DE2341338C3 - Aufzeichnungsträger mit einer optisch auslesbaren Struktur und Verfahren zur Herstellung des Aufzeichnungsträgers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger für Informationen, z. B. Bild- und/oder Toninformationen, in Form eines scheibenförmigen Trägerkörpers, auf dessen einer Seite eine den Informationen

ίο entsprechende optisch auslesbare, strahlungsreflektierende Struktur angebracht ist, die mittels eines Auslesestrahles auslesbar ist, der von einer Seite auffällt und durch Reflexion moduliert und auf der gleichen Seite (Bestrahlungsseite) zurückgeworfen wird und dabei durch eine strahlungsdurchlässige Schutzschicht hindurchtritL

Bei den bekannten, irit Strahlungsreflexion arbeitenden Aufzeichnungsträgern war man der Meinung, daß der Abtaststrahl möglichst ungehindert auf die reflektierende Schicht müßte gelangen können. Die das Licht steuernden, z. B. abwechselnd schwarzen und weißen Materialien wurden daher auf der Oberfläche eines Trägerkörpers angeordnet, so daß ihnen der Auslesestrahl von außen unmittelbar zugeführt werden konnte.

Da eine große Menge Daten auf dem Aufzeichnungsträger gespeichert ist, sind die Details der optischen Struktur sehr klein. So wird, wenn ein Fernsehprogramm mit einer Dauer von 45 Minuten auf einem kreisförmigen Aufzeichnungsträger mit einem Außendurchmesser, von 30 cm gespeichert ist, die Größe der Details in der Größenordnung von 1 μηι liegen. Das Auslesen einer derart feinen Struktur ist gegenüber Staubteilchen, Haare u.dgl., sehr empfindlich. Diese kleinen Gegenstände können, wenn sie auf der

J5 optischen Struktur liegen, eine Vielzahl nebeneinander liegender Spuren und Details in diesen Spuren abdecken, wodurch diese nicht mehr ausgelesen werden können. Weiter besteht die Gefahr, daß, z. B. beim Handhaben des Aufzeichnungsträgers oder beim Anbringen des Trägers in der Auslesevorrichtung, Kratzer u. dgl, auf der optischen Struktur entstehen. Da der Aufzeichnungsträger dazu bestimmt ist, unter nicht-idealen Bedingungen, z. B. im Wohnzimmer, abgespielt zu werden, ist es erforderlich, Vorkehrungen zu treffen, durch die die optische Struktur gewissermaßen für Staub und Beschädigungen unempfindlich gemacht wird.

Bei dem Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 22 08 379 (DT-OS 22 08 379) wird daher über der optischen Struktur eine Schutzschicht angebracht. Im »Journal of the S.M.P.T.E.« 79, Nov. 1970, S. 997-1002, wird eine Platte beschrieben, auf der Videosignale optisch aufgezeichnet sind, die in durchfallendem Licht ausgelesen werden. Dabei wird darauf hingewiesen, daß Staub und Beschädigungen im Bild Fehler hervorrufen. Ein Staubteilchen, das mehrere Rillen überdeckt, wird als ein Fleck auf dem Fernsehschirm sichtbar. Um das zu vermeiden, kann dort die Oberfläche mit einer durchsichtigen Schicht von vielleicht 125 Mikron bedeckt werden; dann werden Staubteilchen in dieser Entfernung von der die optische Information tragenden Fläche gehalten. Die Entfernung des den Auslesestrahl führenden Linsensystems kann 250 Mikron betragen, obwohl die Tiefenschärfe nur 1 bis 2 Mikron ausmacht.

⁶S Mit einer solchen Schutzschicht werden Staubpartikeln nicht scharfe Störungsflecke auf dem Fernsehbild hervorrufen, sondern sie werden nur in ihrer Nachbarschaft eine Verminderung der allgemeinen Intensität

bewirken. So erhält man auch einen Schutz des optisch virksamen Belages vor Kratzern.

