DE2935789C2 - Aufzeichnungsträger, in dem Daten in einer mit einem optischen Strahlungsbündel auslesbaren strahlungsreflektierenden Datenstruktur gespeichert sind - Google Patents

Description

ist und daß der geometrische Abstand (dJ) zwischen der ersten und der zweiten Ebene ungefähr —7-7- nm

ist. wobei N die Brechurfgszahl eines durchsichtigen Mediums ist, das sich zwischen der ersten und der /weiten Ebene befindet.

3. Aufzeichnungsträger, in dem Daten in einer mit to einem optischen Strahlungsbündel iiuslcsbarcn Mrahlungsreflektiercndcn Datcnstruktur gespeichert sind, die aus in Spuren angeordneten Datengebieten aufgebaut ist, die in der Spurrichtung und quer zu der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt sind, wobei die Oberflächen der Datengebiete nahezu in einer ersten Ebene und die Oberflächen der Zwischengebiete nahezu in einer zweiten Ebene liegen und wobei über den ganzen Aufzeichnungsträger der Abstand zwichen der ersten und der zweiten Ebene nahezu konstant ist. welcher Aufzeichnungsträger dazu bestimmt ist. mit einem Strahlungsbündel, dessen Wellenlänge zwischen ungefähr 780 nm und ungefähr 860 nm liegt und dessen Strahlung zirkulär polarisiert ist oder linear parallel zu der Spurrichtung, ausgelesen zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (θ) zwischen den Wänden (9) der Datengebiete (2) und einer Normalen auf dem Aufzeichnungsträger (1) einen Wert zwischen 30° und 65° aufweist, daß die Breite in der zweiten Ebene der Datengebiete kleiner als die wirksame Wellenlänge

ist und daß der geometrische Abstand (d_f) zwischen der ersten und der zweiten Ebene für einen beliebigen Wert des Neigungswinkels aus de;n genannten Gebiet einen bestimmten Wert im Gebiet von 210

nm bis

225

nm aufweist, wobei N die Brechungszahl eines durchsichtigen Mediums ist, das sich zwischen der ersten und der zweiten Ebene befindet.

4. Aufzeichnungsträger nach Anspruch !,derdazu bestimmt ist, mit einem zirkulär polarisierten Strahlungsbündel ausgelesen zu werden, dadurch gekenn-

, zeichnet, daß der Neigungswinkel (θ) in der Größen-Ordnung von 45° bis 50° liegt und der geometrische

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Abstand (d_g) ungefähr—— nm ist.

5. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1,2,3 oder 4 vom runden scheibenförmigen Typ, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Außenrand her die Breite der Gebiete allmählich und unabhängig von den Daten zunimmt.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger, in dem Daten in einer mit einem optischen Strahlungsbündel auslesbaren strahlungsreflektierenden Datenstruktur gespeichert sind, die aus in Spuren angeordneten Datengebieten aufgebaut ist, die in der Spurrichtung und quer zu der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt sind, wobei die Oberflächen der Datengebiete nahezu in einer ersten Ebene und die Oberflächen der Zwischengebiete nahezu in einer zweiten Ebene liegen, und wobei über den ganzen Aufzeichnungsträger der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene nahezu konstant ist.

Die Datenspuren können im Falle eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers aus einer Vielzahl konzentrischer Spuren, aber auch aus einer Vielzahl scheinbar konzentrischer und ineinander übergehender Spuren bestehen, die zusammen eine spiralförmige Spur bilden, wobei die Informatioiisschichi mit einem transparenten Material abgedeckt sein kann (DIi-OS 46 607).

: In der US-PS 40 41 530 ist ein derartiger Aufzeichnungsträger a!s Medium zum Übertragen eines Farbfernsehprogramms beschrieben. Die Datenstruktur wird mit einem Auslesebündel ausgelesen, das von ei-

■ nem Objektivsystem zu einem Auslesefleck in der Größenordnung der Datengebiete fokussiert wird. Das von der Datenstruktur reflektierte und modulierte Auslesebündel wird vom Objektivsystem auf einen strablungsempfindlichen Detektor konzentriert. Die Datenstruktur kann als eine mit einer Amplitude gewogene Pha-

' senstruktur betrachtet werden, d. h., daß beim Auslesen dieser Struktur sich der Unterschied zwischen den Phasen der unterschiedlichen, von dem Aufzeichnungsträger herrührenden Teile des Auslesebündels in Abhängigkeit von dem augenblicklich ausgelesenen Teil der Da lenstruktur ändert An der Steife des Detektors interferrieren die unterschiedlichen Bündelteile miteinander, so daß sich die Intensität der von dem Detektor aufgefangenen Strahlung und damit das Ausgangssignal des Detektors in Abhängigkeit von dem augenblicklich ausgelesenen Teil der Datenstruktur ändert.

