DE2153100C3 - Optisch abtastbarer Informationsträger und Einrichtung zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optisch abtastbaren Informationsträger, der aus einem bieg-

ao samen Aufzeichnungsband besteht und bei dem die aufgezeichnete Information in einem breitenmodulierten transparenten Bandteil enthalten ist und beim Ausleuchten des Aufzeichnungsbandes die der Breitenmodulation entsprechende Information in dem

a5 durch den breitenmoduüerten Bandteil ungehindert hindurchtretenden Licht enthalten ist.

Zu den wünschenswerten Eigenschaften einer Tonaufzeichnung gehören, daß der Ton mit großer Frequenzbandbreite aufgezeichnet ist und daß der In-

formationsträger kompakt, dauerhaft, leicht herzustellen und billig ist. Ferner soll die Wiedergabe mit Hilfe eines verhältnismäßig einfachen und billigen Abspielgerätes erfolgen können. Diesen Anforderungen genügen, im Gegensatz zu Magnetbändern und Schall-

platten, Informationsträger, die unter Verwendung einer konstanten Lichtquelle optisch abtastbar sind. Insbesondere sind nämlich die Abspielgeräte für Magnettonaufzeichnungen und Schallplatten verhältnismäßig kompliziert und teuer.

Die bekannten optisch abtastbaren Tonaufzeichnungen, ι. B. die mit Breiten- oder Sprossenschrift aufgezeichnete Tonspur eines Kinofilms, haben jedoch den Nachteil, daß die Frequenzbandbreite verhältnismäßigklein ist und daß das Filmmaterial ver-

hältnismäßig sperrig sowie empfindlich gegen Kratzer und Beschädigungen, die beim Abspielen unerwünschte Störgeräusche erzeugen, ist. Außerdem ist das Kopieren solcher Filmaufzeichnungen verhältnismäßig teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optisch abtastbaren Informationsträger anzugeben, der Information mit hoher Frequenzbandbreite enthält, verhältnismäßig unempfindlich gegen Beschädigungen ist und einfach kopiert werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen optisch abtastbaren Informationsträger der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Aufzeichnungsband außerhalb des breitenmoduüerten Bandteils mit periodischen, in Bandlängsrichtung verlaufenden Tiefenänderungen derart versehen ist, daß das durch die Bandteile mit periodischen Tiefenänderungen hindurchtretende Licht gestreut wird.

Ein solcher Informationsträger ist verhältnismäßig unempfindlich gegen Beschädigungen, die Information kann mit großer Frequenzbandbreite aufgezeichnet werden, und der Informationsträger läßt sich leicht

kopieren, indem mittels der ursprünglichen Aufzeichnung eine Metallmatrize hergestellt wird, mit der J,hui die Kopien durch einfaches Pressen erzeugt .^uicn können.

l-.ine Einrichtung zum Herstellen eines solchen In- : .nmüionsträgers ist gekennzeichnet durch eine Licht-.;;_: iie. einen Modulator zum periodischen Modulie-• ■■ des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtes, .-:·.■ Vorrichtung, die aus dem ausgesandten Licht . . ;■-. verhältnismäßig schmales Lichtbündel erzeugt, ·.■·.:■ _-n im Strahlengang dieses Lichtbündels angeord- :: -dl Lichtmodulator, der mit einer Tonsignalquelle _--"Ppel: ist, ein lichtempfindliches Aufzeichnungs-

■ ! und eine Optik, die das doppelt modulierte

^! ibündel auf das Aufzeichnungsband wirft.

-. Eiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfin-..: sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. \iv folgenden werden Ausführungsbeispiele der Eriung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher inert. Es zeigt ao

ig. 1 das Schema einer Einrichtung zum Aufhnen von Informationen,

^; ■ i g. 2 ein Stück einer mit der Einrichtung nach ; .:. 1 hergestellten Informationsaufzeichnung, i-' i g. 3 ein Stück einer anderen Form einer In- »5

■ nationsaufzeichnung und

!ig. 4 ein Stück einer weiteren Form einer Inlationsaufzeichnung.

ig. 1 zeigt eine Einrichtung zum Aufzeichnen \ Toninformationen. Ein Laser bzw. eine Licht-

;le 10 emittiert ein Bündel 11 kohärenten monochromatischen Lichtes, das auf eine Blendenplatte 13 :;iii einem verhältnismäßig schmalen, langen Blen-■,ienscrrlitz 14 gerichtet ist. An den Laser 10 ist ein hnergieversorgungsteil und ein Modulator 12 angekoppelt, der den Laser periodisch moduliert, so daß das Lichtbündel 11 periodisch ein- und ausgetastet wird. Das modulierte, durch den Blendenschlitz 14 geformte Lichtbündel 11 ist auf einen Lichtmodulator 15 mit einer Blendenöffnung 17 in einem Blendenplattenteil 16 gerichtet. Ein an einem Träger 19 befestigtes winkelförmiges Modulatorteil 18 ist durch ein Solenoid 20 in Vertikalrichtung bewegbar. Das Solenoid 20 bewegt das Modulatorteil 18 so, daß es die Blendenöffnung 17 entweder teilweise oder vollständig abdeckt. Die Steuerwicklung des Solenoids 20 ist an eine Tonsignalquelle 21 angeschlossen, so daß das Modulatorteil 18 entsprechend der Amplitude und Frequenz der von der Tonsignalquelle 21 gelieferten Tonsignale vertikal bewegt wird.

Das durch die Blendenöffnung 17 hindurchtretende zweifachmodulierte Lichtbündel wird durch eine Linse bzw. Optik 22 auf ein lichtempfindliches Band 23 fokussiert. Das lichtempfindliche Band bzw. der Aufzeichnungsträger 23 kann z. B. ein Plastik- oder Azetatband mit einer Photolackschicht sein, die vom Lichtbündel belichtet wird. Das Band 23 wird durch einen üblichen Transportmechanismus geeigneter Art (nicht gezeigt) kontinuierlich von einer Abwickelspule 26 über Rollen 24 und 25 auf eine Aufwickelspule 27 transportiert. Im Betrieb wird dar Laserstrahlenbündel 11 durch den Modulator 12 mit einer Frequenz moduliert, die größer ist als die höchste Frequenz des auf dem Band 23 aufzuzeichnenden Tonsignals. Beträgt z. B. die obere Tonfrequenzgrenze auf der Tonspur 12 000 Hz, beim Abspielen mit einer Bandgeschwindigkeit von 7.62 cm/sec, so muß die Modulationsfrequenz des Lasersiruhlenhüi:dels so gewählt werden, daß aut der Tonspur SO(H) Linien pro 2.54 cm erzeugt werden. Die Modulalionsfrequenz des Laserstrahlenbündels ist in diesem Fall 24 kHz, d. h. doppelt so hoch wie die höchste Tonfrequenz. Die Höhe der Blendenöffnung 14 ist durch die Modulationsfrequenz und die Laufgeschwindigkeit des Bandes 23 bestimmt, so daß die Modulation auf dem Band 23 gut definiert

Das Modulatorieil 18 des Lichtmodulators 15 ist opak oder lichtundurchlässig, so daß, wenn es sich vor der Blendenöffnung 17 befindet, durch diese kein Licht hindurchtreten kann. Wie bereits erwähnt, wird das Modulatorteil 18 mit einer der Frequenz der Tonsignale entsprechenden Geschwindigkeit oder Frequenz um eine von der Amplitude der Tonsignale abhängige Strecke bewegt. Wenn das Modulatorteil 18 sich vor der Blendenöffnung 17 befindet, tritt kein Licht durch den Lichtmodulator hindurch, so daß die Photolackschicht auf dem Band unbeliebte! bleibt. Wenn dagegen unter dem Einfluß des Tonsignals das Modulatorteil 18 so gesteuert wird, daß es die Blendenöffnung 17 teilweise oder vollständig freigibt, so gelangt die Modulationssignalkomponente von 24 kHz durch die Linse 22 zur Photolackschicht des Bandes 23, die dadurch belichtet wird.

