DE3200187C2

DE3200187C2 -

Info

Publication number: DE3200187C2
Application number: DE3200187A
Authority: DE
Inventors: Jan Gerard Eindhoven Nl Dil
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-01-12
Filing date: 1982-01-07
Publication date: 1990-05-17
Also published as: NL8100098A; FR2497990A1; AT374606B; FR2497990B1; SE8200064L; IT1149422B; SE454628B; DE3200187A1; CH657930A5; IT8219034A0; AU7940882A; HK76286A; ES508591A0; US4423502A; ATA8382A; GB2091028A; BE891747A; AU544929B2; KR880000397B1; JPH061562B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Informationsspuren können bei einem runden scheiben förmigen Aufzeichnungträger aus konzentrischen Spuren, aber auch aus quasi-konzentrischen, ineinander über gehenden Spuren, die zusammen eine spiralförmige Spur bilden, bestehen.

Ein derartiger Aufzeichnungsträger ist in der DE-OS 28 12 216 beschrieben. Der bekannte Aufzeichnungsträger kann ein Fernsehprogramm enthalten, bei dem die Information in der Frequenz und/oder in den Abmessungen der Informationsgebiete in der Spurrichtung codiert sein kann. Die Informationsgebiete können aus in die Träger oberfläche eingepreßten Gruben oder aus aus dieser Ober fläche herausragenden Buckeln bestehen. Es ist weiter möglich, daß die Information in digitaler Form codiert ist, wobei die Informationsgebiete und die Zwischengebiete auch in der Spurrichtung eine konstante Abmessung besitzen können. Eine bestimmte Kombination von Informations- und Zwischengebieten stellt dabei eine bestimmte Kombination digitaler Nullen und Einsen dar.

Für optische Aufzeichnungsträger wird eine größtmögliche Informationsdichte angestrebt, also für einen Träger mit einem Fernsehprogramm eine möglichst lange Spieldauer. Dazu werden die Informationsspuren möglichst nahe neben einander gelegt. Der Abstand zwischen den Informations spuren kann jedoch nicht beliebig klein gewählt werden. Für bekannte Aufzeichnungsträger, in denen die Informationsgebiete benachbarter Informationsspuren die gleiche Geometrie besitzen, mit Ausnahme der Abmessung in der Spurrichtung, gilt, daß die Informationsgebiete die Strahlung des Aus lesebündels alle auf analoge Weise beeinflussen. Der vom Auslesestrahl auf der Informationsstruktur gebildete Aus lesefleck besitzt eine bestimmte, beispielsweise Gaussche Intensitätsverteilung. Der Halbwertdurchmesser dieses Flecks, d.h. der Abstand zwischen zwei Punkten im Fleck, an denen die Intensität gleich 1/e² der Intensität im Zentrum des Flecks ist, ist von der Größenordnung der Breite dieser Informationsgebiete oder größer als diese Breite, im weiteren mit Spurbreite benannt. Das bedeutet, daß sogar bei einer guten Spurnachführung des Auslese flecks eine Strahlungsmenge neben der auszulesenden Spur auftrifft und benachbarte Spuren erreichen kann. Die Strahlungsmenge auf die benachbarten Spuren ist um so grö ßer, je kleiner der Spurabstand ist. Der Spurabstand ist der Abstand zwischen den Rändern zweier in radialer Rich tung benachbarter Informationsgebiete. Dieser Abstand ist gleich der Breite der zwischen den Informationsspuren lie genden Informationsfreien Zwischenstreifen. Ein bestimmter Teil der auf die benachbarten Spuren fallenden und von den Informationsgebieten dieser Informationsspuren modulierten Strahlung kann einen strahlungsempfindlichen Detektor er reichen, der die von der auszulesenden Spur modulierte Strahlung empfangen soll. Dieser Effekt, der Übersprech effekt, bestimmt den Mindestabstand zwischen den Informa tionsspuren.

In der DE-OS 29 12 216 wird die Vergrößerung der Informationsdichte durch die Bildung verschiedener Tiefen der Informationsgruben benachbarter Spuren und durch Aus lesen dieser Informationsspuren auf verschiedene Weisen beschrieben. Die Informationsspuren, deren Informations gebiete eine erste Tiefe besitzen, werden durch die Be stimmung der Variation der Gesamtintensität der aus dem Aufzeichnungsträger herrührenden und von der Pupille des Ausleseobjektivs heraustretenden Strahlung ausgelesen. Dies ist das sog. integrale Ausleseverfahren. Die Informations spuren, deren Informationsgebiete die zweite Tiefe besitzen, werden durch die Bestimmung des Intensitätsunterschieds in zwei tangential verschiedenen Hälften der Pupille des Aus leseobjektivs ausgelesen. Dies betrifft das sog. differen tielle Ausleseverfahren. Da beim Auslesen einer ersten In formationsspur im einem Ausleseverfahren eine benachbarte Informationsspur, die zum Auslesen im anderen Auslesever fahren bestimmt ist, nahezu nicht gesichtet wird, können die Informationen wesentlich näher beieinander gelegt wer den, ohne daß sich das Übersprechen vergrößert.

