, po které následuje vyvolávací tekutina z trysky 34 a poté opět oplachovací voda z trysky 35. Tryska 34 je v průběhu konečného oplachování odtažena. Po a v průběhu oplachování je matricový disk 3 sušen odstředěním o vysoké rychlosti. Doba, ve které je proud vyvolávací tekutiny nahrazen proudem oplachovací vody, je stanovena elektronicky na základě výstupu z detektoru 9 světelného paprsku prvního řádu, jak je popsáno níže.

Obr. 5 znázorňuje pohled v řezu na pouzdro 1 snímače v těsné blízkosti vypouštěcí trysky 34. Z obr. 5 může být patrné, že pouzdro 1 snímače a vypouštěcí tryska 34 tvoří integrální jednotku, přičemž vypouštěcí trysky 34 je tvarována tak, že její výstup 41 je v blízkosti konce pouzdra 1 snímače, který obsahuje okénko 4. Snímač (na obr. 5 není znázorněn) a zdroj 5 jsou umístěny v pouzdru 1 snímače, jak již bylo dříve uvedeno v souvislosti s obr. 3.

Obr. 6 znázorňuje druhé provedení předkládaného vynálezu, u kterého je optická snímací jednotka kombinována s vypouštěcí tryskou 34. Uložení laserové diody 5, apertury 7, detektoru 9 aabsorbéru lije vždy velmi podobné uložení znázorněnému na obr. 3, přičemž odpovídající části jsou označeny stejnými vztahovými značkami.

U tohoto druhého provedení vynálezu podle obr. 6, dopadající paprsek 6 z laserové diody 5, odražený paprsek 10 řádu nula a ohybový paprsek 8 první řádu všechny procházejí

-8CZ 283292 B6 transparentním tělesem 35, které tvoří stěnu vypouštěcí trysky 34, která je vyrobená z akrylové plastické hmoty, a tudíž neprocházejí vzduchem. Namísto okénka 4 je plochá, leštěná spodní strana 40 vypouštěcí trysky 34. Leštěná spodní strana 40 se rozprostírá rovnoměrně po každé straně štěrbiny 42, skrz kterou je vypouštěna vyvolávací tekutina, takže vyvolávací tekutina je vytlačována mezi leštěnou spodní stranu 40 a potahovou vrstvu 2, čímž tvoří opticky homogenní část světelné cesty k a od potahové vrstvy 2. Vzdálenost mezi leštěnou spodní stranou 40 a potahovou vrstvou 2 může být přibližně 2 mm.

Dopadající paprsek 6 vstupuje do plastového tělesa 35 z laserové diody 5 ohybový paprsek 8 prvního řádu opouští toto těleso dalšími leštěnými povrchy v plastovém tělese 35. Výhodně je vytvořen absorbér 11, podobný absorpčnímu kalíšku podle obr. 3, odříznutím materiálu plastového tělesa 35, čímž se vytvoří otvor, jehož hrubý vnější povrch je natřen načerno.

Obr. 7 znázorňuje další provedení předkládaného vynálezu, u kterého je optická snímací jednotka kombinována s vypouštěcí tryskou 34. Uložení laserové diody 5, apertury 7, detektoru 9 aabsorbéru 11 jsou opět podobná k uložením podle obr. 3, ale světelné paprsky 6, 10 a 8 procházejí samotnou vyvolávací tekutinou přímo ve vypouštěcí trysce 34, přičemž dosahují povrchu 2 disku skrz štěrbinu 43 ve vypouštěcí trysce 34, kterou vytéká rovněž vyvolávací tekutina. Štěrbina 43 je vyrobena poněkud širší (přibližně 2 mm) než štěrbina 42 v provedení znázorněném na obr. 6, paprsek 6 je velmi pečlivě zaměřen tak, aby procházel středem této štěrbiny 43. Alespoň jedno leštěné okénko 50 je upraveno pro paprsek 6 pro vstup a pro paprsek 8 pro výstup z dutiny vypouštěcí trysky 34. Je možné vytvořit samostatná leštěná okénka 50 pro paprsek 6 a pro paprsek 8, ale jedno leštěné okénko 50 může být postačující. Je zde určitý sklon k vytváření bublinek uvnitř vypouštěcí trysky 34; takže proud tekutiny musí být veden tak, aby se bubliny, pokud se vytvoří, usazovaly v místech, která nepřerušují kterýkoliv z paprsků 6, 10 nebo 8.

