DE3787033T2

DE3787033T2 - Optische Aufnahme und/oder Wiedergabe von Informationssignalen.

Info

Publication number: DE3787033T2
Application number: DE87300128T
Authority: DE
Inventors: Osamu Tajima
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1986-01-08
Filing date: 1987-01-08
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2007-01-09
Also published as: DE3787033D1; EP0229035A3; EP0229035A2; US5045868A; EP0229035B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein optisches Aufzeichnen/Wiedergeben von Informationssignalen, und insbesondere ein Informationssignal-Aufzeichnungsmedium mit Informationssignalen entsprechenden Grübchen und eine Aufzeichnungs- Vorrichtung zum optischen Ausbilden der Grübchen an diesem entsprechend den Informationssignalen und eine Wiedergabe- Vorrichtung zum optischen Wiedergeben der Informationssignale von diesem.
Verschiedene Arten von optischen Aufzeichnungs/Wiedergabe- Systemen wurden entwickelt, um Informationssignale durch in konkaver oder konvexer Gestaltung gebildeten Grübchen an einem Informationsmedium optisch aufzuzeichnen und um davon die Informationssignale von den daran aufgezeichneten Grübchen optisch wiederzugeben. Ein bekanntes Wiedergabesystem ist das sog. LV-System, das ein Informationssignal-Aufzeichnungsmedium mit einem Lichtfleck beleuchtet, dessen Durchmesser eine größere Abmessung als die Breite der daran aufgezeichneten Grübchen besitzt. Ein anderes bekanntes Wiedergabe-System ist ein sog. Differentialsystem, das ausgelegt ist, ein Wiedergabesignal zu erzielen durch Subtraktion der Ausgangssignale eines zweigeteilten Photodetektors, der Licht empfängt, das von einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium reflektiert wird infolge des Aufbringens eines Lichtflecks, dessen Durchmesser eine kleinere Abmessung besitzt, als es der Breite der Grübchen entspricht. Diese beiden Systeme haben jeweils Vor- und Nachteile, und deswegen kann es vorteilhaft sein, ein optisches Aufzeichnungs/ Wiedergabe-System zu schaffen, das nur die Vorteile von beiden Systemen besitzt. Man stößt jedoch auf Schwierigkeiten bei der Erfüllung dieser Anforderung, da ein großer Unterschied zwischen den Eigenschaften der beiden Systeme vorhanden ist. Damit wird eine weitere Verbesserung vom Standpunkt der Erfüllung der Anforderungen erforderlich, die bei dem Auflösen der Nachteile der üblichen Informationssignal- Aufzeichnung/Wiedergabe-Systeme auferlegt werden.
US-A-4 118 734 beschreibt eine optische Videoplatte, bei der die durchschnittlichen Abmessung der Aufzeichnungsbereiche der durchschnittlichen Raumfrequenz an dem Aufzeichnungsträger angepaßt wird, indem bei abnehmendem Radius des Aufzeichnungsträgers die Spurbreite erhöht wird. Das geschieht, um ein Lesesignal von ausreichender Modulationstiefe und minimaler Verzerrung zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die Nachteile zu beseitigen, die den üblichen Informationssignal-Aufzeichnungs/Wiedergabe-Systemen eigen sind.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues Informationssignal-Aufzeichnungsmedium mit Grübchen zu schaffen, das fähig ist, die Nachteile der üblichen Aufzeichnungs/Wiedergabe-Systeme zu beseitigen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Informationssignal-Wiedergabevorrichtung zum optischen Wiedergeben von Informationssignalen von dem Aufzeichnungsmedium zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Informationssignal-Aufzeichnungsvorrichtung zu schaffen, die optisch die Grübchen an dem Aufzeichnungsmedium ausbildet.