Zum Auslesen eines derartigen Aufzeichnungsträgers ist eine angepaßte Ausleseanordnung zu verwenden, d.h. eine Ausleseanordnung, in der vom einen auf das andere Auslese verfahren umgeschaltet werden kann. Weil die zwei Auslese verfahren verschiedene optische Übertragungsfunktionen ("Modulation Transfer Function": "MTF") besitzen, wird die abwechselnde Verwendung der zwei Ausleseverfahren in dem von der Ausleseanordnung endgültig abgegebenen Signal be merkbar sein können. Außerdem können die Informationsge biete mit niedrigeren Raumfrequenzen mit dem Differential verfahren nicht optimal ausgelesen werden. Weiter müssen im Aufzeichnungsträger selbst die Übergänge zwischen Spurab schnitten mit tieferen Informationsgebieten und Spurab schnitten mit einigen tiefen Informationsgebieten optisch markiert sein, so daß der Ausleseanordnung mitgeteilt wird, wann umzuschalten ist. Das Servosystem, das dafür sorgt, daß der auf der Informationsstruktur gebildete Aus lesefleck einer auszulesenden Information genau folgt, ist empfindlich für die Tiefe der Informationsgebiete. Auch dieses Servosystem wird beim Übergang von tieferen auf un tiefere Informationsgebiete und umgekehrt angepaßt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Aufzeichnungsträger für Informationen wie ein Fern sehprogramm, ein Audioprogramm oder digitale Information, beispielsweise aus und nach einem Rechner, die Informations dichte zu vergrößern, ohne daß dazu die Ausleseanordnung angepaßt zu werden braucht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kenn zeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1.

Durch die verschiedenen Ebenen benachbarter Informations abschnitte wird erreicht, daß die Seitenfläche des eine bestimmte Informationsspur abtastenden Ausleseflecks, welche Seitenflanke über eine benachbarte Informationsspur verläuft, nahezu nicht von der Information dieser benach barten Informationsspur moduliert wird. Es ist dafür gesorgt, daß bei einem bestimmten Ausleseverfahren, dem Differential- oder dem Integralverfahren, der Detektor nicht zwischen den Informationsgebieten der benachbarten Informationsspur und den Zwischengebieten dieser Spur unterscheiden kann.

Es sei bemerkt, daß u.a. aus der US-PS 38 55 426 Aufzeichnungsträger bekannt sind, in denen die Information auf verschiedene Ebenen verteilt ist. Diese Aufzeichnungs träger enthalten jedoch mehrere Informationsebenen, bei denen in jeder Informationsebene alle Informationsspuren auf der gleichen Ebene liegen.

Weiterhin ist aus der nicht vorveröffentlichten EP-Patent anmeldung 00 55 439 ein Aufzeichnungsträger bekannt, in welchem optisch detektierbare Gebiete auf verschiedenen Höhen liegen. Diese Gebiete sind aber keine Informations gebiete, sondern zusätzliche sogenannte Servogebiete, die dazu dienen, Spurnachführungssignale zu liefern. Die Informationsgebiete selbst befinden sich in den schrägen Flanken einer V-förmigen Spur. In dem Aufzeichnungsträger nach der EP-Patentanmeldung 00 55 439 wird die Informationsdichte nicht dadurch erhöht, daß die Informationsgebiete auf verschiedenen Höhen liegen, sondern dadurch, daß die Informationsgebiete auf beiden Flanken der V-förmigen Spur angebracht sind. Die Servo- oder Spurnachführgebiete befinden sich in dem Boden bzw. auf dem Gipfel dieser Spur.

Für einen runden, scheibenförmigen Aufzeichnungsträger können die benachbarten Informationsspuren in verschiedenen Höhen liegen. Vorzugsweise bilden dabei alle Informationsspuren auf einer ersten bzw. zweiten Ebene zusammen eine erste bzw. zweite spiralförmige Informationsspur, bei denen die Ausleserichtung der ersten spiralförmigen Informationsspur von der Mitte des Aufzeichnungsträgers zu seinem Rand und die Auslese richtung der zweiten sprialförmigen Informationsspur vom Rand des Aufzeichnungsträgers zu seiner Mitte hin verläuft.

Es ist weiter möglich, daß aufeinanderfolgende Informationsspurabschnitte in einer Spurumdrehung auf verschiedenen Ebenen liegen. Wenn ein Fernsehprogramm in den Aufzeichnungsträger eingeschrieben ist, kann in einem jeden der Informationsspurabschnitte die Information von einer einzigen Fernsehzeile angebracht sein.

Die Erfindung läßt sich sowohl in Aufzeichnungs trägern, die in Reflektion ausgelesen werden, als auch in Aufzeichnungsträgern verwenden, die in Durchsicht ausge lesen werden. Weiter ist die Erfindung sowohl bei Aufzeich nungsträgern verwendbar, die zum Auslesen im Integralver fahren bestimmt sind, als auch bei Aufzeichnungsträgern, die zum Auslesen im Differenzialverfahren bestimmt sind. Die Informationsstruktur in den Informationsspuren kann so wohl eine Phasen- als auch eine Amplitudenstruktur sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Aufzeichnungsträgers, in der die Informationsstruk tur eine Phasenstruktur ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Höhenunterschied zwischen den benachbarten Informationsspurabschnitten etwa die Hälfte der wirksamen Tiefe oder der wirksamen Höhe der Informationsgebiete innerhalb ihrer Spuren ist.