Kterékoliv uspořádání snímačů nebo detektorů, které bylo znázorněno na obr. 3, obr. 5, obr. 6 a obr. 7, může být také použito v přenosovém systému. V takovém případě laserový diodový zdroj 5 nemusí být umístěn uvnitř snímací jednotky. Namísto toho je dopadající světelný paprsek z laserové diody veden odspodu matricovým diskem 3 do okénka 4, leštěné spodní strany 40 nebo štěrbiny 43 podle potřeby. Pokud je pro držení matricového disku 3 použita trojnožka 30, být v detekční elektronice upravena kompenzace pro periodická přerušení paprsků, způsobená rameny trojnožky 30; alternativně může být trojnožka vynechána, pokud matricový disk 3 má začleněný centrální náboj, takže může být namontován přímo na náboj 31.

Obr. 8 znázorňuje blokové schéma elektronického systému pro generování signálu z výstupu detektoru 9 pro ukončení vyvolávacího procesu. Laserový diodový zdroj 5 je opatřen modulačním vstupem, který umožňuje přepínání světelné energie mezi vysokou hodnotou a nízkou hodnotou v odezvě na externě dodávaný signál. Oscilátor 110 generuje obdélníkový signál 11 o frekvenci řádově 10 kHz, který je přiváděn jak do modulačního vstupu laserového diodového zdroje 5 tak i do referenčního vstupu fázově citlivého detektoru nebo násobičky 112. Mezitím výstup detektoru 9 prochází přes předzesilovač 113, střídavou vazbu 114 a další zesilovač 115, aby se získal střídavě vázaný signál, který je přiváděn do signálového vstupu násobičky 112. Výstup 116 násobičky 112 je filtrován dolní propustí 117 tak, aby byly odříznuty vysokofrekvenční složky vytvářené obdélníkovým signálem 111 oscilátoru HO. Filtrovaný výstup 118 je vhodně zesilován zesilovačem 119, jehož výstup 120 je přiveden do vstupu komparátorů 121, přičemž na druhém vstupu tohoto komparátorů 121 je referenční napětí 122 odvozené od potenciometru 123. Výstup 124 komparátorů 121 je signál, který, když intenzita detekovaného paprsku prvního řádu v detektoru 9 překročí prahovou hodnotu stanovenou referenčním napětím 122, překlopí tak, aby ukončil proces vyvolávání.

Prostřednictvím potenciometru 126 je do zesilovače 119 přiváděno také napětí 125 pro nastavení nuly, tím je umožněno, aby výstup 120 byl nastaven na nulu při absenci vyvolaných děr

-9CZ 283292 B6 v potahové vrstvě 2, čímž se kompenzuje jakékoliv světlo rozptýlené do detektoru 9 v pouzdru 1, například světlo od povrchů okénka 4.

Není nezbytné, aby obdélníkový signál 111 zcela vypínal a zapínal výstup laserové diody. Je postačující v podstatě malá hloubka modulace, pokud je ovšem v čase stabilní.

Obr. 9 znázorňuje zjemnění poslední části elektronického systému, ve kterém derivační obvod 127 snižuje referenční napětí přiváděné do komparátoru 121 o velikost úměrnou rychlosti zvyšování napětí na výstupu 120. Prostřednictvím této úpravy může obvod kompenzovat, samozřejmě s přijatelnou odchylkou, zpoždění v činnosti různých ventilů, které ukončují proces vyvolávání v odezvě na signál na výstupu 124. Čím rychleji stoupá napětí na výstupu 120, tím nižší je prahové napětí 128, takže komparátor 121 předvídá v podstatě pevném časovém intervalu dobu ve které by napětí na výstupu 120 dosáhlo referenčního napětí 122. Derivační chování derivačního obvodu 127 je převážně určeno prvky Cl a Rl; další prvky R2 a C2 slouží pro omezení vysokofrekvenčního zisku.

Claims (20)

1. Způsob prohlížení optického matricového disku, který zahrnuje:

vytvoření vrstvy vyvolávací tekutiny, přičemž povrch této vrstvy je v kontaktu s povrchem optického matricového disku pro vyvolání tohoto povrchu, vyslání světelného paprsku tak, aby dopadal na oblast povrchu optického matricového disku, sledování alespoň jednoho ohybového světelného paprsku generovaného ohybem v této oblasti daného povrchu;

vyznačující se tím, že:

druhý povrch vrstvy vyvolávací tekutiny (14) se uvede do kontaktu s tuhým tělesem (4, 35, 50), oddáleným od optického matricového disku (3), takže tloušťka vrstvy vyvolávací tekutiny (14) je alespoň v dané oblasti povrchu optického matricového disku (3) určena vzdáleností mezi optickým matricovým diskem (3) a tuhým tělesem (4, 35, 50).