Für eine maximale Modulation des Ausgangssignals

des Detektors muß der Abstand zwischen der Oberflä-

'', ehe der Datengebiete und der Oberfläche der Zwischen-

gebiete einen bestimmten Wert aufweisen. Die DE-OS ' 25 04 571 gibt dafür einen Bereich um A/4 an, wobei A :i die Lesewellenlänge ist. Auch nach der US-PS 40 41 530 ; muß dieser Abstand gleich einem Viertel der Wellenlän- ; ge der Auslesewellenlänge sein. Dabei ist die Anforde- : rung gestellt, daß der Teil der Auslesestrahlung, der von einem Datengebiet reflektiert wird, einen Phasenunterschied von 180° in bezug auf den von einem Zwischengebiet reflektierten Teil der Auslesestrahlung aufweisen muß. Der genannte Phasenunterschied ist der Phasenunterschied, der in der unmittelbaren Nähe der Oberfläehe der Phasenstruktur gemessen wird. Dabei ist implizit vorausgesetzt, daß die Datengebiete senkrechte ; Wände aufweisen oder, anders gesagt, daß der Neigungswinkel ffer Wände 0° ist. Unter dem Neigungswinkel der Wände ist der spitze Winkel zwischen diesen Wänden unter einer Normalen auf der datentragenden Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu verstehen.

In der letzten Zeit hat man die Einsicht erworben, daß für ein optimales Auslesen der Datenstruktur nicht so sehr der Phasenunterschied in der unmittelbaren Nähe der Datcn.siruktur, sondern vielmehr die sogenannte »Phasentiefc« dieser Struktur etwa 18O⁰C sein muß. Beim Auslesen wird die Datenstruktur mit einem Auslesefleck in der Größenordnung der Datengebiete belichs tct. Die Datenstruktur kann als ein Beugungsraster aufgefaßt werden, daß das Auslesebündel in eine Anzahl spektraler Ordnungen spaltet. Diesen Ordnungen können eine bestimmte Phase und eine bestimmte Amplitude zuerkannt werder*. Die »Phasentiefe« wird definiert : als der Unterschied zwischen den Phasen der nullten Spektralordnung und der ersten Spektralordnung, wenn die Mitte des Ausleseflecks mit der Mitte eines Daten-

■ gebictes zusammenfällt.

Es wurde gefunden, daß die Phasentiefe außer durch den genannten Abstand zwischen den Datengebieten eo und den Zwischengebieten auch bestimmt wird durch:

— die wirksame Wellenlänge des Auslesebündels im Verhältnis zu der wirksamen Breite der Gebiete oder der wirksamen Breite der Spuren,

— den Polarisationszusirrd des Auslesebündels und

— den Neigungswinkel der Wände der Gebiete.

Die wirksame Wellenlänge ist die Wellenlänge in der unmittelbaren Nähe der Datenstruktur und außerhalb der Strahlungsreflektierenden Schicht. Falls die Datenstruktur mit einer durchsichtigen Schutzschicht überzogen ist, ist die wirksame Wellenlänge gleich der Wellenlänge im Vakuum geteilt durch die Brechungszahl der Schutzschicht Die wirksame Breite eines Gebietes ist die mittlere Breite, also wenn die Wände eine konstante Neigung haben, die Breite auf der halben Tiefe einer Grube oder die Breite auf der halben Höhe eines Bukkels.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß für ein genau kontrolliertes optisches Einschreiben von Daten in einen sogenannten »Master«-Träger und für das Vervielfachen dieses »Master«-Trägers auf reproduzierbare Weise ein erheblich von 0° verschiedener Neigungswinkel eingehalten werden muß.

Wenn der Neigungswinkel kleiner als etwa 25^C bleiben würde, würde sich die Phasentiefe als Funktion des Neigungswinkels nur wenig ändern t-id würde die Phasentiefe von 180° etwa dem in der US-PS 40 41 530 definierten Phasenunterschied von 180⁼ fürsteile Wände entsprechen. Für die in der Praxis wichtigen Neigungswinkel von etwa 30° an wird, wenn die wirksame WellenIL:;ge in derselben Größenordnung wie oder kleiner als die wirksame Breite der Gebiete ist, die Größe des Neigungswinkels einen nicht vernachlässigbaren Einfluß auf die Phasentiefe ausüben. Im allgemeinen wird für diese Neigungswinkel der genannte Abstand von A/4 zwischen der Oberfläche der Datengebiete und der Oberfläche der Zwischengebiete nicht mehr optimal sein.

Die wichtigste Strahlungsquelle, die jetzt zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers, mit einer optischen Datenstruktur benutzt wird, ist der Helium-Neon-Gaslaser mit einer Weilenlänge, im Vakuum, von 633 nm. Außerdem werden in zunehmendem Maße AIGaAs-Halbleiterdiodenlaser mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 780 nm bis etwa 860 nm für dieses Auslesen verwendet.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Aufzeichnungsträger, bei dem die Wände der Datenstruktur einen beträchtlichen Neigungswinkel aufweisen, zu schaffen, der optimal mit Hilfe dei in der Praxis am häufigsten verwendeten Strahlungsquellenarten ausgelesen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, bei dem das Auslesen mit einem zirkulär polarisierten Strahlenbündel erfolgt, dessen Wellenlänge ungefär Ü33 nm ist, gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs !.