Für eine Informationsstruktur mit Informations gebieten in Form von Gruben in den Informationsspuren kann der Begriff wirksame Tiefe verwendet werden. Diese wirksame Tiefe ist der Unterschied zwischen der Ebene der Informa tionsgebiete und der Ebene der Zwischengebiete, wie sie vom Auslesestrahl wahrgenommen wird. Die Informationsstruktur kann als ein Diffraktionsraster betrachtet werden, das den Auslesestrahl in einen Teilstrahl mit 0. Ordnung, eine An zahl von Teilstrahlen 1. Ordnung und eine Anzahl von Teil strahlen höherer Ordnungen aufgeteilt werden, wobei der Teilstrahl 0. Ordnung und u.a. die Teilstrahl 1. Ordnung zum anderen einen Phasenunterschied aufweisen. Der bestimm te Phasenunterschied, der auftritt, wenn die Mitte des Aus leseflecks mit der Mitte eines Informationsgebiets zusam menfällt, wird mit Phasentiefe bezeichnet. Für ein optima les Auslesen einer Informationsstruktur nach dem Integral verfahren bzw. nach dem Differenzialverfahren muß diese Phasentiefe einen ersten bzw. zweiten Wert haben. Einer bestimmten, gemessenen Phasentiefe ist ein bestimmter Wert der erwähnten wirksamen Tiefe der Informationsgebiete zu geordnet.

Die wirksame Tiefe eines Informationsgebiets wird, wenn dieses Gebiet senkrechte Wände besitzt und die Breite des Informationsgebiets größer als die effektive Wellenlänge des Auslesestrahls ist, vorwiegend durch die geometrische Tiefe des Informationsgebiets bestimmt. Besitzen die Informationsgebiete eine bestimmte Wandsteil heit und ist die Breite der Informationsgebiete von der Größenordnung der effektiven Wellenlänge des Auslese strahls oder kleiner, wird die wirksame Tiefe mit durch die erwähnte Breite und Wandsteilheit sowie durch die Polarisation des Auslesetrahls bestimmt.

Wenn die Informationsgebiete die Form sich aus der Informationsspur erhebenden Buckel haben, soll von wirksamer Höhe statt von wirksamer Tiefe die Rede sein. Entsprechend obiger Beschreibung kann auch der Begriff "wirksamer Höhen unterschied zwischen den Informationsspuren" benutzt werden. Dies ist also der Höhenunterschied, wie er vom Auslesestrahl wahrgenommen wird. Dieser Höhenunterschied wird vom geome trischen Höhenunterschied, von der Steilheit der Wände der Informationsspuren und von der Breite der Informationsspuren in bezug auf die effektive Wellenlänge des Auslesestrahls bestimmt.

Die wirksame Tiefe der Informationsgebiete und der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informations spuren kann bei einer reflektierenden Informationsstruktur in effektiven Wellenlänge des Auslesestrahls ausgedrückt werden. Letztgenannte Wellenlänge ist die Wellenlänge an der Stelle der Informationsstruktur. Wenn die Informations struktur mit einer durchsichtigen Schutzschicht mit einem Brechungsindex n bedeckt ist, ist die effektiven Wellen länge λ _e gleich der Wellenlänge in Vakuum (λ _o) geteilt durch n. Für einen Aufzeichnungsträger mit einer reflek tierenden Phasenstruktur, die im Integralverfahren bzw. im Differenzialverfahren ausgelesen wird, ist die optimale wirksame Tiefe der Informationsgebiete gleich λ _e/4 bzw. λ _e/8. Erfindungsgemäß ist in diesen Aufzeichnungsträgern der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten Infor mationsspurabschnitten λ _e/8 bzw. λ _e/16. Eine wirksame Tiefe von λ _e/4 bzw. λ _e/8 bedeutet, daß der Teilstrahl der 0. Ordnung und einer der Teilstrahlen der ersten Ord nung einen Phasenunterschied von π rad bzw. π/2 rad auf weisen.

Ist die Informationsstruktur eine Amplituden struktur, so liegen die Informationsgebiete und die Zwischen gebiete grundsätzlich in gleicher Höhe in ihren Spuren.

Eine derartige Struktur führt einen Phasenunterschied von π rad zwischen dem Teilstrahl der 0. Ordnung und einem der Teilstrahlen erster Ordnung ein und ist hinsichtlich des Phasenverhaltens einer reflektierenden Phasenstruktur ver gleichbar, deren Informationsgebiete eine wirksame Tiefe von λ _e/4 besitzen.

Ein erfindungsgemäßer Aufzeichnungsträger mit einer Amplitudenstruktur ist dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten Infor mationsspurabschnitten einen Wert zwischen etwa λ _e/8 und etwa λ _e/4 hat, wobei λ _e die Wellenlänge an der Stelle der Informationsstruktur des Auslesestrahls ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach stehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teil eines Aufzeichnungsträgers in Draufsicht,

Fig. 2 einen kleinen Teil dieses Aufzeichnungs trägers in der Perspektive,

Fig. 3 eine an sich bekannte Ausleseanordnung,

Fig. 4 verschiedene Biegungsordnungen des Auslese strahls,

Fig. 5 den Verlauf des Informationssignals als Funktion der Phasentiefe,

Fig. 6 eine Vektordarstellung des Informations signals und des Übersprechsignals,

Fig. 7 einen kleinen Teil eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers mit einer Amplitudenstruktur in der Perspektive, und

Fig. 8 einen Aufzeichnungsträger in Draufsicht, in den ein Benutzer selbst Information einschreiben kann.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die Informa tionsstruktur des Aufzeichnungsträgers 1 aus eine Anzahl von Informationsgebieten 5, die nach Informationsspuren 2 und 2′ geordnet sind. Die Informationsgebiete sind in der Spurrichtung oder in der Tangentialrichtung t voneinander durch Zwischengebiete 6 getrennt. Die Informationsstruktur kann eine reflektierende oder strahlungsdurchlässige Phasen struktur sein. Die Informationsgebiete werden dabei zum Beispiel durch in die Aufzeichnungsträgerfläche eingepreßte Gruben oder durch aus dieser Oberfläche herausragende Buckel gebildet. Die Informationsstruktur kann auch eine Ampli tudenstruktur haben. Dabei sind die Informationsgebiete zum Beispiel nicht reflektierende Gebiete in einer im übrigen reflektierenden Fäche.

