DE2616569A1 - Aufzeichnungsplatte mit spiralfoermiger rille - Google Patents

Aufzeichnungsplatte mit spiralfoermiger rille

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DE2616569A1 DE19762616569 DE2616569A DE2616569A1 DE 2616569 A1 DE2616569 A1 DE 2616569A1 DE 19762616569 DE19762616569 DE 19762616569 DE 2616569 A DE2616569 A DE 2616569A DE 2616569 A1 DE2616569 A1 DE 2616569A1
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Chiaki Kojima
Hiroshi Ohki
Takashi Otobe
Yuzuru Yanagisawa
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    • G11B7/261—Preparing a master, e.g. exposing photoresist, electroforming

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D —8 MÖNCHEN 22 Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfitrie« 10 Dr. r.r. not. W. KÖRBER _ '""VST Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS 5 PATENTANWÄLTE
14. April 1976
SONY CORPORATION
7-35 Kitashinagawa-6
Shinagawa-ku
Tokyo / Japan
Patentanmeldung
Aufzeichnungsplatte mit spiralförmiger Rille
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Aufzeichnungsplatten, insbesondere auf eine verbesserte Aufzeichnungsplatte, die in einfacher Weise als Massenerzeugnis herstellbar ist und in deren Oberfläche eine Rille in Form einer Spirale eingeschnitten ist, derenTiefe längs der Rille variiert, so daß Informationen oder Signale aufgezeichnet werden.
Die Plattenaufzeichnung von Schallsignalen auf Schallplatten ist an sich bekannt; man benutzt dabei Lackschallplatten für die Originalaufzeichnung. Eine solche Original-Lackschallplatte, die im allgemeinen aus einer Grundplatte aus Aluminium mit Acetat-Kunststoff-Beschichtung besteht, wird auf einen Plattenteller gelegt, der für die Schallaufzeichnung in langsame, genormte Drehung versetzt wird, beispielsweise mit 33 1/3, 45 oder 78 Umdrehungen je Minute. Während der Drehung der Lackschallplatte wird eine Schneiddose mit einem
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elektromechanischen Wandler und einem Schneidstichel in radialer Richtung des Plattentellers mittels einer Leitspindel bewegt, so daß der Schneidstichel eine in Spiralen verlaufende Rille mit gleichbleibender Steigung in die Acetatkunststoff-Beschichtung schneidet. Während die Spiralrille geschnitten wird, werden den aufzuzeichnenden Schall- oder Klanginformationen entsprechende elektrische Signale auf eine Antriebswicklung des Schneiddosenwandlers gegeben, so daß entsprechende Vibrationen des Schneidstichels hervorgerufen werden; dadurch werden Wellungen in der Spiralrille erzeugt, die die aufgezeichneten Informationen oder Signale darstellen. Bei der Massenherstellung von Schallplatten anhand einer solchen Original-Lackschallplatte wird diese metallisiert und anschliessend elektroplattiert; anschliessend wird die Plattierung von der Original-Lackschallplatte abgenommen und durch Hinterlegen einer festen Metallplatte verstärkt; diese Metallplatte wird als Masterplatte bezeichnet. Danach wird in an sich bekannter Weise eine Matrize und dann eine Preßmatrize von der Maeterplatte abgenommen und anschliessend die Preßmatrize in einer hydraulischen Presse zur serienmässigen Herstellung von Schallplatten aus Plattenrohlingen aus thermoplastischem Material benutzt; eine solche Schallplatte zeigtauf ihrer Oberfläche eine modulierte Spiralpille, die der Rille entspricht, die auf der zugeordneten Original-Lackschallplatte erzeugt worden war.
Wenn Schallplatten in der oben angegebenen üblichen Weise produziert werden, dreht sich die Original-Lackschallplatte während des Schneidens der Spiralrille verhältnismässig langsam, so daß sich eine brauchbare Abspielzeit auch dann erzielen läßt, wenn die Steigung der Spiralrillen so groß ist, daß die nebeneinander liegenden Windungen der Spiralrille sich nicht stören oder ineinanderlaufen, gleichgültig, ob die aufgezeichneten Signale in Form von Seit-
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wärtswellungen in der Rille oder durch Änderungen der Rillentiefe wiedergegeben werden.