Die Anordnung nach F i g. 1 ist insofern vorteilhaft, als die periodische Modulationskomponente und die Toninformation gleichzeitig auf dem Band aufgezeichnet werden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, in einem getrennten Verfahrensschritt unter Verwendung einer anderweitigen Vorrichtung der Photolackschicht ein Gittermuster aufzuprägen.

F i g. 2 zeigt ein Stück einer mit der Einrichtung nach Fig. 1 hergestellten Tonaufzeichnung nach entsprechender Behandlung, wozu das Entwickeln der mit dem zweifachmodulierten Laserstrahlenbündel belichteten Photolackschicht gehört. Das Band 30 hat Seitenteile mit der allgemein quer über das Band verlaufenden periodischen Modulation in Form von periodischen Tiefenänderungen in Bandlängsrichtung. Im Mittelteil des Bandes 30 befindet sich ein durch die TonmodulationshüUkurve 32 begrenzter Teil verhältnismäßig konstanter Dicke. Dieser Mittelteil verhältnismäßig konstanter Dicke ist derjenige Bandteil, der nicht belichtet worden ist, weil das Modulatorteil 18 (F i g. 1) den Durchtritt des Lichtes durch die Blendenöffnung 17 gesperrt hatte. Andererseits handelt es sich bei den Teilen 31 des Bandes 30 um diejenigen Bandteile, die mit der periodischen Modulationskomponente belichte' worden sind und die also die periodischen Tiefenänderungen aufweisen, als das Modulatorteil 18 die Blendenöffnung 17 nicht vollständig verdeckt hat. Bei Ausleuchtung mit einer Lichtquelle, beispielsweise einer Laserlichtquelle oder einer Weißlichtquelle in einem Wiedergabegerät wirkt der periodsch modulierte Teil 31 als Beugungsgitter, während der Teil innerhalb der Modulationshüllkurve 32 im wesentlichen das gesamte einfallende Licht ungebeugt durchtreten läßt. Beim Ausleuchten ist somit die Toninformation in dem durch das Band hindurchtretenden ungebeugten Licht enthalten, so daß sie vom signalfreien Anteil des Lichtes, der gebeugt ist, abgetrennt werden kann.

Das Band 30 nach F i g. 2, das dem Band 23 nach F i g. 1 mit entwickelter Photolackschicht entspricht, ist eine Tonaufzeichnungs-Erstinatrize. Mit Hilfe dieser Erstmatrize wird dann eine Nickelmatrize her-

ttcstcllt. die sodann für das Ueprägen oder Bedrucken von thermoplastischem oder wärmehäitbaiem Bandmaterial, beispielsweise Vinyl, verwendet wird, wobei von jeder Nickelmatrize eine große Anzahl von Kopien angefertigt werden kann. So wird die Ύοη- oder sonstige Information schließlich auf ein Vinylband übertragen oder kopiert, auf welche Weise man eine billige Aufzeichnung erhiilt. Diese Aufzeichnung bzw. der Aufzeichnungsträger kann eine Dicke von ungefähr 0,025—(1.(15 mm und eine Breite v.m einem Bruchteil eines cm haben. Der Aufzeichnungsträger ist biegsam oder flexibel und kann ohne weheres auf einer Spule oder in einer Kassette für die Wiedergabe mit einem geeigneten Gerät untergebracht weiden. Das photolackbeschichtete Originalband hat ein sehr hohes Auflösungsvermögen und ist, im Gegensatz zu Kinofilmmaterial, nicht mit einer körnigen Struktur belastet. Die Originalaufzeichnung läßt sich ohne weiteres auf eine Metallmatrize und dann auf das Vinylband umprägen oder umdrucken, wobei nur sehr wenig an Auflösung verlorengeht. Ferner ist das Vinylband widerstandsfähiger gegen Kratzer als Kinofilm, so daß nach mehrmaligem Abspielen des Bandes weniger Kratzstörungen auftreten.