Als Beispiel ist dabei an einen Helium-Neon-Laser zum Auslesen einer Datenstruktur zu denken, in der die Größtbreite eines Gebietes in der Größenordnung von 625 nm liegt.

Bei einem optischen, im journal of the SMPTE. Vol.83, Seiten 580 bis 582, beschriebenen Spieler v/ird ein Helium-Neon-Liierbündel mit /?=633nm verwendet. Die Datengebiete haben dabei aber senkrechte Wände, und die wirksame Breite W_cn dieser Gebiete ist 700 nm.

in einem anderen Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, der dazu bestimmt ist. mit einem Strahlungsbündel ausgelesen zu A.erden. bei dem die Wellenlänge des auslesenden Strahlungsbündels zwischen ungefähr 780 nm und ungefähr 860 nm liegt und dessen Polarisationsrichtung senkrecht zur Spurrichtung liegt, ist die gestellte Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden

Merkmale des Anspruchs 2.

Diese Ausführungsform des Aufzeichnungsträgers eignet sich auch besonders gut zum Auslesen mit einem Stnhlungsbündel. das von einem Halbleiterdiodenlaser vom AIGaAs-Typ geliefert wird. Bei einem Wert in der Größenordnung von 625 nm für die Größtbreite der Gebiete ist dann die wirksame Wellenlänge größer als die wirksame Breite der Gebiete. Dann wird der Polarisationszustand des Auslesebündels für die Phasentiefe mitbestimmend.

Die angegebenen Werte für die Neigungswinkel treffen für die radialen Übergänge zwischen den Datengebieten und den Zwischengebieten oder im allgemeineren Sinne für die Übergänge in der Richtung quer zu der Spurrichtung zu. Die Neigungswinkel der Übergänge in der Spurrichtung liegen in derselben Größenordnung.

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Der angegebene Wert von -^- nm für den geometrischen Abstand beim Auslesen mit der Strahlung eines AlGaAs-Lasers ist am günstigsten, wenn diese Strahlung senkrecht polarisiert ist. d. h.. wenn der elektrische Feldvektor zu der Längsrichtung der Datengebiete senkrecht ist.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Teil der Datenstruktur eines Aufzeichnungsträgers,

f-Ί g. 2 einen Teil eines tangentialen Schnittes durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung.

Fi g. 3 einen Teil eines radialen Schnitts durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung.

F i g. 4 eine bekannte Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers.

F i g. 5 die Schnitte im fernen Feid der Daiensirukiui durch"das Teilbündel ni.llter Ordnung und durch zwei Teilbundel erster Ordnungen.

F ι ir. b die Änderung des Neigungswinkels als Funknon der Entwicklungszeit während der Herstellung des Aut/eichnungsträgers. und

Fig. 7 in Form einer Tabelle einige Werte für den NetiuniTsuinkel und die zugehörigen Werte des optischen Abstandes und des geometrischen Abstandes zwischen der ersten ur.d der zweiten Ebene.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist. besteht die Datenstruk- ;ur aus einer Anzahl von Datengebieten 2. die gemäß Spuren 3 angeordnet sind. Die Gebiete 2 sind in der Spurrichtung oder der tangentiellen Richtung f und in der radialen Richtung r durch Zwischengebiete 4 voneinander getrennt. Die Zwischengebiete 4 zwischen den Spuren 3 bilden ununterbrochene Zwischenstreifen 5. Die Datengebiete 2 können aus in die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers gepreßten Gruben oder aus über die Aufzeichnungsträgeroberfläche hinausragenden Buckeln bestehen. Der Abstand zwischen dem Boden der Gruben oder der Spitze der Buckel und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers ist grundsätzlich konstant, gleich wie die Breite der Datengebiete 2 auf der Höhe der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers. Der uenunnte Abstand und die genannte Breite werden nicht durch die in der Struktur gespeicherten Daten bestimmt.

Die Daten, die mit Hufe des Aufzeichnungsträgers übertragen werden müssen, sind in der Änderung der Gebietestruktur nur in der tangentiellen Richtung fest- <je!est. Wenn ein Farbfernsehprogramm in dem Auf-

zeichnungsträger gespeichert ist, kann das l.euchtdichtesignal in der Änderung der Raumfrequenz der Dalengebiete 2 und können das Farbart- und das Tonsignal in der Änderung der Längen der Gebiete 2 kodiert sein. In dem Aufzeichnungsträger können auch digitale Daten gespeichert sein. Dann stellt eine bestimmte Kombination von Datengebicten 2 und Zwischengebieten 4 eine bestimmte Kombination digitaler Einsen und Nullen dar.