In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Informationssignal-Aufzeichnungsmedium geschaffen mit Grübchen, die in einer koaxial gebildeten Spur des Aufzeichnungsmediums so gebildet sind, daß sie geometrisch konkave oder konvexe Gestaltung besitzen, durch Beleuchtung mit einem Lichtfleck, dessen Intensität entsprechend einem aufzuzeichnenden Informationssignal moduliert wird und bei dem das Informationssignal durch reflektiertes oder durchgelassenes durch Illuminieren mit einem Lichtfleck von einer Wiedergabe-Vorrichtung erzeugtes Licht wiedergegeben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen der augenblicklichen örtlichen Raumfrequenz des aufgezeichneten Signals und der Breite es Grübchens in einem Kreis der Spur ist, daß die Breite des Grübchens, wenn die örtliche Raumfrequenz relativ hoch ist, breiter ist als die Breite des Grübchens, wenn die örtliche Raumfrequenz relativ niedrig ist, so daß die Breite von Grübchen, deren Länge im wesentlichen gleich der Hälfte der kürzesten Aufzeichnungs- Wellenlänge ist, größer ist als die Breite von Grübchen, deren Länge im wesentlichen gleich der Hälfte der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge ist.
In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Wiedergabevorrichtung für optische Informationssignale zum Wiedergeben von Informationssignalen von einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium durch Reflexion oder Durchlassen eines Lichtflecks, der auf das Informationssignal-Aufzeichnungsmedium aufgestrahlt wird, an dem die Informationssignale in Form von Grübchen mit einer geometrisch konkaven oder konvexen Gestaltung aufgezeichnet und in koaxialen Spuren an dem Aufzeichnungsmedium gebildet sind, welche Vorrichtung umfaßt:
einen Photodetektor mit zwei photoempfindlichen Elementen, die in einer Vorschubrichtung des Lichtflecks an den Spuren in dem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium hintereinander angeordnet und innerhalb eines Lichtpfades von Licht von dem bestrahlten Lichtfleck zu einer Signalfläche des Informationssignal-Aufzeichnungsmediums angeordnet sind, um so den Lichtfleck in zwei zu teilen; und
einen Subtraktor zum Erzeugen eines Differenzsignals zwischen den Ausgangssignalen der zwei photoempfindlichen Elemente des Photodetektors, gekennzeichnet durch einen ersten Addierer zum Erzeugen eines Summensignals der Ausgangssignale der photoempfindlichen Elemente des Photodetektors;
eine Phasenschieber-Schaltung zum Koinzidieren der Phase des Ausgangssignals des ersten Addierers mit der Phase des Ausgangssignals des Subtraktors; und
einen zweiten Addierer zum Erzeugen eines Summensignals aus den beiden Ausgangssignalen des ersten Addierers und des Subtraktors mit miteinander koinzidierender Phase, wobei das Ausgangssignal des zweiten Addierers ein wiedergegebenes Informationssignal ist.
Entsprechen einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Aufzeichnungsvorrichtung für optische Informationssignale zum Aufzeichnen eines Informationssignals an einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium mittels eines in geometrisch konkaver oder konvexer Gestaltung ausgebildeten Grübchens durch Bestrahlen eines Lichtflecks, der erhalten wird durch Kondensieren eines Lichtstrahls, der entsprechend dem Informationssignal intensitäts-moduliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungs-Vorrichtung umfaßt ein aus einem elektrooptischen Kristall hergestelltes Ablenkelement, um Licht symmetrisch in zwei Richtungen bezüglich der optischen Achse aufzuteilen, wobei das Ablenkelement sich innerhalb des Lichtpfades befindet und die Intensitätsverteilung eines Lichtstrahls ändert, um die Strahlbreite des Strahls entsprechend der Wellenlänge der Aufzeichnung zu verändern, wodurch die Grübchenbreite des Grübchens entsprechend der Wellenlänge der Aufzeichnung verändert wird.
Dieser Aspekt der Erfindung schafft auch ein Verfahren zum optischen Aufzeichnen eines Informationssignals an einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium in der Form einer koaxialen Spur aus geometrisch konkaven oder konvexen Grübchen durch Beleuchten des Informationssignal-Aufzeichnungsmediums mit einem Lichtfleck, der entsprechend dem aufzuzeichnenden Informationssignal kondensiert und modelliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen der örtlichen Raumfrequenz und der Grübchenbreite an einem Spurkreis der Grübchen der augenblicklichen Frequenz des Informationssignals entsprechend bestimmt wird durch Steuern der Intensitäts-Verteilung des Aufzeichnungs-Lichtstrahls in der Weise, daß die Grübchenbreite dann, wenn die örtliche Raumfrequenz der Grübchen in dem einen Spurkreis hoch ist, breiter ist als die Grübchenbreite, wenn die örtliche Raumfrequenz relativ niedrig ist, so daß die Breite der Grübchen, deren Länge im wesentlichen gleich der Hälfte der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge ist, größer als die Grübchenbreite ist, deren Länge im wesentlichen gleich der Hälfte der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge ist.