Neuerdings ist vorgeschlagen worden, Videosignale in Form von Variationen der Tiefe von Spiralrillen aufzuzeichnen, die in der Oberfläche einer Aufzeichnungsplatte nach einem Verfahren hergestellt sind, das dem oben beschriebenen Verfahren für das Aufzeichnen von Schallsignalen vergleichbar ist. Wenn bei der so erhaltenen Videoaufzeichnungsplatte in jeder Windung der Spiralrille ein Halbbild des Videosignals aufgezeichnet werden soll, muß die Videoaufzeichnungsplatte bei der Wiedergabe der aufgezeichneten Video-Signale sich mit hoher Geschwindigkeit, beispielsweise im Falle eines NTSC-Videosignals, mit 1800 Umdr/min drehen; daraus folgt, daß die Spiralrille der Aufzeichnungsplatte jeweils 1800 Windungen für jede Minute Wiedergabezeit aufweisen muß. Daher muß, wenn eine Video-Aufzeichnungsplatte von vernünftigem Durchmesser eine beträchtliche Abspieldauer, beispielsweise 30 min, besitzen soll, die Steigung der Spiralrille sehr klein sein, beispielsweise etwa 3 bis 4 .um betragen. Wenn jedoch die Originikiaufzeichnung von Videosignalen durch mechanisches Schneiden einer Spiralrille in die Original-Lackplatte erfolgen soll, wie oben beschrieben, so ist die Querschnittsform der Rille konstant und hat beispielsweise V-Form mit gleichbleibendem Scheitelwinkel, der durch die Form des Schneidstichels bestimmt wird. Daher ändert sich, wenn zur Darstellung des aufgezeichneten Videosignals die Tiefe der Rolle variiert wird, in entsprechender Weise an der Oberfläche der Aufzeichnungsplatte die Weite der Rille. Wegen der für die Aufzeichnung von Videosignalen erforderlichen geringen Steigung der Spiralrille ist die Weite der Rille einer konstanten Rillenform mit V-Querschnitt größer als diese kleine Steigung, Äumindest dann, wenn die Rille maximal tief ist, was zur Folge hat, daß nebeneinander verlaufende Windungen der Spiralrille
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einander stören oder ineinanderlaufen. Mit anderen Worten: zumindest an den Stellen maximaler Rillentiefe werden die nebeneinander verlaufenden Seitenflächen aufeinanderfolgender Windungen der Spiralrille unter der Oberflächenebene der Original-Lackplatte, in die die Rille geschnitten ist, zusammenlaufen, was zur Folge hat, daß die Höhe der Wand, die aufeinanderfolgende Spiralrillen trennt, variiert. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß derartige Höhenvariationen von aufeinanderfolgende Spiralwindungen trennenden Wänden auf der Videoaufzeichnungsplatte die Wiedergabe des aufgezeichneten Videosignals in unerwünschter Weise beeinflußt, weil während der Wiedergabe von in Form von Tiefenvariationen der Rille in einer der Rillen aufgezeichneten Signalen das wiedergegebene Signal Übersprechkomponenten der nächsten Windungen der Rille feitfuhren kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aufzeichnungsplatte zu entwickeln, in deren Oberfläche eine Spiralrille vorgesehen ist, deren Tiefe sich in Laufrichtung der Rille zur Darstellung von Videosignalen oder sonstigen aufgezeichneten Informationen ändert und bei der die oben beschriebenen Probleme der bekannten Videoaufzeichnungsplatte vermieden sind.
Danach soll insbesondere eine Aufzeichnungsplatte mit Spiralrille von konstanter Steigung und in Laufrichtung der Rille variierender Rillentiefe zur Darstellung von Videosignalen oder anderen aufgezeichneten Informationen entwickelt werden; bei dieser Platte soll die Weite der Rille an der Oberfläche der Aufzeichnungsplatte längs der Rille praktisch gleichförmig bleiben, so daß die erwähnte Aufnahme von übersprechkomponenten bei der Wiedergabe der aufgezeichneten Videosignale oder sonstigen Informationssignale unterbunden wird.
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Nach einem Merkmal der Erfindung hat die Rille bei einer Aufzeichnungsplatte mit Spiralrille von konstanter Steigung und zur Oberseite der Platte sich öffnender Rille, deren Tiefe in Laufrichtung der Rille zur Darstellung von aufgezeichneten Videosignalen oder sonstigen Informationssignalen variiert, einen umgekehrt glockenförmigen Querschnitt, der sich nach Maßgabe der Tiefenänderungen der Rille derart ändert, daß sich an der öffnung der Rille eine praktisch gleichbleibende Weite ergibt.
Bei einer speziellen Ausbildung einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungsscheibe ist jede der beiden einander gegenüberstehenden Seitenflächen der Rille an jedem Ort in Laufrichtung der Rille angenähert definiert durch die Beziehung
d * d .e V
χ ο
worin d die Tiefe der Rille an ihrer Mittellinie, w der halbe Betrag der praktisch gleichförmigen Weite der Rille an der Oberfläche der Aufzeichnungsplatte und dx die Tiefe der Rille an der jeweiligen Seitenfläche im Abstand χ von der genannten Mittellinie ist.
Eine erfindungsgemäße Aufzeichnungsplatte wird am einfachsten gepreßt entsprechend einer Original-Aufzeichnungsplatte, die nach dem Verfahren hergestellt ist, das im einzelnen in der USA-Patentanmeldung Ser.No. 648 006 der Anmelderin vom 12. Januar 1976 beschrieben ist, d.h. indem ein Laserlichtstrahl auf eine Schicht von Positiv-Photoresistmaterial auf der Original-Aufzeichnungsplatte gelenkt wird, während diese und der Lichtstrahl relativ zueinander bewegt werden, um eine Spiralspur konstanter Steigung auf der Original-Aufzeichnungsplatte abzutasten, wobei gleichzeitig die
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Intensität des Laserlichtstrahls von den aufzuzeichnenden Video- oder sonstigen InformationsSignalen moduliert wird, worauf die Photoresistschicht entwickelt wird, so daß in ihr die geforderte Spiralrille entsteht, deren Tiefe so variiert, daß sie die aufgezeichneten Signale darstellt, wobei aber der zum Belichten des Photoresistmaterials verwendete Laserlichtstrahl über seinen Strahlquerschnitt praktisch eine Gaußsche Verteilung der Laserlichtintensität besitzt, so daß die entstehende Aufzeichnungsplatte eine Spiralrille aufweist, die die geforderte Querschnittsform einer umgekehrten Glocke zeigt.