Bei einem bevorzugten Verfahren zum .Herstellen von Kopien von optischen oder Tonaufzeichnungen wird ein Oberflächenrcliefmuster in organischem Plastikmatcrial auf eine Metallform übertragen, indem die Plastikoberfläche sensibilisiert und aktiviert wird, dann eine dünne Schicht aus Nickel oder Kobalt katalytisch aufgebracht wird, diese dünne Metallschicht mit einem stärkeren, elektrolytisch aufgebrachten Überzug versehen wird und die Nickeloder Kobaltschicht von der Plastikobcrfläche abgenommen wird, wobei die so gewonnene Metallmatrize dann zum Formen oder Pressen von Abdruckkopien in einem verformbaren Plastikmaterial oder Kunststoff verwendet wird.

Damit Informationen auf dem Aufzcichniingsband, von den Kopien nach einem Präge- oder Druckverfahren hergestellt weiden sollen, untergebracht werden können, muß die Information vom übrigen Teil des Bandes sich so abheben, daß eine Reproduktion durch Prägen möglich ist. Dieses Erfordernis ist bei der vorstehend beschriebenen Tonaufzeichnung dadurch erfüllt, daß die Toninformation in einem Bandteil verhältnismäßig konstanter Dicke enthalten und vom übrigen Teil des Bandes, der von der periodischen Modulation in Form von Tiefenänderungen besetzt ist, getrennt ist.

Der im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebene Lichtmodulator 15 ist vom »geschlossenen« Typ, indem das Modulatorteil 18 lichtundurchlässig ist. Man kann statt dessen auch einen Lichtmodulator vom »offenen« Typ verwenden, bei dem das Lichtbündel normalerweise abgedeckt ist und der Modulator unter Steuerung durch Tonsignale den Lichtdurchtritt freigibt. In diesem Fall enthält bei der in F i g. 2 gezeigten Tonaufzeichnung der von der Modulationshiillkurve begrenzte Mittelteil die Tiefenänderungen, während die verbleibenden Randteile des Bandes konstante Tiefe haben. Es kann also die Toninformation entweder in dem durch den Mittelteil des Bandes nach F i g. 2 hindurchtretenden Licht oder in dem durch die Randteile des Bandes hindurchtretenden Licht enthalten sein. In beiden Fällen wird das durchtretende Licht von dem die Tiefenänderungen enthaltenden Bandteil gebeugt.

F i g. 3 zeigt ein Stück einer anderen Ausführung einer Tonaufzeichnung. Die Tonaufzeichnung wird mit Hilfe der Einrichtung nach F i g. I auf dem Band 36 hergestellt. Die behandelte Erstmatrize so-"> wie die fertigen Plastikabdruckkopien haben beiderseits der Aufzeichnung einen mit periodischen Tiel'enänderungcn versehenen Teil 37 von sich ändernder Dicke sowie einen Mittelteil, der die Toninformation innerhalb einer Tonmodulationshüllkurve ?·9 enthält.

if> Die Tonaufzeichnung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Tonaufzeichnung nach F i g. 2 darin, daß der in der Dicke wechselnde Teil 37 der Tonspur weniger lichtdurchlässig ist, so daß das vom Hintergrundteil des Bandes gebeugte Licht zusätzlich abgeschwächt wird und folglich in noch geringerem Maße das durch den Mittelteil konstanter Dicke hindurchtretende Tonsignallicht störend beeinflußt. Eine Methode zur Verringerung der Lichtdurchlässigkeit des tiefenmodulierten Teils unter Beibehaltung des Prägeverfahrens besteht darin, daß man die thermoplastischen oder wärmehärtbaren Bänder vor dem Erhitzen und Bcprägen durch das Nickclmatrizenband mit einem druckempfindlichen Farbstoff behandelt. Dadurch wird erreicht, daß beim Erhitzen und Prägen der erhöhte tiefenmodulierte Teil der Metallmatrize auf die Randteile des Bandes 36 härter preßt oder drückt als im Mittelteil konstanter Dicke, so daß der Farbstoff aktiviert wird und dadurch die Lichtdurchlässigkeit der Seitenteile der Tonaufzeichnung verringert wird.