Das Ziel und die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leichter erkennbar aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungen, im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung genommen, in welcher:
Fig. 1A, 1B Darstellungen zum Beschreiben der Beziehung zwischen dem Durchmesser eines an ein übliches Informationssignal-Aufzeichnungsmedium angelegten Lichtflecks und der Grübchenbreite der daran befindlichen Grübchen sind;
Fig. 2A ein schematisches Schaubild ist, das eine übliche Wiedergabevorrichtung nach einem LV-System zeigt;
Fig. 2B den Umriß einer Anordnung einer üblichen Wiedergabevorrichtung nach einem Differentialsystem zeigt;
Fig. 3 ein graphisches Schaubild zeigt, das MTF bezogen auf die Periodenzeit zeigt;
Fig. 4 eine Darstellung zum Beschreiben der Beziehung zwischen Grübchen und Lichtfleck in dem Falle ist, daß die durch die Kurve a in Fig. 3 angezeigte MTF-Charakteristik durch eine Wiedergabevorrichtung nach dem LV-System gemäß Fig. 2A erhalten wird;
Fig. 5 eine Darstellung zum Beschreiben der Beziehung zwischen Grübchen und Lichtfleck bei dem Differentialsystem ist;
Fig. 6 eine Darstellung zum Beschreiben von Signalen ist, die entsprechend dem Differentialsystem von Grübchen wiedergegeben werden, welche sich durch unterschiedliche Aufzeichnungswellenlängen ergeben;
Fig. 7 eine Darstellung zum Beschreiben von entsprechend dem LV-System wiedergegebenen Signalen ist;
Fig. 8A und 8B Darstellungen sind zum Beschreiben von Lichtbrechung, die infolge eines Grübchens erzeugt wird;
Fig. 9A und 9B Darstellungen sind zum Beschreiben von Lichtbrechung, die an einem anderen Grübchen erzeugt wird;
Fig. 10A, 10B und 10C Schaubilder sind, die Draufsichten auf erfindungsgemäß ausgebildete Grübchen zeigen;
Fig. 11 ein Blockschaltbild ist, das eine optische Aufzeichnungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Aufzeichnen von Informationssignalen an einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium zeigt;
Fig. 12 eine perspektivische Darstellung zum Beschreiben von Polarisations-Richtungen ist, bezogen auf eine elektronische Blende und ein Polarisations-Prisma;
Fig. 13A und 13B Schaubilder sind, die die Gestaltung von Lichtflecken zeigen;
Fig. 14 die Charakteristik eines Tiefpaßfilters zeigt;
Fig. 15 ein Blockschaltbild ist, das eine Wiedergabevorrichtung für optische Informationssignale nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 16 eine teilweise Anordnung einer Wiedergabevorrichtung zum optischen Wiedergeben von Informationssignalen von einem Lichtdurchlaß-Aufzeichnungsmedium zeigt;
Fig. 17 ein Blockschaltbild ist, das eine Aufzeichnungsvorrichtung für optische Informationssignale nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 18A, 18B und 18C Darstellungen sind, um zu beschreiben, daß die Grübchenbreite von durch die Aufzeichnungsfigur nach Fig. 17 aufgezeichneten Grübchen sich entsprechend der Aufzeichnungs-Wellenlänge ändert;
Fig. 19A, 19B, 19C und 19D Schaubilder sind, die das Prinzip der Abmessungs-Veränderung der Grübchenbreite bei geteilten Lichtstrahlen zeigen;
Fig. 20 und 21 Schaubilder sind, die ein Ausführungsbeispiel des Ablenkelements der Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 17 zeigen;
Fig. 22 und 23 Schaubilder sind, die ein anderes Beispiel des Ablenkelements der Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 17 zeigen;
Fig. 24 ein Schaubild ist, das ein weiteres Beispiel des Ablenkelements der Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 17 zeigt;
Fig. 25 eine Darstellung einer Phasenplatte zum Beschreiben des Betriebs des Ablenkelements nach Fig. 24 ist; und
Fig. 26 eine Darstellung zum Beschreiben von durch das Ablenkelement nach Fig. 24 erhaltenen Energieverteilungen ist.
