DE2341338C3 - Aufzeichnungsträger mit einer optisch auslesbaren Struktur und Verfahren zur Herstellung des Aufzeichnungsträgers - Google Patents
Aufzeichnungsträger mit einer optisch auslesbaren Struktur und Verfahren zur Herstellung des AufzeichnungsträgersInfo
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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)
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.
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Publications (3)
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DE2341338A1 DE2341338A1 (de) | 1974-03-07 |
DE2341338B2 DE2341338B2 (de) | 1977-06-16 |
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