Der Aufzeichnungsträger kann mit einer in F i g. 4 schematisch gezeigten Vorrichtung ausgelesen werden. Ein von einem Glaslaser 10. z. B. einem Heliiim-Neon-Laser, ausgesandtes monochromatisches und linear polarisiertes Bündel Il wird von einem Spiegel 13 zu einem Objektivsystem 14 reflektiert. In dem Wege des Strahlungsbündels 11 ist eine Hilfslinsc 12 angeordnet, die dafür sorgt, daß die Pupille des Objcktivsysicms 14 gefüllt wird. Dann wird ein beugungsbcgren/ter Atislcsefleck V aul der Datenstruktur gebildet. Die Daicnstruktur ist schematisch durch die Spuren 3 dargestellt; der Aufzeichnungsträger ist also in radialem Schnitt gezeigt.

Die Datenstruktur kann sich auf der dem Laser zugewandten Seite des Aufzeichnungsträgers befinden. Vorzugsweise befindet sich, wie in F i g. 4 dargestellt ist. die Datenstmktur jedoch auf der von dem Laser abgekehrten Seite des Aufzeichnungsträgers, so daß durch das durchsichiige Substrat 8 des Aufzeichnungsträgers hindurch ausgelesen wird. Dies hat den Vorteil, daß die Datennstruktur vor Fingerabdrücken, f^uibieilchen und Kratzern geschützt ist.

Das Auslesebündel 11 wird von der Datenstruktur reflektiert und bei Rotation des Aufzeichnungsträgers mittels eines von einem Motor 15 angetriebenen Teilers

16 entsprechend der Reihenfolge der Datengebicie 2 und der Zwischengebiete 4 in einer augenblicklich aus-

1 C .— !..i:**··» ΓΛ-ic mnAitWcxrtC A l It Ir* Kf hfl Π-

gCICaCllCll JfJUI 11IUUUIH-Il. I^ " » ■ ■ ,-^-u w . .~ . . w ·

del geht wieder durch das Objektivsystem 14 und wird vom Spiegel 13 reflektiert. Um das modulierte Auslcscbündel von dem unmodulierten Auslesebündcl zu trennen, sind in dem Strahlungsweg vorzugsweise ein polarisationsempfindliches Teilprisma 17 und cine/2o/4-Plalte 18 angeordnet, wobei A_t, die Wellenlänge im freien Raum des Auslesebündels darstellt. Das Bündel 11 wird vom Prisma 17 zu der /i_o/4-Platte 18 durchgelassen, die die linear polarisierte Strahlung in zirkulär polarisierte Strahlung umwandelt, die auf die Datenstruktur einfällt. Das reflektierte Auslesebündel durchläuft nochmals die /io/4-Platte 18. wobei die zirkulär polarisierte Strahlung in linear polarisierte Strahlung umgewandelt wird deren Polarisationsebene über 90° in bezug auf die von dem Laser 10 ausgesandte Strahlung gedreht ist: Dadurch wird beim zweiten Durchgang durch das Prisma

17 das Auslesebündel reflektiert werden, und zwar zu dem strahlungsempfindlichen Detektor 19. Am Ausgang dieses Detektors tritt ein elektrisches Signai .S, auf, das entsprechend den augenblicklich ausgelesenen Daten moduliert ist.

Die Datenstruktur wird mit einem Auslesefleck Kbelichtet, dessen Abmessung in derselben Größenordnung wie die der Datengebiete 2 liegt. Die Datenstruktur kann als ein Beugungsraster betrachtet werden, das das Auslesebündel in ein unabgelenktes Teilbündel nullter Spektralordnung, eine Anzahl Teilbündel erster Spekiralordnungen und eine Anzahl Tcüfaünde! höherer Spektralordnungen spaltet. Für die Auslesung sind hauptsächlich die in der Spurrichtung abgelenkten Teilbündel von Bedeutung und von diesen Bündeln insbe-

sondere die abgelenkten Teilbündel erster Ordnungen. Die numerische Apertur des Objcklivsystcnis und die Wellenlänge des AusleseHündels sind derart der Datensiruklur angepaßt, daß die Teilbündel höherer Ordnungen größtenteils außerhalb der Pupille des Objektivsystems fallen und nicht auf den Detektor gelangen. Außerdem sind die Amplituden der Teilbündel höherer Ordnungen klein in bezug auf die Amplituden des Teilbündels nullter Ordnung und der Teilbündel erster Ordnungen.