Insbesondere stimmt bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungsplatte, wie oben beschrieben, die Verteilung der Laserlichtintensität in dem Laserlichtstrahl praktiech mit der folgenden Beziehung überein:
Ir = Io.e
wobei I die Lichtintensität in einem von der Achse des Laserlichtstrahls um den Betrag r radial entfernt liegenden Punkte, IQ die Lichtintensität in der i und R der Radius des Lichtstrahls ist.
Punkte, I die Lichtintensität in der Achse des Lichtstrahls
Die angeführten Merkmale sowie weitere Merkmale, Besonderheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der Einzelheiten einer die Erfindung erläuternden Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen, die folgendes darstellen:
Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine Aufzeichnungsplatte nach dem Stand der Technik in grosserem Maßstab;
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Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Teilquerschnitt durch eine Aufzeichnungsplatte nach der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Ansicht der wichtigsten Elemente eines Geräts, das zur Herstellung einer Originalaufzeichnung von Video- oder sonstigen Signalen verwendbar ist, von welcher Aufzeichnung erfindungsgemäße Aufzeichnungsplatten abgeformt v/erden können;
Fig. 4 eine schematische Ansicht der Bauelemente eines Lichtmodulators, der bei dem Gerät nach Fig; 3 Verwendung finden kann;
Fig. 5 ein Diagramm der Lichtintensitätsverteilung in einem Laserlichtstrahl, der gemäß der Erfindung in dem Gerät nach Fig. 3 zur Herstellung von erfindungsgemäßen Aufzeichnungsplatten verwendet wird;
Fig. 6 ein Diagramm, in dem Variationen der Querschnittsform bei Änderungen der Tiefe von Rillen dargestellt sind, die gemäß der Erfindung in einer Original-Aufzeichnungsplatte zur Darstellung von aufgezeichneten Video- oder sonstigen Signalen gebildet werden;
Fig. 7 eine weitere Querschnittsform der Rille, die gemäß der Erfindung in einer Aufzeichnungsplatte gebildet wird, in grösserem Maßstab.
Zunächst ist in Fig. 1 zu erkennen, daß bei einer nach dem Stand der Technik hergestellten Videoaufzeichnungsplatte 10, d.h. bei einer Platte, die nach einer Original-Lackplatte oder Aufzeichnungsplatte mit einer Spiralrille, die von einem Schneidstichel eingeschnitten ist, hergestellt wurde, die aufgezeichneten Videosignale durch Variationen der Tiefe
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einer entsprechenden Spiralrille 11 dargestellt sind, die in einer Oberfläche dner Aufzeichnungsplatte IO ausgebildet ist. Da die Aufzeichnung der Videosignale durch mechanisches Schneiden mit einem Schneidstichel in der Original-Lackplatte in der oben beschriebenen Weise hervorgebracht worden ist, ergibt sich eine konstante Querschnittsform der Rille 11, beispielsweise eine V-Form mit gleichbleibendem Scheitelwinkel, hervorgerufen durch die Form des Schneidstichels. Aus dem Vergleich der benachbarten Windungen 11a und 11b der Spiralrille 11 in Fig. 1 ergibt sich daher ohne weiteres, daß, wenn die Tiefe der Rille zur Darstellung der aufgezeichneten Videosignale variiert, die Weite der Rille an der Oberfläche der Aufzeichnungsplatte 10 in entsprechender Weise variiert. Wegen der geringen Steigung P der Spiralrille 11, die bei der Aufzeichnung von Videosignalen im Interesse einer einigermaßen langen Spielzeit der Aufzeichnungsp »tte 10 eingehalten werden muß, übertrifft die Weite der Rille von gleichbleibender V-QuerSchnittsform diese geringe Steigung P zumindest an den Orten maximaler Tiefe der Rille, wie es etwa bei der Windung 11b der Fall ist, wobei dann die Windungen 11a und 11b einander stören oder ineinander laufen. Mit anderen Worten: zumindest an den Orten maximaler Tiefe der in die Original-Lackplatte geschnittenen Rille durchdringen die aneinanderstoßenden Seitenflächen von aufeinanderfolgenden Windungen sich unterhalb der Oberflächenebene der Original-Lackplatte, was zur Folge hat, daß die Höhe der aufeinanderfolgende Windungen voneinander trennenden Wände variiert. Wie Fig. 1 erkennen läßt, geht bei der von der Original-Lackplatte abgeformten Aufzeichnungsplatte 10 eine Tiefenzunahme ^d der Windung 11b der Rille 11 mit einer entsprechenden erheblichen Abnahme Ad1 der Höhe der die aufeinanderfolgenden Windungen 11a und 11b trennenden Wand. Derartige Höhenvariationen von aufeinanderfolgende Windungen der Spiralrille 11 trennden Wand beeinträchtigt die Wiedergabe der
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aufgezeichneten Videosignale insofern, als während der Wiedergabe der in Form von Tiefenvariationen der Rille in einer Windung, beispielsweise der Windung 11a, aufgezeichneten Signale das wiedergegebene Signal Übersprechsignale aus der benachbarten Windung 11b der Rille 11 mitführen kann.