Zweckmäßigerweise erfolgt das Aufbringen des druckempfindlichen Farbstoffs mittels eines Auf streich- oder Aufrollapplikators, der den dickemodulierten Teil der Metallmatrize mit dem Farbstoff beschichtet, unmittelbar bevor die Metallmatrize das Band, auf das die Tonaufzeichnung eingeprägt werden soll, beim Durchlaufen der Prägestation erfaßt. Während des Prägevorgangs wird der Farbstoff auf den entstehenden ticfen.iiodulierten Teil des Bandes über tragen. Bei der Übertragung des Farbstoffs wird die geriefelte Oberfläche des an die Tonmodulationshüllkurve angrenzenden Flächenbereichs der Nickelmatrize vom Farbstoff benetzt, und dieser Farbstoff wird zur Prägestation mitgenommen, wo er auf den entstehenden tiefenmodulierten Teil des Bandes übertragen wird. Die glatte Oberfläche des Bereiches innerhalb der Tonmodulationshüllkurve wird nicht vom Farbstoff benetzt und überträgt daher keinen Farbstoff auf den entsprechenden Flächenbereich der auf das Band eingeprägten Tonspur.

Ein anderes Verfahren zur Verringerung der Transparenz des erhöhten liefenmodulicrtcn Teils der Tonspur besteht darin, daß man in der oben beschriebenen Weise einen in den verschiedensten Kohlen-Wasserstoffen löslichen Nickelkomplex-Farbstoff aufträgt. In gleicher Weise kann man Druckfarben, anderweitige Farbstoffe oder anderweitige pigmentierte Dispersionen verwenden. Ein Hauptgesichtspunkt, der bei der Wahl des Farbstoffs zu berücksichtigen

ist, ist jedoch sein optisches Absorptionsvermögen für die Wellenlänge des zum Ablesen oder Abspielen der Tonaufzeichnung verwendeten Lichtes. Beispielsweise ergibt ein gelber Nickelkomplex-Farbstoff eine spezifische Absorption für 4416 Ä. Verwendet man Weißlicht aus einer Wolframfadenlampe, so ist für die Wahl des Farbstoffs die Farbempfindlichkeit der Photodiode maßgeblich.

F i g. 4 zeigt ein Stück einer weiteren Form einer

Tonaut/ciehiuing. Bei item Aut/eichnimesb.md 40 handelt es sieh um ein Hund, das \on chut Matrize kopiert ist. die nut der I inndmmg nach I ι g. I angefertigt woiden ist. Das Aufzeichnungsband 40 unierselieidei sich von dem Aul/cichiniiH'sband 3d i> nach I- i f.. 1 datin, daß die gelarhlen und die transparenten Handleilc. veitauscht sind. I'm dies /u eiick'lien, arbeitet man hei der I lerstellunj: iterOripiiuiltonaui/eieliming mit einem I iehtmoilulaloi vom olfenen l\p. wie oben beschiieben. wobei die l'lioto- vo lackschieht des Oiiginalbandes entspieeitciul tie: Amplitude und Frequenz der lonsij;iiale mil dem l.aserstiahlenbündel belichtet wird. Het der \on einet solchen Tonaufzeichnung angefertigten Metallmatri/e ist der eerasterte oder liefenmodiilierle Mittelteil höher als die angrenzenden Randteile mit konstantei Dicke Heim Prägen des thermoplastischen oder wärmehartbaren Bandes mit dieser Metallmatrize wird daher der größte Druck in dem die Tiefeniindciuiiuen 43 enthaltenden Mittelteil des Handes. der den l'arbstoll trii|!l. erzeugt. Heim Avisleuchten wählend der Wiedergabe enthalt das durch die Handteile b/w. Randteile 41 des Handes 4(1 hiiulurchtietciule I ieht die Toninlormation. wahrend etwa duich ilen von der Modulalionshiillkui\e 42 begrenzten Mittelteil hindurchtretendes I ichl durch die lielenänderungeii 43 gebeugt und außerdem durch den Farbstoff 44 im gesamten Mittelteil gestreut wild.