An eine solche Schutzschicht werden beträchtliche Anforderungen gestellt da sie die Form und damit die Abtastbarkeit der optischen Struktur nicht beeinträchti- s gen darf; sie muß dazu gut anliegen, damit keine örtlichen Luftblasen zwischen der optischen Struktur und der Schutzschicht vorhanden sind. Das Anbringen einer solchen Schutzschicht erfordert einen zusätzlichen VerfahrensscfjrJtt, der sehr genau und sorgfältig ausgeführt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufzeichnungsträger so auszubilden, daß die erstrebte Schutzwirkung erreicht wird ohne Verwendung einer zusätzlichen Schutzschicht, an die strenge Anforderungen zu stellen sind.

Bei einem Aufzeichnungsträger der eingangs erwähnten Art wird das erreicht, wenn der Trägerkörper strahlungsdurchlässig und auf der Bestrahlungsseite der optischen Struktur angeordnet ist und eine Dicke aufweist, die bedingt, daß der auf die optische Struktur fokussierte Auslesestrahl in der Ebene eines etwaigen Staubteilchens einen erheblich größeren Querschnitt aufweist als in der Fläche der optischen Struktur.

Der Trägerkörper wirkt dann selbst als Schutzschicht und sorgt dafür, daß das etwaige Staubteilchen in genügender Entfernung von der optischen Struktur bleibt. Diese Struktur ist auf der einen Seite des Trägerkörpers angebracht, während die andere Seite als Eintrittsfläche für den abtastenden Strahl und gleichzei tig als Austrittsfläche für die durch Reflexion an der optischen Struktur modulierte Strahlung dient.

Nach einem weiteren Merkmal eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers ist auf der von dem Trägerkörper abgekehrten Seite der optischen Struktur eine zusätzliche Strahlungsabsorbierende Schutzschicht angebracht. Da die optische Struktur dann völlig zwischen zwei Schichten eingebettet ist, kann sie nicht leicht beschädigt werden. Die zusätzliche Schicht wird nicht vom Auslesestrahl durchlaufen und braucht nur die optische Struktur vor Beschädigungen zu schützen. An diese Schicht brauchen daher keine zusätzlichen Anforderungen gestellt zu werden. Die Schicht braucht nicht strahlungsdurchlässig zu sein und keine konstante Dicke über ihre ganze Oberfläche aufzuweisen. Außerdem braucht die Schicht nicht genau an der optischen Struktur anzuliegen. Die Schicht kann z. B. aus einer Platte oder Folie bestehen, die am Rande auf dem Trägerkörper befestigt ist.

Die reflektierende optische Struktur kann durch in derselben Ebene liegende Strahlungsreflektierende Gebiete und Zwischengebiete gebildet werden, wobei die Gebiete einen anderen Reflexionskoeffizien'en als die Zwischengebiete aufweisen. Vorzugsweise besteht jedoch die optische Struktur aus Blöcken und Gebieten mit demselben hohen Reflexionskoeffizienten, deren Oberflächen in verschiedenen Ebenen liegen.

Bei der eingangs erwähnten bekannten Anordnung ruht das Objektiv auf einem Luftkissen gegenüber der schnell umlaufenden Platte: Damit die Fokussierung aufrechterhalten bleibt, sollen dabei strenge Anforderungen an die Parallelität der Oberfläche der Platte gegenüber der Informationsstruktur eingehalten werden. Das kann nur durch mühsames Polieren erreicht werden und macht die Platte sehr teuer.

Ein Aufzeichnungsträger nach der Erfindung eignet sich vorzugsweise für die Abtastung mit einer opto-elektronischenVorrichtung, mit deren Hufe ein Signal abgeleitet wird, das eine Anzeige gibt über eine Abweichung zwischen der Ebene der optischen Struktur und der Ebene, in der der Auslesestrahl fokussiert wird, wobei mit Hilfe dieses Signals die Fokussierung nachgeregelt werden kann. Dann wird eine etwaige Abweichung zwischen der Position des Fokussierpunktes und der optischen Struktur unmittelbar bestimmt, wobei auch etwaige Dickenänderungen des als Schutzschicht dienenden Trägerkörpers mit erfaßt und mit ausgeregelt werden können. Dann kann der Bereich zulässiger Dickenänderungen über den Trägerkörper bis zu z. B. 300 μΐη betragen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Aufzeichnungsträgers gemäß Anspruch 10.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Aufzeichnungsträger ohne zusätzliche Schicht,

Fi g. 2 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung,

Fig.3 eine bereits früher vorgeschlagene Vorrichtung zum Auslesen des Aufzeichnungsträgers, und

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung im Querschnitt.