Die Information, die mit Hilfe des Aufzeichnungs trägers übertragen werden muß, ist in der Strukturvaria tion der Gebiete nur in tangentialer Richtung t festgelegt. Wenn ein Farbfernsehprogramm in den Aufzeichnungsträger ein geschrieben ist, kann das Leuchtdichtesignal in der Varia tion der räumlichen Frequenz der Informationsgebiete 5 und das Farbart- und Tonsignal in der Variation der Längen dieser Gebiete codiert sein. Im Aufzeichnungsträger kann auch Digitalinformation gespeichert sein. Dabei stellt eine bestimmte Kombination von Informationsgebieten 5 und Zwischengebieten 6 eine bestimmte Kombination digitaler Einsen und Nullen dar.

Der Aufzeichnungsträger kann mit einer Anordnung ausgelesen werden, die in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Ein von einem Gaslaser 10, beispielsweise einem Helium- Neon-Laser, ausgesandter Strahl 11 wird von einem Spiegel 13 auf ein Objektivsystem 14 reflektiert. In den Weg des Strahlungsbündels 11 ist eine Hilfslinse 12 aufgenommen, die dafür sorgt, daß die Pupille des Objektivsystems 14 ausgefüllt wird. Es wird ein Auslesefleck V auf der Infor mationsstruktur gebildet. Die Informationsstruktur ist durch die Informationsspuren 2(2′) schematisch angegeben; der Aufzeichnungsträger ist also in radialem Schnitt dar gestellt.

Die Informationsstruktur kann sich auf der dem Laser zugewandten Seite des Aufzeichnungsträgers befinden. Vorzugsweise befindet sich jedoch, wie aus Fig. 3 ersicht lich, die Informationsstruktur an der vom Laser abgewandten Seite des Aufzeichnungsträgers, so daß durch das durch sichtige Substrat 8 des Aufzeichnungsträgers hindurch ausge lesen wird. Der Vorteil dabei ist, daß die Informations struktur gegen Fingerabdrücke, Staubpartikeln und Kratzer geschützt ist.

Der Auslesestrahl 11 wird an der Informations struktur reflektiert und beim Drehen des Aufzeichnungsträ gers mit Hilfe eines von einem Motor 15 getriebenen Tellers 16 entsprechend der Aufeinanderfolge der Informationsge biete 5 und der Zwischengebiete 6 in einer momentanausge lesenen Informationsspur moduliert. Der modulierte Aus lesestrahl durchsetzt das Objektivsystem 14 und wird vom Spiegel 13 reflektiert. Zum Trennen des modulierten Aus lesestrahls vom unmodulierten Auslesestrahl ist im Strah lungsweg ein Strahlverteiler 17 angeordnet. Der Strahlver teiler kann ein zum Teil durchlässiger Spiegel sein, aber auch ein polarisationsempfindliches Teilungsprisma. Im letzten Fall muß eine Viertellambdaplatte zwischen dem Objektivsystem und dem Teilungsprisma angeordnet werden. Lambda ist dabei die Wellenlänge des Auslesestrahls 11. Der Strahlverteiler 17 reflektiert einen Teil des modulierten Auslesestrahls auf ein strahlungsempfindliches Detektor system 19, das beispielspielsweise aus einer einzigen Photodiode besteht, die auf der otpischen Achse des Auslesesystems an geordnet ist. Das Auslesesignal Si des Detektors 19 ist entsprechend der in der auszulesenden Informationsspur ge speicherten Information moduliert. Das Prinzip des otpischen Auslesevorgangs ist u.a. "Philips′ Technical Review" 33, Nr. 7, S. 186 . . . 189 beschrieben, und wird hier weiter nicht erläutert.

Der Halbwertdurchmesser des Ausleseflecks V ist von der Größenordnung der Spurbreite oder größer, so daß ein Teil der Auslesestrahlung neben der auszulesenden Informationsspur fällt. Wenn der Spurabstand klein ist, fällt ein Teil des Auslesestrahls, der zum Auslesen einer ersten Informationsspur benutzt wird, auf eine benachbarte Spur. Um die Modulation dieses Strahlungsteils entsprechend der Aufeinanderfolge von Informationsgebieten und Zwischen gebieten in dieser benachbarten Informationsspur zu ver meiden, werden erfindungsgemäß die benachbarten Spuren in verschiedenen Höhen angeordnet, wie aus Fig. 2 ersicht lich.

In dieser Figur, die ein kleiner Teil des Auf zeichnungsträgers in einem Schnitt entlang der Linie II-II′ der Fig. 1 darstellt, sind die Informationsspuren mit 2 bzw. 2′ bezeichnet. Der Höhenunterschied zwischen einer Informationsspur 2 und einer Informationsspur 2′ beträgt h. Die Informationsgebiete 5 besitzen alle die gleiche Tiefe d. Der Deutlichkeit halber sind d und h übertrieben groß in bezug auf die Dicke des Substrats 8 dargestellt.