Fig. 2 zeigt, daß bei einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungsplatte 110 die Spiralrille 111 mit konstanter Steigung P und zur Darstellung der aufgezeichneten Video- oder sonstigen Signale variierender Tiefe einen umgekehrt glockenförmigen Querschnitt zeigt, der gemäß der Erfindung mit der Tiefenvariation der Rille derart variiert, daß die Rille an ihrer Öffnung eine praktisch gleichmässige Weite hat. Insbesondere wird, wie Fig. 7 erkennen läßt, bei der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsplatte 110 jede der beiden einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Rille 111 ungefähr beschrieben durch die Beziehung
(1)
wobei dQ die Tiefe der Rille 111 an ihrer Mittellinie 112 bedeutet, w den halben Betrag der praktisch gleichförmigen Weite der Rille 111 an der Oberfläche der Aufzeichnungsplatte 110 und d die Tiefe der Rille 111 an der jeweiligen Seiten-
Ji.
fläche in einem Abstand χ von der Mittellinie 112.
Infolge der angegebenen Querschnittsform der Spiralrille 111 in der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsplatte ist eine erhebliche Zunahme Λ d der Tiefe der Rille 111, beispielsweise in deren in Fig. 2 bezeichneter Windung 111b verbunden mit einer verhältnismässig unbedeutenden Abnahme Δ<^' der Höhe der Wand, die diese Windung 111b der Spiralrille von der nächstfolgenden Windung lila trennt. Die Aufzeichnungsplatte 110
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gemäß der Erfindung kann also mit einer Spiralrille 111 von geringer Steigung P versehen werden, so daß sich eine beträchtliche Abspielzeit der Aufzeichnung selbst für den Fall ergibt, daß Videosignale in dieser Rille 111 als Tiefenvariationen der Rille aufgezeichnet sind, ohne daß dabei wesentliche Höhenvariationen der die aufeinanderfolgenden Windungen der Spiralrille 111 voneinander trennenden Wand verursacht werden. Daher lassen sich auf einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungsplatte aufgezeichnete Videosignale etwa durch Abtaster wiedergeben, die mit einem Abtastorgan in der Rille 111 den Variationen der Rillentiefe folgt, ohne daß dabei Störungen durch übersprechen zwischen den Videosignalen auftreten, die in der nächstfolgenden Windung der Spiralrille aufgezeichnet sind.
Die Aufzeichnungsplatte 110 nach der Erfindung kann einfach entsprechend einer Original-Aufzeichnungsplatte abgeformt werden, die nach einer optischen Aufzeichnungsmethode, z.B. gemäß der allgemeinen Beschreibung in der USA-Patentanmeldung Ser.No. 648 006, über die oben eingehender gesprochen wurde, hergestellt werden.
Wie insbesondere Fig. 3 erkennen läßt, sendet eine Laserlichtquelle 21 bei der optischen Herstellung einer Original-Aufzeichnungsplatte für die Abformung entsprechender Aufzeichnungsplatten gemäß der Erfindung einen Laserlichtstrahl 22 vorgegebener Lichtintensität aus. Der Laserlichtstrahl wird durch einen Lichtmodulator 23 geleitet, in dem der Laserlichtstrahl nach Maßgabe der aufzuzeichnenden Signale moduliert wird, die dem Lichtmodulator 23 über eine Kompensationsschaltung 24 aus einer Signalquelle 25, beispielsweise einer Fernsehkamera, zugeleitet werden. Die Kompensationsschaltung 24 kompensiert die Nichtlinearität der Lichtempfindlichkeitskennwerte des weiter unten im einzelnen beschriebenen Aufzeichnungsmediums und der Modulationskennwerte des Lichtmodulators 23. Der aus dem Lichtmodulator
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austretende modulierte Laserlichtstrahl wird durch ein Geschwindigkeitsausgleichsfilter 26 geleitet und dann von einer Sammellinse 27 auf die praktisch ebene Oberfläche eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsmediums 28 fokussiert.
Das Aufzeichnungsmedium oder die Original-Aufzeichnungsplatte 28 kann aus einer Schicht 29 aus lichtempfindlichem Material bestehen, das auf die Oberfläche einer Glasscheibe oder Grundplatte 30 aufgebracht ist und eine gleichmässige Stärke von etwa 1 .um besitzt. Die Platte 30 ist in ihrem Mittelpunkt auf einer Welle 31 befestigt, die beispielsweise von einem (nicht gezeichneten) Elektromotor in Drehung versetzt ist. Gleichzeitig mit der Drehung der Welle 31 und daher auch der Original-Aufzeichnungsplatte 28 werden die Platte 28 und der Laserlichtstrahl 22 relativ zueinander in radialer Richtung der Platte 28 bewegt, wozu z.B. die Welle 31 allmählich in Richtung des Pfeils 32 durch eine (nicht gezeichnete) übliche Leitspindelanordnung bewegt werden kann, so daß der Laserlichtstrahl 22 eine Spiralbahn auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 29 abtastet.