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf einen kreisförmigen Aufzeichnungsträger. Der Träger kann eine spiralförmige Struktur mit einer Vielzahl scheinbar konzentrischer Spuren enthalten. Die Spuren können auch, wie in Fig. 1 dargestellt ist konzentrisch sein. Ein Teil zweier aufeinanderfolgender Spuren (mit 12 und 13 bezeichnet) ist dargestellt. Jede der Spuren enthält z. B. eine Zinnenförmige Struktur 9, deren Abmessungen in F i g. 2, die einen Aufzeichnungsträger nach der Erfindung in tangentiellem Schnitt zeigt, übertrieben groß dargestellt sind. Die Abstände zwischen den Oberseiten 3 und 53 und 7 usw. der Zinnen sind, gleich wie ihre Längen, verschieden. Die Höhen 4,6 usw. sind einander gleich und betragen vorzugsweise eine Viertelwellenlänge der Strahlung, mit der ausgelesen wird. Außer geraden Wänden kann die optische Struktur auch fließende Übergänge zwischen den Ober- und Unterseiten aufweisen.

Der Trägerkörper ist für die Strahlung durchlässig, mit der ausgelesen wird. Die optische Struktur 9 ist auf der Oberseite der Platte angebracht, während die Unterseite als Eintrittsfläche für den unmodulierten Strahl sowie als Austrittsfläche für den modulierten Strahl dient. Die Flächen der optischen Struktur sind stark reflektierend gemacht, z. B. dadurch, daß nach dem Pressen der Struktur in den Trägerkörper auf diese Struktur eine Metallschicht aufgedampft wird. Die Dicke dieser Metallschicht ist dabei nicht wesentlich. Über der optischen Struktur ist eine Schutzschicht 10 angebracht. Diese Schicht bezweckt lediglich, dafür zu sorgen, daß die optische Sfuktur des Aufzeichnungsträgers nicht beschädigt werden kann. Daher kann jede Schicht, die vor einem unsorgfältigem Gebrauch des Trägers schützt, verwendet werden. Wie in F i g. 2 dargestellt ist, kann die Schicht aus einer dünnen Platte bestehen, die in einiger Entfernung von der optischen Struktur liegt und nur an ihren Rändern mit dem Trägei körper verbunden ist. Weiter kann auch noch eine auf einer Seite mit einem Haftmittel versehene Papierschicht oder Kunststoffolie auf der optischen Struktur festgeklebt werden. Auch ist es möglich, wie in Fig.4 dargestellt ist, daß die Schicht, z.B. eine aufgespritzte Lackschicht, auf und zwischen den Zinnen

liegt, wobei die Schicht eine Dicke aufweisen muß, die die Höhe der Zinnen übersteigt. Da sich die optische Struktur 9,9' zwischen den Schichten 1 und 10 befindet, ist sie gewissermaßen gegen eine unsorgfältige Behandlung beständig.

Ein Auslesestrahl wird von der in F i g. 2 dargestellten zinnenförmigen Struktur in der Phase moduliert.

Beim Auslesen des in Fi g. 1 gezeigten kreisförmigen Aufzeichnungsträgers wird dieser mit einer Geschwindigkeit von z.B. 1500 Umdrehungen/min mittels einer Antriebswelle 24 gedreht, wie in F i g. 3 dargestellt ist. In dieser Figur ist der Aufzeichnungsträger in radialem Schnitt dargestellt. Der von der Strahlungsquelle 25 gelieferte Auslesestrahl 30 wird vom Halbdurchlässigen Spiegel 26 zu dem Aufzeichnungsträger reflektiert. Der Strahl durchläuft dann den Trägerkörper 1, wonach er von der (als Spuren 2 dargestellten) optischen Struktur auf der Oberseite der Platte reflektiert wird. Das Objektiv 27 erzeugt dabei eine Abbildung der Quelle auf der optischen Struktur, wobei die Abmessung dieser Abbildung in der Größenordnung des kleinsten Details der Struktur liegt

Beim Rotieren des Aufzeichnungsträgers wird der Auslesestrahl entsprechend der Reihenfolge z. B. der Zinnen in einer Spur zeitlich moduliert. Der modulierte Auslesestrahl 31 passiert den halbdurchlässigen Spiegel 26 und wird vom strahlungsempfindlichen Detektor 28 aufgefangen. Am Ausgang des Detektors erscheint ein elektrisches Signal entsprechend den auf dem Aufzeichnungsträger vorhandenen Daten. Der Detektor 28 kann mit bekannten elektronischen Mitteln zur Umwandlung des vom Detektor gelieferten Signals in Bild und Ton verbunden sein.