Vorstehend wurde die Frtindung in Anwendung au! 1 onaul/eiclmungen erläutert. Man kann jedoch auch andere als Toninformaiionen in der beschriebenen Weise aufzeichnen, indem man an Stelle der Tonsignalquclle nach F i g. 1 eine Uuelle tier gewünschten Infornuilionssignale vorsieht. Heispiels weise kann man den l.ichimoduh'toi auch mit Datensignalen in binärer odei andeiweiliger F'oim stiiiern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 608

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Optisch abtastbarer Informationsträger, der aus einem biegsamen Aufzeichnungsband besteht und bei dem die aufgezeichnete Information in einem breitenmodulierten transparenten Bandteil enthalten ist und beim Ausleuchten des Aufzeichnungsbandes die der Breitenmodulation entsprechende Information in dem durch den breitenmodulierten Bandteil ungehindert hindurchtretenden Licht enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsband (30,36, 40) außerhalb des breitenmodulierten Bandteils mit periodischen, in Bandlängsrichtung verlaufenden Tiefenänderungen (38,43) derart versehen ist, daß das durch die BandteiL· mit periodischen Tiefeiiänderungen hindurchtretende Licht gestreut wird.

2. Informationsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der periodischen Tiefenänderungen größer ist als die höchste Frequenz der Information.

3. Informationsträger nach Anspruch 1 oJer 2, bei dem das Aufzeichnungsband aus thermoplastischem Material besteht und die aufgezeichnete Information Toninformation ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Toninformation in einem ersten Teil im wesentlichen konstanter Dicke längs der Mitte des Bandes (36) aufgezeichnet ist und daß an diesen ersten Teil ein weniger transparenter zweiter Teil (37) angrenzt, der die in Bandlängsrichtung verlaufenden periodischen Tiefenänderungen (38) enthält.

4. Informationsträger nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Aufzeichnungsband aus thermoplastischem Material besteht und die aufgezeichnete Information Toninformation ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Toninformation in breitenmoiiulierten Randteilen (41) des Aufzeichnungsbandes (40) aufgezeichnet ist, die eine im wesentlichen konstante Dicke haben und praktisch vollständig lichtdurchlässig sind (F i g. 4), und daß die Bandmitte die periodischen Tiefenänderungen (43) aufweist sowie eine geringere Transparenz hat als die an ihn angrenzenden zwei Bandteile (41).

5. Informationsträger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Tiefenänderungen (38, 43) aufweisende Bandteil (37) einen den Durchtritt des Lichtes behindernden Farbstoff enthält.

6. Einrichtung zum Herstellen eines optisch abtastbaren Informationsträgers nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (10), einen Modulator (12) zum periodischen Modulieren des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtes (11), eine Vorrichtung, die aus dem ausgesandten Licht ein verhältnismäßig schmales Lichtbündel erzeugt, einen im Strahleneingang dieses Lichtbündels angeordneten Lichtmodulator (15), der mit einer Tonsignalquelle (21) gekoppelt ist, ein lichtempfindliches Aufzeichnungsband (23) und eine Optik (22), die das doppeltmodulierte Lichtbündel auf das Aufzeichnungsband wirft.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmodulator (15) den Durchtritt des Lichtbündels in Abhängigkeit von der Amplitude der Tonsignale derart sperrt, dui.'. auf dem Aufzeiclnuinizsband ein Mittelteil konstanter Dicke entgeht, an den Randteile angrenzen, die die periodischen Tiefeirunderungen enthalten.

8 Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmodulator (15) da. Lichtbündel in Abhängigkeit von der Amplitude der Tonsignale derart durchläßt, daß auf dem Aufzeiehnun»sbaiid ein die periodischen Dickenänderungen "enthaltender Mittelteil (42) aufgezeichnet wird, an den sich zwei Bandteile (41! konstanter Dicke anschließen, die die Tomnformation enthalten