Nunmehr wird der physikalische Hintergrund der Erfindung näher erläutert. Die Informationsstruktur kann als ein Beugungsraster betrachtet werden, das den Auslese strahl in einen unabgelenkten Teilstrahl der 0. Ordnung, in eine Anzahl von Teilstrahlen erster Ordnung und in eine Anzahl von Teilstrahlen höherer Ordnungen trennt. Für die Auslesung sind vorwiegend die in der Spurrichtung abge lenkten Teilstrahlen wichtig und von diesen Strahlen vor wiegend die in der ersten Ordnung abgelenkten Teilstrahlen. Die numerische Apertur des Objektivsystems und die Wellen länge des Auslesestrahls sind an die Informationsstruktur derart angepaßt, daß die Teilstrahlen höherer Ordnung neben die Pupille des Objektivsystems fallen und den Detek tor nicht erreichen. Außerdem sind die Amplituden der Teilstrahlen höherer Ordnungen in bezug auf die Amplituden des Teilstrahls der 0. Ordnung und der Teilstrahlen der ersten Ordnung klein.

In Fig. 4 sind die Schnitte durch die in der Spurrichtung abgelenkten Teilbündel der ersten Orndung in der Ebene der Austrittspupille des Objektivsystems darge stellt. Der Kreis 20 mit der Mitte 21 stellt die Austritts pupille dar. Dieser Kreis gibt ebenfalls den Schnitt durch den Teilstrahl b (0,0) der 0. Ordnung an. Der Kreis 22 bzw. 24 mit der Mitte 23 bzw. 25 stellt den Schnitt durch den Teilstrahl b (+1,0) bzw. b (-1,0) der ersten Ordnung dar. Der Pfeil 26 gibt die Spurrichtung an. Der Abstand zwischen der Mitte 21 des Teilstrahls der 0. Ordnung und den Mitten 23 und 25 der Teilstrahlen der ersten Ordnung wird durch λ/p bestimmt, worin p (siehe Fig. 1) die Periode der Ge biete 2 an der Stelle des Ausleseflecks V darstellt.

Gemäß der hier vorgeführten Art der Beschreibung des Auslesevorgangs kann gesagt werden, daß in den in Fig. 4 schraffiert dargestellten Gebieten die Teilstrahlen der ersten Ordnung den Teilstrahl der 0. Ordnung überlappen und daß Interferenzen auftreten. Die Phasen der Teil strahlen der ersten Ordnung variieren, wenn der Auslese fleck sich gegen die Informationsspur bewegt. Dadurch schwankt die Intensität der Gesamtstrahlung, die durch die Austrittspupille des Objektivsystems fällt und den Detek tor 19 erreicht.

Wenn das Zentrum des Ausleseflecks mit dem Zen trum eines Informationsgebiets 5 zusammenfällt, ergibt sich ein bestimmter Phasenunterschied c, mit Phasentiefe be zeichnet, zwischen einem Teilstrahl der ersten Ordnung und dem Teilstrahl der 0. Ordnung. Bewegt sich der Auslesefleck in Richtung auf ein folgendes Gebiet, steigt die Phase des Teilstrahls b (+1,0) um 2 π an. Daher kann gesagt werden, daß beim Bewegen des Ausleseflecks in der Tangentialrich tung die Phase dieses Teilstrahls in bezug auf den Teil strahl der 0. Ordnung sich um ω t ändert. Darin ist ω eine Zeitfrequenz, die durch die räumliche Frequenz der Informa tionsgebiete 5 und durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der sich der Auslesefleck über eine Spur bewegt. Die Phase Φ (+1,0) bzw. Φ (-1,0) des Teilstrahls b (+1,0) bzw. des Teilstrahls b (-1,0) in bezug auf den Teilstrahl der 0. Ordnung b (0,0) kann wie folgt dargestellt werden.

Φ (+1,0)=ψ+ω t bzw. Φ (-1,0)=c-ω t.

Bei dem Integralausleseverfahren werden, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die durch das Objektivsystem fallenden Teile der Teilstrahlen der ersten Ordnung mit dem Teil strahl der 0. Ordnung auf einem Detektor 19 zusammengeführt. Das zeitabhängige Ausgangssignal dieses Detektors kann da bei wie folgt geschrieben werden:

S _i=A(ψ) · cosψ · cos(ω t),

worin A(ψ) um den abnehmenden Wert von ψ abnimmt. Die Amplitude A(ψ) · cosψ des Signals S _i ist jetzt maximal für eine Phasentiefe c=π rad.

Bei der Differenzialauslesung ist in einem jeden der in Fig. 4 schraffiert dargestellten Überlappungsgebie ten ein Detektor angeordnet. Die Ausgangssignale dieser Detektoren werden substrahiert, wodurch sich ein Signal S′ _i ergibt, das wie folgt geschrieben wird:

S′ _i=B (ψ) · sinc · sin(ω t),

worin B (ψ) um den abnehmenden Wert von ψ abnimmt. Die Amplitude B (ψ) · sinψ des Signals S′ ist für die Phasentiefe ψ=π/2 rad maximal.

Im allgemeinen hat das Signal S _i als Funktion der Phasentiefe ψ einen Verlauf, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Die Maxima dieses Signals liegen bei ψ, 3ψ usw. und die Minima bei Null, 2ψ usw., wobei für das Integralverfahren ψ=π rad und für das Differenzialverfahren ψ=π/2 rad gilt.