In l·' i g. 5 sind die Schnitte durch die in der Spurrichtiing abgelenkten Teilbündel erster Ordnungen in der Ebene der Austrittspiipille des Objektivsystems dargestellt. Der Kreis 20 mit dem Mittelpunkt 21 stellt die Austrittspiipillc dar. Dieser Kreis gibt zugleich den Schnitt durch das Teilbündel Zj(O, 0) nullter Ordnung an. Der Kreis 22 bzw. 24 mit Mittelpunkt 23 bzw. 25 stellt dci'i Scninii Cuii'Ci'i uüS Tciibiir'idcl ci'Sici' Ordnung b { -f 1,

0) b/w. b (- I. 0) dar. Der Pfeil 26 deutet die Spurrichlung an. Der Abstand zwischen der Mitte 21 des Teilbündels nullter Ordnung und den Mitten 23 und 25 der Teilbündel erster Ordnungen wird durch Ao/p bestimmt, wobei ρ (vgl. F i g. I) die raumliche Periode an der Stelle des Auslcscflccks V'der Gebiete 2 darstellt.

Im Zusammenhang mit der hier gegebenen Beschreibung des Ausleseverfahrens läßt sich sagen, daß in den in F i g. 5 schraffiert dargestellten Gebieten die Teilbündel erster Ordnungen das Teilbündel nullter Ordnung überlappen und Interferenzen auftreten.

Die Phasen der Teilbündel erster Ordnungen ändern sich, wenn sich der Auslesefleck in bezug auf eine Da-(cnspiir bewegt. Dadurch ändert sich die Intensität der Gesamtstrahlung, die durch die Austriuspupille des Objekiivsystems hindurchtritt.

Wenn die Mitte des Ausleseflecks in mit der Mitte pini.'s Datongehietes 2 zusammenfällt, giht es einen hestimrntcn Phasenunterschied q< (als die Phasentiefe bezeichnet) /wischen einem Teilbündel erster Ordnung und dem Teilbündel nullter Ordnung. Bewegt sich der Auslesefleck zu einem folgenden Gebiet, so nimmt die Phase des Teilbündels b( + 1.0) um 2.r zu. Es läßt sich daher sagen, daß sich beim Bewegen des Ausleseflecks in tangentialer Richtung die Phase dieses Teilbündels in bezug auf das Teilbündel nullter Ordnung um cot ändert. Darin ist ω eine Zeitfrequenz, die durch die Raumfrequenz der Datengebiete 2 und durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der sich der Auslesefleck über eine Spur bewegt. Die Phase Φ{+ I. 0) bzw. <P(—\.0) des Teilbündels b(- 1, 0) bzw. des Teilbündels b(-1.0) in bezug auf das Teilbündel nullter Ordnung i>(0. 0) kann durch

Φ (+ 1.0) = φ + tot, bzw. durch

dargestellt werden. Bei dem hier verwendeten Ausleseverfahren werden, wie in F i g. 4 dargestellt ist. die durch das Objektivsystem hindurchtretenden Teile der Teilbündel erster Ordnungen mit dem Teilbündel nullter Ordnung auf ein und demselben Detektor 19 zusammengebracht. Das zeitabhängige Ausgangssigna! dieses Detektors kann dann durch:

S₁ = A itp) ■ cosw ■ cos (rot).

dargestellt werden, wobei Α(φ) mit abnehmendem Wert von ψ abnimmt. Die Amplitude Α(φ ■ cos φ des Signals S, ist maximal für eine Phasentiefe Φ=.τ Rad.

Für das in F i g. 4 veranschaulichte Ausleseverfahren mit einem I lelium-Neon-Lascrbündel, wobei die DaiensiriikiLir mit zirkulär polarisierter Strahlung belichtet wird, und wobei die wirksame Breite der Datengebiete 2 größer als die wirksame Wellenlänge ist, wird, wie aus von der Anmelderin durchgeführten und durch Versuche bestätigten Berechnungen hervorgeht, die Phasentiefe durch die nachstehenden Parameter bestimmt:

— die Wellenlänge im freien Raum /.„ des Auslesebündels.

— die Brechungs/ahl /V des durchsichtigen Mediums, das sich zwischen der Ebene der Datengebiete 2 und der Ebene der Zwischengebiete 4 befindet und außerdem die Datenstruktur abdeckt.

— den geometrischen Abstand zwischen diesen Ebenen, also im Falle einer Grubenstruktur die geometrische Grübc-miCfc, Und

— den Neigungswinkel ißder Wände der Gebiete 2.

Für den hier beschriebenen Aufzeichnungsträger, der z. B. dazu bestimmt ist. ein Fernsehprogramm in großen Anzahlen zu verbreiten, ist es wichtig, daß die Daten auf gut definierte Weise eingeschrieben werden können und daß. ausgehend von einem eingeschriebenen »Ma· ster«-Träger. eine Vielzahl von Abdrücken, z. B. vom Gebraucher abzuspielender Aufzeichnungsträger, hergestellt werden können. Die genannten Anforderungen ergeben in der Praxis Aufzeichnungsträger, in denen die Wände der Gebiete 2 einen Neigungswinkel Θ aufweisen, der erheblich von 0⁼ abweicht.