Man erkennt leicht, daß, obwohl die Original-Aufzeichnungsplatte 28 mit konstanter Drehzahl, beispielsweise mit 1800 Umdr/min beim Aufzeichnen von NTSC-Videosignalen, in Umlauf gehalten wird, so daß ein Halbbild dieser Videosignale jeweili während eines Umlaufs der Original-Aufzeichnungsplatte aufgezeichnet wird, die Lineargeschwindigkeit der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 29· in radialer Richtung von einer kleinsten Geschwindigkeit nahe der Drehachse der Original-Aufzeichnungsplatte 28 bis zu einer größten Geschwindigkeit am Rande dieser Platte variiert. Selbst wenn man davon ausgeht, daß die Intensität des Laserlichtstrahls 22 konttant ist, würde die Lichtmenge, die auf eine Flächeneinheit der lichtempfindlichen Schicht 29 in der Nähe der
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Drehachse fällt, wesentlich größer sein als die Lichtmenge, die auf die gleiche Flächeneinheit der lichtempfindlichen Schicht in der Nähe des Aussenrandes der Original-Aufzeichnungsplatte 28 fällt. In dem Gerät nach Fig. 3 wird daher das etwa als Graukeil ausgebildete Geschwindigkeitsausgleichsfilter 26 in zweckmässiger Weise entsprechend der Bewegung der Original-Aufzeichnungsplatte in Richtung des Pfeils 32 relativ zu dem Laserlichtstrahl 22 derart gesteuert, daß die Intensität des Laserlichtstrahls allmählich abnimmt, wenn dieser an Oberflächenbereichen der lichtempfindlichen Schicht 29 auftrifft, die zunehmend näher an der Drehachse der Original-Aufzeichnungsplatte gelegen sind. Der Einfluß der unterschiedlichen Lineargeschwindigkeit der Oberflächenteile der lichtempfindlichen Schicht 29 wird dadurch praktisch ausgeschaltet.
Die lichtempfindliche Schicht 29 der Original-Aufzeichnungsplatte 28 kann aus Photoresist-Material bestehen, beispielsweise aus dem unter dem Handelsnamen KOR von der Eastman Kodak Company vertriebenen Negativ-Photorisist, der als Hauptbestandteil Polyzimtvinyl enthält, oder aus dem unter der Bezeichnung AZ-135OJ erhältlichen Positiv-Photoresist-Material der Shipley Company, das als Hauptbestandteil Novolakharz enthält. Natürlich hängt das Ausmaß, in dem in jeder Flächeneinheit der Photoresist-Schicht ein lichtabhängiger Vorgang abläuft, von der Lichtmenge ab, die von dem Laserlichtstrahl 22 auf diese Flächeneinheit geworfen wird, und dieTiefe des Photoresistmaterials, das bei einem Negativ-Photoresist nach der Entwicklung stehenbleibt oder das bei einem Positiv-Photoresist nach dem Entwickeln weggenommen ist, von dem Grade ab, den die Photoreaktion in diesem Photoresist-Material erreicht hat.
Wenn der modulierte Laserlichtstrahl 22 eine Spiralspur
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auf der lichtempfindlichen Schicht 29 der Original-Aufzeichnungsplatte 28 abtastet, variiert der Grad, in dem der Photoresist eine Photoreaktion unterworfen wird, nach Maßgabe der Modulation der Intensität des Laserlichtstrahls. Nachdem die Photoresistschicht 29 auf diese Weise durch den modulierten Laserlichtstrahl dem Licht ausgesetzt worden ist, wird sie in üblicher Weise entwickelt. Wenn eine Negativ-Photoresist-Schicht vorliegt, werden durch die Entwicklung die nichtbelichteten Bereiche der Schicht 29 weggenommen, während die Bereiche, in denen eine Photoreaktion abgelaufen ist, je nach dem Ausmaß, das diese Photoreaktion in dem fraglichen Bereich erreicht hat, mehr oder weniger ungelöst bleiben. Andererseits werden, wenn eine Positiv-Photoresist-Schicht vorliegt, durch die Entwicklung nach dem Belichten die einer Photoreaktion unterworfenen Bereiche der Schicht bis zu einer Tiefe gelöst oder entfernt, die von dem Grade abhängt, in dem dieser Bereich der Schicht der Photoreaktion ausgesetzt gewesen ist, während die Bereiche der Schicht 29, auf die kein Licht gefallen ist, bei dem Entwicklungsvorgang nicht angegriffen werden.
Wie besonders aus Fig. 4 zu entnehmen ist, kann der Lichtmodulator 23 des Aufzeichnungsgeräts 20 einen Polarisator 35, eine Quarz-Wellenlängenplatte (Phasenregler) 36, einen elektrooptischen Kristall 37 und einen Analysator enthalten, die in der angegebenen Reihenfolge im Lichtweg des Laserlichtstrahls 22 angeordnet sind. Als elektrooptischer Kristall 37 kann ein Lithiumniobat-Kristall, ein Lithiumtantalat-Kristall od. dgl. dienen, der den elektrooptischen Pockelseffekt herbeiführt und der an eine Eingangsklemme 39 geschaltet ist, zu der die aufzuzeichnenden Video- oder sonstigen Signale gelangen, die von der Signalquelle 25 ausgehen und die Kompensationsschaltung 24 passieren. Polarisator 35 und Analysator 38 stehen einander im Zustand gekreuzter Nicols gegenüber, so daß, wie an sich bekannt, die
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Intensität des von dem Modulator 23 herkommenden Laserlichtstrahls abhängig gemacht werden kann von der Signalspannung, die an den elektrooptischen Kristall 37 gelegt wird.