Vorausgesetzt, zu einem bestimmten Zeitpunkt wird eine Informationsspur 2′ ausgelesen. Diese Informationsspur wird von Nachbarspuren 2 umgeben. Da der Auslesefleck kein punktförmiger Fleck, sondern ein erweiterter Fleck mit einer bestimmten Intensitätsverteilung ist, empfangen diese Spu ren 2 einen Teil der Auslesestrahlung und reflektieren eine bestimmte Strahlungsmenge zum Objektivsystem und zum Detek tor 19. Erfindungsgemäß liegt die benachbarte Spur in einer anderen Höhe als die ausgelesene Spur. Der Detektor "schaut" dabei nach zwei verschiedenen Rastern. Das resultierende Signal des Detektors setzt sich dabei aus zwei Signalen zu sammen: Das Hauptsignal S _i und das Übersprechsignal S _i,_n. Diese Signale sowie das Gesamtsignal S _i, t sind in Fig. 6 als Vektoren , , _n und dargestellt. Die Richtung von wird durch die Phasentiefe ψ bestimmt. Beim Bewegen des Ausleseflecks V über eine Informationsspur 2′ variiert die Länge des Vektors und damit die Länge des Vektors . Soll nunmehr die Modulation des Signals S _i,_t durch die Aufeinanderfolge der Informationsgebiete und der Zwischen gebiete in einer Informationsspur 2 minimal sein, muß der Vektor senkrecht zum Vektor verlaufen, was in Fig. 6 mit der gestrichelten Linie angegeben ist. Dabei ist die Größe von so gut wie nur möglich gleich der Größe von . Das bedeutet, daß der Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren 2′ und 2 die Hälfte der Phasentiefe ψ sein soll.

Dies ist auch aus Fig. 5 ersichtlich. Das Über sprechen einer Informationsspur 2 zur Informationsspur 2′ ist möglichst klein, wenn das Signal S _i,_n bei einem Über gang von einem Informationsgebiet in einer Informationsspur 2 auf ein Zwischengebiet in dieser Spur gleich bleibt und umgekehrt. Zum anderen ist die Phasentiefe der Informations gebiete in einer Informationsspur 2 gleich der Phasentiefe ψ der Informationsgebiete in der Informationsspur 2. Es folgt daraus, daß die Informationsspur 2 selbst in einer Tiefe (oder in einer Höhe) entsprechend der Hälfte der Phasentiefe ψ liegen soll, während die Informationsgebiete in dieser Informationsspur in einer Tiefe (oder in einer Höhe) entsprechend 3/2ψ liegen sollen. Die Tiefe (oder Höhe) der Informationsspur 2 und der Informationsgebiete innerhalb dieser Spur sind in Fig. 5 mit ψ _n,t und ψ _n,g angegeben.

Wie bereits bemerkt wurde, ist für einen Aufzeich nungsträger mit einer Phasenstruktur, die mit dem Integral verfahren ausgelesen wird, die optimale Phasentiefe ψ=π rad. Für einen derartigen Aufzeichnungsträger soll der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informations spuren 2 und 2′ π/2 rad entsprechen.

Ist die Informationsstruktur eine reflektierende Struktur, wird die Phasentiefe ψ=π rad erhalten, wenn die wirksame Tiefe der Informationsgebiete, oder wenn die In formationsgebiete Buckel sind die wirksame Höhe der Buckel, λ _e/4 ist. Der wirksame Höhenunterschied der Informations spuren ist die Hälfte davon, daher λ _e/8.

Ist die Informationsstruktur eine auf einem durch sichtigen Substrat mit dem Brechungsindex n₁ angebrachte durchsichtige Phasenstruktur, die mit einer durchsichtigen Schutzschicht mit einem Brechungsindex n₂ bedeckt ist, wird die optimale Phasentiefe ψ=π rad erhalten, wenn die wirk same Tiefe oder Höhe der Informationsgebiete ist.

Darin ist λ _o die Wellenlänge im Vakuum. Der wirksame Höhen unterschied h der Informationsspuren ist dabei gleich , wobei diese Spuren möglichst wenig übersprechen.

Es sei bemerkt, daß die wirksame Tiefe der Informationsgebiete 5 bzw. der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren 2 und 2′ nur mit der Tiefe d bzw. dem Höhenunterschied h übereinstimmt, wenn die Infor mationsgebiete und die Informationsspuren senkrechte Wände und Breiten aufweisen, die dabei die effektiven Wellenlänge des Auslesestrahls überschreiten. Bei nicht senkrechten Wänden und Breiten in der Größenordnung der effektiven Wellenlänge bestimmen die Wandsteilheit und die Polarisations richtung des Auslesestrahls mit die wirksame Tiefe und den wirksamen Höhenunterschied. Allgemein kann gesagt werden, daß in den herangezogenen Fällen einer Phasenstruktur, die in der Reflexion oder in Durchsicht ausgelesen wird, die Phasentiefe der Informationsgebiete π rad und der Phasen tiefenunterschied der Informationsspuren π/2 rad sein soll.

Wie bereits bemerkt wurde, muß für einen Auf zeichnungsträger, der nach dem Differentialverfahren aus gelesen wird, die Phasentiefe ψ=π/2 rad betragen und muß der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informations spuren π/4 rad entsprechen.