Wie im Aufsatz »Laser beam recording of video master disks« in »Applied Optics«, Band 17. Nr. 13. S. 2001—2006 beschrieben ist. werden die Daten dadurch eingeschrieben, daß eine auf einem Substrat angebrachte Photolackschicht mit einem Laserbündel belichtet wird, dessen Intensität entsprechend den einzuschreibenden Daten moduliert wird. Nach dem Einschreiben wird der Photolack entwickelt, wobei eine Grubenstruktur oder eine Buckelstruktur erhalten wird. Dabei wird an den Stellen der Gruben oder zwischen den Buckeln der Photolack völlig entfernt, so daß die Dicke der Photolackschicht die Tiefe der Gruben oder die Höhe der Buckel in dem endgültigen Aufzeichnungsträger bestimmt.

Allein schon wegen der Intensitätsverteilung des verwendeten Einschreibbündels wird der endgültige Aufzeichnungsträger schräge Wände aufweisen. Auch der Entwicklungsvorgang beeinflußt die Wandsteilheit: je

so langer entwickelt wird, je stärker ist die Zunahme der Wandsteilheit. Dies ist in Fig. 6 für eine Struktur von Gruben 33 illustriert. In dieser Figur bezeichnet 30 das Substrat des »Masterw-Trägers. während 31 eine Zwischenschicht bezeichnet, die für eine gute Haftung der Photolackschicht 32 auf dem Substrat sorgt. Mit den gestrichelten Linien 34,35, bzw. 36 ist die Wandsteilheit für den Fall angegeben, daß während kurzer Zeit, längerer Zeit bzw. noch längerer Zeit entwickelt wird.
Von dem entwickelten »Master«-Träger werden auf bekannte Weise sogenannte Mutterplatten und von diesen Platten wieder Matrizen hergestellt. Mit den Matrizen wird eine Vielzahl von Aufzeichnungsträgern hergestellt. Um dabei die Abdrücke leicht von der Matrize trennen zu können, soll vorzugsweise der Neigungswinkel der Wände möglichst groß gewählt werden. Es läßt sich somit sagen, daß infolge des verwendeten Einschreib- und Duplizierverfahrens der Neigungswinkel einen bestimmten von 0° abweichenden Wert aufweisen

Bei der Herstellung eines Aufzeichnungsträgers, der dazu bestimmt ist. mit einem He-Ne-Bündel oder mit einem Bündel vergleichbarer Wellenlänge ausgelesen zu werden, wobei die wirksame Breite der Gebiete 2 größer als die wirksame Wellenlänge ist, wird der negative Effekt des an sich gewünschten größeren Neigungswinkels auf die Phasentiefe dadurch ausgeglichen, daß der geometrische Abstand zwischen der Oberfläche der Datengebiete 2 und der Oberfläche der Zwischengebiete 4 größer gemacht, z. B. daß die Photolackschicht dikker gemacht wird.

In Fig. 2 ist ein kleiner Teil einer bevorzugten Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung in tangentiellem Schnitt längs der Linie 11-11' in F i g. 1 dargestellt, während in F i g. 3 ein Teil dieses Aufzeichnungsträgers in radialem Schnitt längs der Linie !!!-!!!' in Fig. ! dargestellt ist. Beur> Auslesen wird der Aufzeichnungsträger von der Unterseite hir belichtet, wobei das Substrat 8 als optische Schutzschicht verwendet wird. Die Datenstruktur kann mit einer Schicht 6 aus gut reflektierendem Material, z. B. Silber oder Aluminium oder Titan, überzogen sein. Auf der Schicht 6 kann noch eine Schutzschicht 7 angebracht sein, die die Datenstruktur vor mechanischen Beschädigungen, wie Kratzern, schützt.

Im Einsatz der Fig. 2 ist der Neigungswinkel θ der Wände 9 angegeben. Dieser Neigungswinkel ist das Resultat eines Kompromisses. Es hat sich herausgestellt, daß der Einschreibvorgang und der Vervielfachungsvorgang am besten reproduzierbar sind, wenn der Neigungswinkel in der Größenordnung von 45° bis 50° liegt. Es werden aber auch noch akzeptable Ergebnisse mit Neigungswinkeln erzielt, die im Bereich von 30° bis 65^C liegen.

In Fig. 3 ist die wirksame Breite W^ der Gebiete 2 angegeben. Die wirksame Breite, die gleich der mittleren Breite ist, wird bestimmt durch die Breite w in der Ebene der Zwischengebiete 4. den Neigungswinkel Θ und die geometrische Tiefe d_f der Gruben gemäß

uv,.,= w— d_f ■ tgQ.

Für eine Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers mit w=625nm. (9=45° und c/_i.= 135nm ist w_Cii- 490 nm.