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohybový světelný paprsek (8, 10) je tvořen ohybovým světelným paprskem (8) prvního řádu.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohybový světelný paprsek (8, 10) je tvořen ohybovým světelným paprskem (8) prvního řádu a paprskem (10) řádu nula.

4. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že tuhé těleso (4, 35, 50) je transparentní a alespoň jeden světelný paprsek (6) a alespoň jeden ohybový paprsek (8, 10) procházejí tímto tuhým tělesem (4, 35, 50).

5. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohybový světelný paprsek (8, 10) je generován ze světelného paprsku (6) odrazem

- 10CZ 283292 B6 v dané oblasti povrchu optického matricového disku (3).

6. Způsob podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačující se tím, že alespoň jeden ohybový světelný paprsek (8, 10) je generován ze světelného paprsku (6) přenosem skrz danou oblast povrchu optického matricového disku (3).

7. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje přivádění vyvolávací tekutiny (14) tryskou (34), přičemž tuhým tělesem je okénko (50) v této trysce (34).

8. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že intenzita světelného paprsku (6) je periodicky modulována.

9. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že optický matricový disk (3) je potažen fotorezistem (2) pro vytvoření daného povrchu optického matricového disku (3), přičemž tento fotorezist je vystaven modulovanému světlu před vytvořením vrstvy vyvolávací tekutiny (14) na povrchu optického matricového disku (3).

10. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že optický matricový disk (3) se otáčí v průběhu vytváření vrstvy vyvolávací tekutiny (14).

11. Zařízení pro prohledávání optického matricového disku, které zahrnuje:

nosné prostředky pro nesení optického matricového disku;

prostředky pro přivádění vrstvy vyvolávací tekutiny k povrchu optického matricového disku, když je tento optický matricový disk nesen nosnými prostředky;

světelný zdroj pro generování světelného paprsku, který má dopadat na oblast povrchu optického matricového disku, když je tento optický matricový disk nesen nosnými prostředky; a světelný detektor pro detekci alespoň jednoho ohybového světelného paprsku generovaného ze světelného paprsku při dopadu tohoto světelného paprsku na danou oblast povrchu optického matricového disku;

vyznačující se tím, že:

v těsné blízkosti nosných prostředků (30, 31) je upraveno tuhé těleso (4, 35, 50) do kontaktu s vyvolávací tekutinou (14), přičemž tloušťka vrstvy vyvolávací tekutiny (14) je alespoň v dané oblasti povrchu optického matricového disku (3) určena vzdáleností mezi optickým matricovým diskem (3) a tuhým tělesem (4, 35, 50).

12. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že tuhé těleso (4, 35, 50) je transparentní.

13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se t í m , že tuhým tělesem je okénko (4) v pouzdru (1) obsahujícím detektor (9).

14. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se t í m , že okénko je vyrobeno ze safíru.

- 11 CZ 283292 B6

15. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že tuhé těleso (35) tvoří stěnu prostředků pro přivádění vyvolávací tekutiny (14).

16. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že prostředky pro přivádění vyvolávací tekutiny (14) mají trysku (34) směřující směrem k nosným prostředkům (30, 31) a tuhým tělesem je transparentní okénko (50) ve stěně této trysky (34).

17. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 11 až 16, vyznačující se t í m , že světelný zdroj (5) a detektor (9) jsou umístěny na stejné straně optického matricového disku (3).

18. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 11 až 17, vyznačující se tím, že detektor (9) a prostředky (34) pro přivádění vyvolávací tekutiny (14) tvoří integrální celek.

19. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 11 až 18, vyznačující se tím, že je opatřeno řídicími prostředky (110 až 128) pro řízení postupu vyvolávacího procesu povrchu vyvolávací tekutinou (14) na základě výstupu z detektoru (9), přičemž tyto řídicí prostředky (110 až 128) jsou upraveny pro periodickou modulaci intenzity světelného paprsku ze světelného zdroje (5).

20. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků llažl9, vyznačující se tím, že nosné prostředky (30, 31) jsou rotační pro otáčení optickým matricovým diskem (3).