Ist die Informationsstruktur eine reflektierende Phasenstruktur, wird die Phasentiefe ψ=π/2 rad der Infor mationsgebiete erhalten, wenn diese Gebiete eine Tiefe oder Höhe von λ _e/8 besitzen. Der gewünschte wirksame Höhenunter schied zwischen den Informationsspuren beträgt dabei λ _e/16.

Ist eine durchsichtige Phasenstruktur, die auf einem Substrat mit dem Brechungsindex n₁ angebracht und mit einer Schutzschicht mit dem Brechungsindex n₂ bedeckt ist, nach dem Differenzialverfahren optimal auszulesen, müssen die Informationsgebiete eine wirksame Tiefe von , besitzen, während der wirksame Höhenunterschied zwischen den Informationsspuren sein soll.

In Fig. 7 ist ein kleiner Teil eines Aufzeich nungsträgers nach der Erfindung mit einer Amplitudenstruk tur in radialem Schnitt dargestellt. Die Informationsge biete 5 bestehen dabei zum Beispiel aus strahlungsabsorbie renden Gebieten in einem reflektierenden Stubstrat. Wie bereits bemerkt wurde, kann einer derartigen Struktur eine Phasentiefe ψ=π rad zugeordnet werden. Diese Struktur kann nur im Integralverfahren ausgelesen werden. Für einen ordnungsgemäß getrennten Auslesevorgang der Informations spuren 2 und 2′ soll der wirksame Höhenunterschied minimal λ _e/8 betragen. Bei einer Amplitudenstruktur ist die Phasen tiefe mehr als bei einer Phasenstruktur von der Geometrie der Informationsgebiete abhängig, insbesondere von der Breite der Gebiete in bezug auf die effektive Wellenlänge des Auslesestrahls. Abhängig von dieser Geometrie muß für den wirksamen Höhenunterschied ein Wert zwischen λ _e/8 und λ _e/4 gewählt werden.

Es sei bemerkt, daß die oben angeführten Werte für die wirksamen Tiefen der Informationsgebiete und für den wirksamen Höhenunterschied zwischen den Informations spuren keine strengen Werte sind. Ein guter Auslesevorgang ist auch dann möglich, wenn die wirksame Tiefe und der wirksame Höhenunterschied etwas von den angegebenen Werten abweichen.

Es wurde beispielsweise in der DE-OS 29 09 877 bereits einen optischen Aufzeichnungsträger in der Verwen dung als Speichermedium für andere als Videoinformationen beschrieben, und insbesondere als Speichermedium, in das der Benutzer selbst Information einschreiben kann. Es wird dabei an Information gedacht, die von einem (Büro-)Computer geliefert wird, oder an in einem Krankenhaus angefertigten Röntgenaufnahmen. Für diese Anwendung empfängt der Benutzer einen Aufzeichnungsträger, der mit einer beispielsweise spiralförmigen sogenannten Servospur ausgerüstet ist, die sich über die ganze Aufzeichnungsträgerfläche erstreckt.

Beim Einschreiben der Information durch den Be nutzer wird die Radiallage des Einschreibflecks der Servo spur detektiert und mit Hilfe eines optoelektronischen Servosystems nachgeregelt, so daß die Information mit hoher Präzision in eine spiralförmige Spur mit konstanter Steigung oder in konzentrische Spuren mit konstantem Spur abstand eingeschrieben wird. Die Servospur ist in eine Vielzahl von Sektoren unterteilt, beispielsweise in 128 Sektoren je Spurumdrehung.

In Fig. 8 ist ein derartiger Aufzeichnungsträger 40 dargestellt. Die konzentrischen Servospuren sind mit 41 und die Sektoren mit 42 bezeichnet. Jeder Sektor besteht aus einem Spurabschnitt 44, in den Information eingeschrie ben werden kann, und einer Sektoradresse 43, in der neben anderen Steuerinformationen die Adresse des zugeordneten Spurabschnitts 44, beispielsweise in digitaler Form, in Adressinformationsgebieten codiert ist. Die Adressinforma tionsgebiete sind in der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt. Die Adressinformationsgebiete sind vorzugsweise in die Aufzeichnungsträgerfläche eingepreßte Gruben oder aus dieser Fläche herausragende Buckel.

Erfindungsgemäß können die in radialer Richtung benachbarten, einschreibbaren Abschnitte der Servospur in verschiedenen Höhen liegen. Das Einschreiben der Benutzer information erfolgt beispielsweise durch das Schmelzen von Gruben in den leeren Servospurabschnitten, die beispiels weise mit einer Tellurschicht bedeckt sind. Die dabei sich ergebende Informationsstruktur ist eine Amplitudenstruktur, so daß der wirksame Höhenunterschied zwischen den benach barten Servospurabschnitten einen Wert zwischen etwa λ _e/8 und etwa λ _e/4 haben muß.

Wird beim Einschreiben oder Auslesen dieses Auf zeichnungsträgers ein sog. differenzielles Spurnachführungs system benutzt, d.h. ein System, in dem der Unterschied zwi schen den Intensitäten in zwei radial verschiedenen Hälften der Pupille des Ausleseobjektivs bestimmt wird, müssen die unbeschriebenen Servospurabschnitten selbst eine Phasentiefe von etwa 110° besitzen. In diesem Fall müßte der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten Spurabschnitten einen Wert zwischen etwa λ _e/8 und etwa λ _e/4 besitzen.

Im Aufzeichnungsträger nach Fig. 8 können auch die in radialer Richtung benachbarten Sektoradressen in verschiedenen Höhen liegen. Die Information in diesen Adressen hat die Form einer Phasenstruktur und kann mit dem Integralverfahren ausgelesen werden. Der wirksame Höhenunterschied zwischen den Sektoradressen muß dabei λ _e/8 für eine reflektierende Struktur sein.