Es ist möglich, daß die Breite ti· nicht über die ganze Aufzeichnungsträgeroberfläche gleich ist, sondern daß die Breite w auf der Innenseite des Aufzeichnungsträgers größer, z. B. 800 nm, als auf der Außenseite, z. B. 500 nm. ist. Diese Spurbreitenänderung hat dann zum Zweck, wie in der älteren Patentanmeldung PHN 7016 beschrieben ist, eine optimale Auslesung sowohl der Spuren auf der Innenseite als auch der Spuren auf der Außenseite mit einem Auslesefleck konstanter Abmessung zu gewährleisten.

Für einen Aufzeichnungsträger, der dazu bestimmt ist. mit einem He-Ne-Laserbündel oder mit einem Bündel vergleichbarer Wellenlänge ausgelesen zu werden, ist stets die optische Tiefe do der Gruben oder die optische Höhe der Buckel größer als A/4, während für den früher vorgeschlagenen Aufzeichnungsträger für diese Tiefe oder Höhe stets ein Wert von /i/4 angegeben ist.

Der richtige Wert des optischen Abstandes do v/ird durch den Neigungswinkel Θ der Wände bestimmt In der Tabelle der Fig. 7 sind für einige Werte des Neigungswinkels θ die zugehörigen Werte des optischen Abstandes do angegeben. Der zu einem optischen Abstand do gehörige {.-ometrische Abstand d_f wird gegeben durch:

wobei N die Brechungszahl des durchsichtigen Materials in den Gruben, falls die Datengebiete 2 Gruben sind, oder des durchsichtigen Materials zwischen den Bukkeln ist, falls die Datengebiete Buckel sind. Wenn auf der Datenstrukiur keine durchsichtige Schutzschicht angebracht ist, also wenn die Struktur an der Luft liegt, muli /V= I gesetzt werden und ist der geometrische Abstand gleich dem optischen Abstand.

Als Ausführungsform sind in der äußerst rechten Spalte der F i g. 7 die zu den angegebenen Werten des Neigungswinkels Θ gehörigen geometrischen Abstände für den Fall gegeben, daß ein Aufzeichnungsträger nach den Fig. 2 und 3 mit einem Substrat-Brechungsindex von 1,5 mit zirkulär polarisierter Helium-Neon-Struhlung ausgelesen wird, von der Ao = 633 nm ist.

In der letzten Zeit werden zum Auslesen optischer Aufzeichnungsträger auch Halbleiterdiodenlaser als Strahlungsquelle verwendet. Namentlich die Diodenlaser, in denen die Materialien Aluminium, Gallium und Arsen verarbeitet sind und die eine Wellenlänge von etwa 780 nm bis etwa 860 nm aussenden, sind für diesen Zweck geeignet.

Bei Anwendung eines AIGaAs-Diodenlasers statt des annahmeweise in Fig.4 verwendeten Gaslasers brauchen keine Maßnahmen getroffen zu werden, um Rückkopplung der von der Datenstruktur reflektierten Strahlung auf den Laser zu vermeiden. Diese Rückkopplung kann im Gegenteil beim Auslesen ausgenutzt werden, wie in der US-PS 39 41 945 beschrieben isi.

Dies bedeutet, daß in der Auslesevorrichtung keine Polarisationsmittel, wie die A/4- Platte 18 und das Prisma 17 in F i g. 4, verwendet zu werden brauchen. Wenn der Diodenlaser linear polarisierte Strahlung aussendet, wird ohne weitere Maßnahmen die Datenstruktur mit linear polarisierter Strahlung belichtet werden.

Beim Auslesen mit einem Diodenlaser mit oer längeren Wellenlänge wird nicht mehr die Anforderung erfüllt, daß wvrgrößer als/ic//ist. es sei denn, daß die Breite w vergrößert werden sollte, was mit Rücksicht auf die Datendichte nicht empfehlenswert ist. Sobald die effektive Wellenlänge gleich oder größer als die effektive Breite ist, können die beim Auslesen der Datenstruktur auftretenden Erscheinungen nicht mehr völlig mit einer skalaren Beugungstheorie beschrieben werden, sondern muß eine vektorielle Beugungstheorie angewandt werden. Der Polarisationszustand des Auslesebiindels erhält dann einen wichtigen Einfluß auf die Phasentiefe. Es läßt sich sagen, daß bei Anwendung eines senkrecht polarisierten Auslesebündels eine langgestreckte Grube bzw. ein langgestreckter Buckel tiefer bzw. höher als bei Anwendung eines parallel polarisierten oder zirkulär polarisierten Auslesebündels scheint Dieser Effekt gilt auch für ein Auslesebündel, für das A-/r< Wdt ist. Unter einem senkrecht bzw. parallel polarisierten Auslesebündel ist ein Auslesebündel zu verstehen, dessen elektrischer Feldvektor (Ε-Vektor) zu der Längsrichtung der Gruben oder Buckel senkrecht bzw. parallel ist Die Anmelderin hat gefunden, daß der zum Auslesen mit Me-Ne-Strahlung bestimmte Aufzeichnungsträger mit einer geometrischen Grubentiefe oder Buckelhöhe von