Wenn die lichtempfindliche Schicht 29 der Original-Aufzeichnungsplatte 28 aus einem Positiv-Photoresist besteht und der modulierte Laserlichtstrahl 22 eine Spiralspur auf die Oberfläche dieser Schicht 29 schreibt, verbleibt, wie bereits &:-wähnt, nach dem Entwickeln des Positiv-Photoresists eine Spiralspur verringerter Dicke. Beim Entwickeln eines die Schicht 29 bildenden Positiv-Photoresists nach dem Belichten durch den modulierten Laserlichtstrahl 22 längs einer Spiralspur auf der Schicht 29 wird in dieser Oberfläche eine entsprechende Spiralrille mit einer Tiefe ausgebildet, die von Ort zu Ort entsprechend der Intensität variiert, die der modulierte Laserlichtstrahl hatte, als er an den entsprechenden Stellen längs der von diesem Lichtstrahl abgetasteten Spiralspur auftraf. Nach dem Entwickeln der Positiv-Photoresist-Schieht 29 kann die Original-Aufzeichnungsplatte 28 für die Herstellung großer Serien entsprechender Videoaufzeichnungsplatte nach einem Verfahren eingesetzt werden, das dem oben beschriebenen Verfahren für die Massenherstellung von Schallplatten von einer Original-Lackschallplatte entspricht.
Wenn andererseits die Photoresist-Schicht 29 dar Original-Aufzeichnungsplatte 28 aus einem Negativ-Photoresist besteht, steht nach dem Entwickeln dieses Negativ-Photoresists, nachdem der modulierte Laserlichtstrahl 22 längs einer Spiralspur über die Oberfläche der Schicht 29 gelaufen ist, eine entsprechende spiralförmige Rippe aus der Oberfläche der Schicht 29 hervor, und die Höhe dieser Rippe ändert sich von Ort zu Ort ihrer Längserstreckung nach Maßgabe der Intensität, mit der der modulierte Laserlichtstrahl auf die entsprechenden Stellen der Spiralspur aufgetroffen ist, als
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der Lichtstrahl diese Spiralspur durchlaufen hat. Bei der Serienherstellung von Videoaufzeichnungsplatten von der letztgenannten Original-Aufzeichnungsplatte kann die Oberfläche des entwickelten Positiv-Photoresists metallisiert und anschliessend elektroplattiert werden, um unmittelbar zu der sogenannten Masterplatte zu gelangen, von der eine Matrize und dann wiederum eine Preßmatrize nach der bei der Serienherstellung von Schallplatten üblichen Methodik gewonnen werden kann.
In beiden obengenannten Fällen, d.h. unabhängig davon, ob die Schicht 29 der Original-Aufzeichnungsplatte 28 aus einem Positiv- oder einem Negativ-Photoresist besteht, weist bei der erfindungsgemäßen Herstellung von Aufzeichnungsplatten der Laserlichtstrahl 22, der von der Lichtquelle 21 ausgeht und nach Maßgabe der aufzuzeichnenden Video- oder sonstigen Informationssignale moduliert ist, wie oben beschrieben, eine praktisch Qaußsche Intensitätsverteilung im Lichtstrahlquerschnitt auf, d.h. in der Richtung quer zu der Spiralepur, die auf der Original-Aufzeichnungsplatte abgetastet wird. Insbesondere erfüllt, wie auch in Fig. 5 gezeigt wird, die Verteilung der Laserlichtintensität in dem Strahl 22 im wesentlichen die Gleichung
wobei I die Lichtintensität in einem im radialen Abstand r von der Lichtstrahlachse entfernten Punkte bedeutet, I die Lichtintensität in der Achse des Lichtstrahls und R den Radius des Lichtstrahls.
Wegen der oben angegebenen Gaußschen Verteilung der Intensität des Laserlichts in dem Strahl 22 variiert das Ausmaß,
7098U/01S2
in dem die Photoresist-Schicht 29 einer Photoreaktion unterworfen ist, in Richtung quer zu der von dem Laserlichtstrahl abgetasteten Spiralspur in entsprechendem I':aße, so daß die sich ergebende Spiralspur im Falle eines Positiv-Photoresists oder die sich ergebende Spiralrippe im Falle eines Negativ-Photoresists nach der Entwicklung den geforderten glockenförmigen Querschnitt aufweist, dessen Tiefe bzw. Höhe der Rille bzw. Rippe in Längsrichtung variiert und damit die aufgezeichneten Video- oder sonstigen Informationssignale wiedergibt.