Die sich beim Auslesen in Reflexion ergebenden Vorteile gehen direkt aus F i g. 3 hervor. Alle optischen Elemente sowie die elektronische Verarbeitungsvorrichtung befinden sich auf einer Seite des Aufzeichnungsträgers, so daß dieser ohne weiteres in der Auslesevorrichtung angebracht werden kann. Außerdem können die Elemente unter gutem Schutz eingebaut werden. Weiter werden weniger optische Elemente benötigt, weil eine Anzahl Elemente zweimal benutzt wird. Die geringere Anzahl Elemente verringert die Möglichkeit gegenseitiger Schwingungen.

Der Aufzeichnungsträger kann auch in einem nichtstaubfreien Raum, wie z. B. in einem Wohnzimmer, ausgelesen werden. Staubteilchen auf der Schicht 10 üben ja keinen Einfluß aus, weil der Auslesestrahl diese Schicht nicht passiert Ein Staubteilchen auf der Unterseite 8 des Trägerkörpers kann die Intensität der Strahlung auf der optischen Struktur herabsetzen. Eine Herabsetzung der Intensität ist aber nicht besonders störend, weil nur Übergänge zwischen z. B. Blocken und Gebieten detektiert werden. Ein Staubteilchen kann den Strahl nicht völlig unterbrechen, weil der Strahl in der Ebene des Staubteilchens einen erheblich größeren Querschnitt aufweist Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Trägerkörper von Natur eine gewisse Dicke aufweist, die unter anderem durch die verlangte Steifigkeit bedingt wird.

Wenn der Aufzeichnungsträger für ein Massenherstellungsverfahren geeignet sein soll, dürfen an die Flachheit des Trägerkörpers keine strengen Anforderungen gestellt werden. Da jedoch die Tiefenschärfe des Objektivs 27 in der Größenordnung von 1 μηι liegt können infolge Änderungen in der Dicke des Trägerkörpers Teile der optischen Struktur, an der Stelle dieser Änderungen, außerhalb des fokussierten Lichtflecks gelangen. Diese Dickenänderungen, die nicht mil einem auf einem Luftkissen schwimmenden Objektiv

ίο ausgeglichen werden können, können zur Folge haben daß der Detektor nicht nur von dem auszulesenden Tei der Spur herrührende Strahlung, sondern auch von dei Umgebung dieses Teiles herrührende Strahlung empfängt. Dadurch nimmt die Modulationstiefe des vorr Detektor gelieferten Signals ab, während außerdem weil nicht nur eine Spur beleuchtet wird, sondern aucli benachbarte Spuren beleuchtet werden, Übersprecher auftreten kann.

Der beschriebene Aufzeichnungsträger läßt sich vorteilhaft verwenden, wenn beim Auslesen eir optisches Fokussierungs-Detektionsverfahren Anwendung findet. Dabei können Auslesevorrichtungen mil opto-elektronischer Fokussierungs-Detektion verwendet werden, bei denen in dem Strahlungsweg des vor dem Aufzeichnungsträger herrührenden Strahles zwe Detektoren angeordnet sind. Der Unterschied in der Ausgangssignalen der Detektoren gibt die Größe unc den Sinn eines Fokussierungsfehlers an.