Ein erfindungsgemäßer Aufzeichnungsträger mit einem Video- und/oder Audioprogramm kann hergestellt werden, indem von einem Aufzeichnungsträgerkörper ausgegangen wird, in dem eine informationsfreie Spur mit einer verhältnis mäßig großen Steigung in Form einer Rille angebracht ist. Die Video- und/oder Audioinformation kann in eine erste Spur, die mit der Rille zusammenfällt, und in eine zweite Spur zwischen den Windungen der Rille eingeschrieben werden, wie in der Veröffentlichung: "Laser beam recording of video master disks" in "Applied Optics", Vol. 17, No. 13, S. 2001 . . . 2006, beschrieben ist. Die vorgerillte Spur kann im Aufzeichnungsträgerkörper mittels der in der erwähnten Veröffentlichung genannten Techniken angebracht werden, wobei die Intensität des Einschreibstrahls konstant gehal ten wird.

Wird dabei eine Spur mit einer geringen Steigung eingeschrieben und wird nach jeder Spurumdrehung die Inten sität des Einschreibteils von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert und umgekehrt geschaltet, entsteht ein Auf zeichnungsträgerkörper mit zwei Servospuren in verschiede nen Höhen, der nach dem Anbringen der Adressektoren sich zum Einschreiben durch einen Benutzer selbst eignet.

Ein Aufzeichnungsträger nach der Erfindung mit einem Video- und/oder Audioprogramm kann auch dadurch er halten werden, daß beim Einschreiben der Information selbst für die aufeinanderfolgenden Spurumdrehungen verschiedene Beleuchtungen derart benutzt werden, daß bei einer ersten Spurumdrehung nur Informationsgebiete und bei einer fol genden Spurumdrehung gleichzeitig eine Spur und Informations gebiete in diese Spur eingeschrieben werden.

Claims

1. Aufzeichnungsträger, in dem Informationen in einer optisch auslesbaren Informationsstruktur von in Informationsspuren angeordneten Informationsgebieten angebracht sind, die mit Zwischengebieten abwechseln, wobei die Informationsspur ebenen parallel zur platten Aufzeichnungsträger-Oberfläche verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Informationsspurabschnitte (2, 2′) sich dadurch voneinander unterscheiden, daß deren Ebenen sich in verschiedenen Höhen befinden, während innerhalb eines jeden Informationsspurabschnitts die Informationsgebiete alle auf der gleichen Ebene liegen.

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dessen In formationsstruktur eine Phasenstruktur ist, dadurch gekenn zeichnet, daß der wirksame Höhenunterschied (h) zwischen benachbarten Informationsspurabschnitten (2, 2′) etwa die Hälfte der wirksamen Tiefe (d) oder Höhe der Informations gebiete (5) innerhalb ihrer Spurabschnitte ist.

3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dessen In formationsstruktur eine Amplitudenstruktur ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Höhenunterschied (h) zwischen benachbarten Informationsabschnitten (2, 2′) einen Wert zwischen etwa λ _e/8 und etwa λ _e/4 besitzt, wobei λ _e die Wellenlänge des Auslesestrahls an der Stelle der Infor mationsstruktur ist.

4. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, 2 oder 3, der rund oder scheibenförmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsspuren in einer ersten bzw. zweiten Höhe zusammen eine erste bzw. zweite spiralförmige Infor mationsspur bilden, wobei die Ausleserichtung der ersten spiralförmigen Informationsspur von der Mitte des Auf zeichnungsträgers zu seinem Rand und die Ausleserichtung der zweiten spiralförmigen Informationsspur vom Rand des Aufzeichnungsträgers zu seiner Mitte hin verläuft.

5. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, 2 oder 3, der rund oder scheibenförmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Informationsspurabschnitte inner halb einer Spurumdrehung in verschiedenen Höhen liegen.

6. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, in dem ein Benutzer in bestimmte Aufzeichnungsträgerabschnitte für ihn nützliche Information einschreiben kann, dadurch ge kennzeichnet, daß bereits vorhandene Information Servo information in Form in eine optisch detektierbare Servo spur (41) aufgenommener Sektoradressen (43) ist, in der Adressen zugeordneter, noch unbeschriebener Aufzeichnungs trägerabschnitte (44) angebracht sind, die mittels Strahlung einschreibbares Material enthalten, und daß der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten unbeschriebenen Servospurabschnitten (44) zwischen etwa λ _e/4 und etwa λ _e/8 ist, wobei λ _e die Wellenlänge des Auslesestrahls an der Stelle der Informationsstruktur ist.

7. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, in dem ein Benutzer in bestimmte Aufzeichnungsträgerabschnitte für ihn nützliche Information einschreiben kann, dadurch gekenn zeichnet, daß bereits vorhandene Information Servoinforma tion in Form in eine optisch detektierbare Servospur (41) aufgenommener Sektoradressen (43) ist, in der Adressen zugeordneter, noch unbeschriebener Aufzeichnungsträger abschnitte (44) angebracht sind, die mittels Strahlung ein schreibbares Material enthalten, und daß der wirksame Höhenunterschied zwischen benachbarten Sektoradressen etwa λ _e/8 ist, wobei λ _e die Wellenlänge des Auslesestrahls an der Stelle der Informationsstruktur ist.