Bei einer speziellen Ausführungsform der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Methode wurde die lichtempfindliche Schicht 29 der Original-Aufzeichnungsplatte 28 von dem unter der Handelsbezeichnung AZ-135OJ erhältlichen Positiv-Photoresist in 1,0 ,um Stärke gebildet, und die Original-Aufzeichnungsplatte 28 lief mit einer Geschwindigkeit von 1800 Umdr/min um, um bei jeder Umdrehung der Platte ein Halbbild von IITSC-Videosignalen aufzuzeichnen. Als Laserlichtquelle 21 für den Laserlichtstrahl 22 wurde ein Argon-Gaslaser mit einer Wellenlänge von 457,9 ,um und mit der geforderten Gaußschen Energie- oder Intensitätsverteilung im Lichtstrahlquerschnitt verwendet. Ferner wurde der Laserlichtstrahl 22 mittels der Sammellinse 27 derart fokussiert, daß er auf die Oberfläche der Schicht 29 in einem Lichtpunkt von 3 bis 4 ,um Durchmesser auftraf, während die Ursprungs- oder unmodulierte Intensität des Laserlichtstrahls und sein Modulationsgrad entsprechend den Videosignalen so gewählt wurde, daß der modulierte Laserlichtstrahl in seiner Achse oder Flächenmitte auf der Schicht 29 mit einer Mindest- bzw. Höchstintensität von 77 mW bzw. 98 mW auftraf. Während dieser Belichtung der Photoresist-Schicht 29 auf der Original-Aufzeichnungsplatte 28 wurde diese in Richtung des Pfeils 32 in Fig. 3 um einen Weg von etwa 4 .um während jedes Umlaufs der Original-Aufzeichnungsplatte verschoben, so daß die von dem Laser-
7098U/0152
lichtstrahl abgetastete Spiralspur eine Steigung von etwa 4 ,um erhielt.
Bei der auf die oben beschriebene Belichtung der Positiv-Photoresist-Schicht 29 folgenden Entwicklung ergab sich, daß die entstandene Spiralrille an ihrer offenen Seite eine praktisch gleichbleibende Weite hatte, und diese Weite entsprach praktisch dem Durchmesser des Lichtpunktes, in dem der Laserlichtstrahl 22 auf die Schicht 29 auftraf, während die der unmodulierten Intensität des Laserlichtstrahls 22 entsprechende Nenntiefe an der Mittellinie der Rille 0,5 ,um betrug (vgl. Kurve a in Fig. 6) ; die tatsächliche Rillentiefe an ihrer Mittellinie variierte genau in Übereinstimmung mit den aufgezeichneten Signalen zwischen einer kleinsten Tiefe von 0,2 ,um und einer größten Tiefe von 0,8 ,um, wie in Fig.6 durch die Kurven b und c angedeutet. Wie sich aus den Kurven a, b und c in Fig. 6 ferner ergibt, variiert die Querschnittsform der Rille ndt deren Tiefe an der Mittellinie undvird an allen Punkten längs der Rille im wesentlichen durch die oben angeführte Gleichung (1) bestimmt, flan sieht, daß zumindest an den Stellen maximaler Tiefe der Rille (vgl. Kurve c in Fig. 6) die Weite der Rille an ihrer Öffnung etwas grosser ist als der Durchmesser des Lichtpunkts, in dem der Laserlichtstrahl 22 auf die Schicht 29 während der Belichtung dieser Schicht auftraf. Das rührt daher, daß die Photoreaktion während der Belichtung der Photoresist-Schicht 29 ein wenig über den Rand des Lichtfleaks hinaus greift, vor allem, wenn die Intensität des modulierten Laserlichtstrahls etwa ihren Maximalwert hat. Dank der Gaußschen Verteilung der Lichtintensitäten in dem Laserlichtstrahl gemäß der Erfindung ereignet sich eine derartige über den Rand des Lichtpunktes hinausgreifende Photoreaktion der Photoresist-Schicht 29 nur in sehr geringen oder unwesentlichen Tiefen der Photoresist-Schicht. Selbst, an den Stellen maximaler Tiefe der durch die
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Entwicklung der Photoresist-Schicht entstandenen Rille haben die einander gegenüberliegenden Randpartien der Rille eine unbedeutende Tiefe, so daß, obwohl die Weite der Rille an ihrer Öffnung an den Stellen maximaler Rillentiefe geringfügig vergrössert ist, diese geringe relative Vergrösserung der Rillenweite die Höhe der Wand, die die ilille von den benachbarten Rillen trennt, nicht merklich beeinflußt.