Fig.4 zeigt eine zweite Ausführungsform de:

Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung. Zwei Trägerkörper 1 bzw. Γ, die je auf ihren gegenüberliegender Flächen mit einer optischen Struktur 9 bzw. 9' verseher sind, sind unter Zwischenfügung einer Schicht 10 zi einem Gebilde zusammengebaut. Ein derartiger Aufzeichnungsträger kann durch aus der Technik dei scheibenförmigen Tonaufzeichnungsträger bekannte Verfahren hergestellt werden. Die Strukturen 9 und 9 werden mit Strahlen in entgegengesetzten Richtunger ausgelesen. In dieser Ausführungsform dient die Schicht 10 nur dazu, die optischen Strukturen voneinander zi trennen; diese Schicht braucht nicht mehr vor äußerer Einflüssen zu schützen. Der zusammengesetzte Auf zeichnungsträger nach F i g. 4 ist gut widerstandsfähig gegen Verbiegen.

Bei dem Aufzeichnungsträger nach F i g. 4 können ir den beiden optischen Strukturen die zwei Hälften eine; Programms gespeichert werden.

Der Aufzeichnungsträger nach F i g. 4 eignet siel· besonders gut dazu, um in zwei optischen Strukturer desselben Aufzeichnungsträgers dieselben Farbbilddaten in verschiedenen Farbkodierungen zu speichern Dabei kann in einer optischen Struktur das Programrr z. B. gemäß dem PAL-System und in der anderer optischen Struktur das Programm z. B. gemäß den SECAM-System oder dem NTSC-System angebracht werden. Dies hat den Vorteil, daß dieselben Daten aul demselben Aufzeichnungsträger ein großes Verbreitungsgebiet erhalten, trotz der Tatsache, daß verschie dene Geräte zum Sichtbar- bzw. Hörbarmachen vor Bild- bzw. Tonsignalen bestehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Aufzeichnungsträger für Informationen, z. B. Bild- und/oder Toninformationen, in Form eines scheibenförmigen Trägerkörpers, auf dessen einer Seite eine den Informationen entsprechende optisch auslesbare, Strahlungsreflektierende Struktur angebracht ist die mittels eines Auslesestrahles auslesbar ist, der von einer Seite auffällt und durch Reflexion moduliert und auf der gleichen Seite (Bestrahlungsseite) zurückgeworfen wird und dabei durch eine strahlungsdurchlässige Schutzschicht hindurchtritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkcrper (1) strahlungsdurchlässig und auf der Besirahlungsseite der optischen Struktur (9) angeordnet ist und eine Dicke aufweist, die bedingt, daß der auf die optische Struktur fokussierte Auslesestrahl (30, 31) in der Ebene eines etwaigen Staubteilchens einen erheblich größeren Querschnitt aufweist als in der Fläche der optischen Struktur.

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der von dem Trägerkörper (I) abgekehrten Seite der optischen Struktur (9) eine zusätzliche Strahlungsabsorbierende Schutzschicht (10) angebracht ist.

3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zusätzlichen Schicht (10) im Vergleich zu der Dicke des Trägerkörpers (1) gering ist.

4. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schicht (10) aus einer mindestens auf dem Rande des Trägerkörpers (1) festgeklebten Foüe besteht.

5. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine auf einer Seite mit einem Haftmittel versehene Papierschicht ist.

6. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine auf einer Seite mit einem Haftmittel versehene Kunststoffschicht ist.

7. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einer auf die optische Struktur aufgespritzten Lackschicht besteht.

8. Aufzeichnungsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Struktur (9) aus Blöcken veränderlicher Länge besteht, die in einer flachen Ebene liegen und durch ebenfalls in einer anderen flachen Ebene liegende Gebiete voneinander getrennt sind, wobei die flachen Ebenen einen konstanten gegenseitigen Abstand (4,6) aufweisen.

9. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zusätzlichen Trägerkörper (Γ) auf der von der optischen Struktur (9) abgekehrten Seite eine zweite optische strahlungsreflektierende Struktur (9') angebracht ist, die Strahlung in einer Richtung reflektiert, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der die erste optische Struktur reflektiert, und daß auf der zweiten optischen Struktur auf der von der ersten optischen Struktur abgekehrten Seite eine zusätzliche Schicht mit einer Dicke annähernd gleich der des Trägerkörpers(1) angebracht ist (F i g. 4).

10. Verfahren zum Herstellen eines Aufzeichnungsträgers nach wenigstens einem der vorhergehenden A»iisⁿrüche dadurch "ekenn^eichnet daß die Struktur in den Trägerkörper gepreßt und auf diese Struktur eine Metallschicht aufgedampt wird.