-^Tj- nm auch besonders gut dazu geeignet ist, mit senkrecht polarisierter AlGaAs-Strahlung ausgelesen zu

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werden. Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, daß der Einfluß des Neigungswinkels auf die Phascntie-.c verhältnismäßig gering ist. Bei einer geometrischen

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Grubcnticfe von —rj- nm darf der Neigungswinkel einen bestimmten beüebigen Wert zwischen etwa 30° und etwa 60° annehmen, ohne daß dies zu einer erheblichen Verringerung der Güte des ausgelesenen Signals führt. Bei dem hier betrachteten Wert der effektiven Wellenlänge und der effektiven Breite der Gruben kann das κι Auslesebündel keine verschiedenen Neigungswinkel mehr unterscheiden.

200

Der Wert von ~rr- nm für den geometrischen Abstand zwischen der Oberfläche der Datengebiete und π der Oberfläche der Zwischengebiete ist ein optimaler Weri. Ein Aufzeichnungsträger läßt sich auch noch befi-i<»/-li«TonH !ΜκΙί-ςρρ wpnn Apr CTi*rvrnptri<;rhp AhstnnH

größer ist. Die obere Gren/.e für diesen Abstand liegt bei etwa ~- nm. Ein Aufzeichnungsträger, dessen geometrischer Abstand sich der oberen Gren/.e nähert, braucht nicht mit einem senkrecht polarisierten Auslesebündel ausgelesen /ti werden, sondern kann auch mit einem parallel polarisierten Auslesebündel oder mit einein zirkulär polarisierten Auslesebündel ausgelesen werden. Auch für jeden Wert des geometrischen Ab-

, ,200 ,2^5 , ....

Standes zwischen —rr nm und —r - nm kann der Nei- N N

giingswinkel feinen bestimmten beliebigen Wert zwisehen 30" und 60° aufweisen.

Die Erfindung wurde an Hand eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers erläutert. Sie kann jedoch auch bei anderen Aufzeichnungsträgern, wie bandförmigen oder zylindrischen Aufzeichnungsträgern, verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

50

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Claims (2)

1. Patentansprüche:

   !Aufzeichnungsträger, in dem Daten in einer mit einem optischen Strahlungsbündel auslesbaren strahlungsreflektierenden Datenstruktur gespeichert sind, die aus in Spuren angeordneten Datengebieten aufgebaut ist. die in der Spurrichtung und quer zu der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt sind, wobei die Oberflächen der Datengebiete nahezu in einer ersten Ebene und die Oberflächen der Zwischengebiete nahezu in einer zweiten Ebene liegen, und wobei über den ganzen Aufzeichnungsträger der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene nahezu konstant ist, welcher Aufzeichnungsträger dazu bestimmt ist, mit einem zirkulär polarisierten Strahlungsbündel, dessen Wellenlänge ungefähr 633 nm ist, ausgelesen zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswirik?! (Θ) zwischen den Wänden (9) der Datengebiete (2) und einer Normalen auf dem Aufzeichnungsträger (I) einen bestimmten Wert zwischen 30° und 65° aufweist und daß der geometrische Abstand (d_e) zwischen der ersten und der zweiten Ebene größer als ein Viertel der Wellenlänge (Ä) des Strahlungsbündels ist und sinen bestimmten

   . , 165 ,270 . . , ,

   Wert zwischen—^- nm und -^- nm aufweist und das der geometrische Abstand (d^) zunimmt mit zunehmendem Neigungswinkel (Θ). wobei N die Brechungszahl eines durchsichtigen Mediums ist. das sich zwischen der ersten --und der zweiten Ebene befindet.
2. 2. Aufzeichnungsträger, in dem ^r"!aten in einer mit einem optischen Strahlungsbündel auslesbaren sirahiungsrefiektierenden Datenstruktur gespeichert sind, die aus in Spuren angeordneten Datengebieten aufgebaut ist. die in der Spurrichtung und quer zu der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt sind, wobei die Oberflächen der Datengebiete nahezu in einer zweiten Ebene liegen, und wobei über den ganzen Aufzeichnungsträger der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene konstant ist, welcher Aufzeichnungsträger dazu bestimmt ist. mit einem Strahlungsbündel, dessen Wellenlänge zwischen ungefähr 780 nm und ungefähr 860 nm liegt, und dessen Polarisationsrichtung senkrecht zu der Spurrichtung ist, ausgelesen zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (Θ) zwischen den Wänden (9) der Datengebiete (2) ur;d einer Normalen auf dem Aufzeichnungsträger (1) einen Wert zwischen 30° und 65° aufweist, daß die Breite in der zweiten Ebene der Datengebiete kleiner als die wirksame Wellenlänge

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