Wie schon oben erwähnt, kann, nachdem die Positiv-Photoresist-Schicht 29 entwickelt und damit die Spiralnut mit den oben angegebenen Merkmalen entstanden ist, die Original-Aufzeichnungsplatte 28 zur Serienherstellung einer großen Anzahl entsprechender Videoaufzeichnungsplatten nach einem Verfahren benutzt werden, das demjenigen entspricht, das im Zusammenhang mit der Serienherstellung von Schallplatten von einer Original-Lackschallplatte beschrieben worden ist. Von jeder dieser serienmässig gefertigten Videoaufzeichnungsplatten können mittels eines piezoelektrischen Signalabnehmers oder eines anderen geeigneten elektromechanischen Wandlers die aufgezeichneten Videosignale abgenorrmen werden; der Wandler besitzt jeweils ein Abnehmerelement, das der Spiralrille nachläuft und durch die Tiefenvariationen der Rille, die die aufgezeichneten Videosignale darstellen, mechanisch angeregt wird, so daß der Wandler eine entsprechende elektrische Ausgangsgröße zu erzeugen vermag. Natürlich können bei der Wiedergabe der auf einer erfindungsgenUßen Videoaufzeichnungsplatte aufgezeichneten Videosignale diese Signale auf optischem Wege abgetastet werden, z.B. mit einem Laser- oder einem gewöhnlichen Lichtstrahl, der an der Spur der Spiralrille entlang führbar ist und der entsprechend der Tiefenvariation der Rille unterschiedlich reflektiert wird, so daß er das aufgezeichnete Video-
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ÄS
signal abtastet, oder die aufgezeichneten Videosignale können auch als Variationen der elektrostatischen Kapazität abgetastet v/erden.
Patentansprüche; 7 0 98ΛΑ/0 1 52
Leerseite

Claims (6)

  1. 261656S
    - 20 -
    Patentansprüche ;
    /IJ Aufzeichnungsplatte mit einer unter gleichbleibender Steigung angeordneten Spiralrille, die sich zur Oberfläche der Platte hin öffnet und deren Tiefe zwecks Aufzeichnung von Informationen längs der Rille variiert, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rille (111) einen umgekehrt glockenförmigen Querschnitt besitzt, der mit der Variation der an der Mittellinie (112) der Rille gemessenen Tiefe (d ) varriert, so daß sich eine praktisch gleichmässige Weite der Rille an ihrer Öffnung ergibt.
  2. 2. Aufzeichnungsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Querschnitt der Rille (111) symmetrisch zu deren Mittellinie (112) verläuft, so daß die einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Rille an jedem Ort längs der Rille annähernd der Gleichung
    -(x)2
    - dx = <Ve V
    genügen, wobei d die Tiefe der Rille an der genannten Mittellinie, w die halbe genannte Weite der Rille an der genannten Oberfläche der Aufzeichnungsplatte und d die Tiefe der Rille an der jeweiligen Seitenfläche im Abstand χ von der genannten Mittellinie ist.
    7098*4/0152
    -.21 -
  3. 3. Aufzeichnungsplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Aufzeichnungsplatte von einer Original-Aufzeichnungsplatte (28) abgeformt ist, die dadurch hergestellt wird, daß ein Laserlichtstrahl (22) auf eine Schicht (29) aus Positiv-Photoresist-Material auf der Original-Aufzeichnungsplatte gerichtet wird, während diese und der genannte Lichtstrahl (22) relativ zueinander bewegt werden, so daß eine Spiralspur von gleichbleibender Steigung (P) auf der Original-Aufzeichnungsplatte (28) abgetastet wird, während gleichzeitig die Intensität des genannten Laserlichtstrahls durch die aufzuzeichnenden Informationssignale moduliert wird, worauf die genannte Schicht (29) entwickelt wird, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Laserlichts in diesem Strahl (22) quer zum Strahl eine im wesentlichen Gaußsche Energieverteilung aufweist.
  4. 4. Aufzeichnungsplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daßdie genannte Verteilung der Laserlichtintensität quer zu dem genannten Strahl (22) im wesentlichen die Gleichung
    Ir = Io.e
    erfüllt, wobei I die Lichtintensität an einem Punkt im radialen Abstand r von der Achse des genannten Strahls, I die Lichtintensität an der genannten Strahlachse und R der Radius des Strahls ist.
  5. 5. Verfahren zur optischen Herstellung einer wiedergebbaren
    7098 A U j0152
    Aufzeichnung von InformationsSignalen, indem ein Laserlichtstrahl auf eine im wesentlichen ebene Fläche eines Positiv-Photoresist-Materials auf einer Original-Aufzeichnungsplatte gerichtet wird, die Aufzeichnungsplatte und der Lichtstrahl relativ zueinander bewegt werden, um auf der genannten Aufzeichnungsplatte mit dem genannten Lichtstrahl eine Spiralspur mit gleichbleibender Steigung abzutasten, die Intensität des genannten Lichtstrahls durch die aufzuzeichnenden Signale moduliert vrird und die genannte Oberfläche des Photoresist-Materials nach deren Abtastung durch den modulierten Lichtstrahl entwickelt wird, so daß in der genannten Oberfläche eine Spiralrille entsteht, deren Tiefe entsprechend den genannten Signalen in Längsrichtung der Spiralrille variiert,
    dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Laserlichtstrahl (22) eine im wesentlichen Gaußsche Verteilung der Laserlichtenergie (Fig. 5) in Richtung quer zu der genannten, auf der Aufzeichnungsplatte (28) abgetasteten Spiralspur aufweist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Laserlichtintensität im wesentlichen der Gleichung
    I = I .e
    r ο
    genügt, wobei I die Lichtintensität in einem im radialen Abstand r von der Achse des Lichtstrahls (22) liegenden
    7098U/Ö162
    Punkte, I die Lichtintensität an der genannten Lichtstrahlsachse und R der Radius des genannten Lichtstrahls ist.
    Der/Patentanwalt
    709844/0152
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