Vor der Beschreibung von Ausführungen der vorliegenden Erfindung wird zunächst eine weitere detaillierte Beschreibung der vorher erwähnten bekannten Wiedergabesysteme mit Bezug auf die Zeichnung gegeben für ein besseres Verständnis der Erfindung.
Ein allgemein weithin verwendetes optische Informationssignal-Wiedergabesystem ist das sog. LV-System, bei dem die Wiedergabe von Informationssignalen durch Aufbringen eines Lichtflecks auf eine mit aufgezeichneten Signalen versehene Fläche eines Informationssignal-Aufzeichnungsmedium ausgeführt wird, an welchem die Informationssignale unter Benutzung von mit geometrisch konkaven oder konvexen Gestaltungen ausgebildeten Grübchen aufgezeichnet sind. Das LV-System ist so ausgelegt, daß ein Lichtfleck mit einem Durchmesser, der eine größere Abmessung besitzt als die Grübchenbreite von in geometrisch konkaver oder konvexer Gestaltung ausgebildeten Grübchen, auf ein Informationssignal-Aufzeichnungsmedium aufgestrahlt wird, um die daraufaufgezeichneten Informationssignale wiederzugeben. Bei dem LV-System ist die Beziehung zwischen dem Durchmesser des auf das Informationssignal-Aufzeichnungsmedium aufgestrahlten Lichtflecks und der Breite der Grübchen in Fig. 1A, 1 gezeigt.
In Fig. 1A sind mit Bezugszeichen 2a, 2b, 2c bezeichnete Grübchen dargestellt mit Grübchenlängen, die jeweils gleich der Hälfte von verschiedenen Aufzeichnungs-Wellenlängen sind. Das Bezugszeichen W stellt die Grübchenbreite dar und das Bezugszeichen 1 bezeichnet Lichtflecke. Andererseits ist in Fig. 1B mit Bezugszeichen 2 ein Grübchen bezeichnet (ein Grübchen ist einfach mit 2 bezeichnet, falls es nicht erforderlich ist, ein Grübchen von anderen zu unterscheiden). Bezugszeichen W zeigt in gleicher Weise die Grübchenbreite und Bezugszeichen dh ist die Grübchentiefe (oder -höhe). Die Grübchentiefe (oder -höhe) dh beträgt im wesentlichen ein Viertel der Wellenlänge des daran anzulegenden Lichtes.
Bei dem LV-System wird, falls der Lichtfleck 1 sowohl auf das Grübchen wie auch auf die stehengebliebene Fläche in im wesentlichen gleichem Ausmaß aufgestrahlt wird, Reflexionslicht nullter Ordnung örtlich ein Minimum. Wenn andererseits die Gesamtheit des Lichtflecks 1 auf den Umgebungsbereich aufgestrahlt wird, wird das Reflexionslicht nullter Ordnung lokal maximal. Auch wenn der Lichtfleck 1 sowohl auf die Grübchenfläche wie auf die Umgebungsfläche aufgestrahlt wird, wird im Falle einer Beleuchtung eines gesamten Grübchens 2b mit dem Lichtfleck 1, wie in der Figur gezeigt, die Intensität des Reflexionslichts nullter Ordnung größer im Vergleich mit der Intensität des Reflexionslichts nullter Ordnung bei dem erwähnten Zustand, daß der Lichtfleck 1 in gleichem Anteil auf Grübchen und Umgebungsfläche aufgestrahlt wird.
Fig. 2A ist ein schematisches Schaubild, das eine Wiedergabevorrichtung nach dem LV-System zeigt. Die Wiedergabevorrichtung umfaßt einen Strahlteiler 3, eine Kondensorlinse 4, einen Photodetektor 6 und eine Ausgangsklemme 7. Bezugszeichen 5 zeigt ein Informationssignal-Aufzeichnungmedium (Platte). Licht von einer nicht gezeigten Lichtquelle wird durch die Kondensorlinse 4 nach Durchlaufen des Strahlteilers 3 kondensiert, wodurch ein mikroskopischer Lichtfleck 1 auf die Platte 5 aufgestrahlt wird.
Ein von der Platte 5 infolge des Lichtflecks 1 reflektierter Lichtstrahl fällt durch die Kondensorlinse 4 auf den Strahlteiler 3 und wird von dort zu dem Photodetektor 6 reflektiert. Der reflektierte Lichtstrahl wird photoelektrisch durch den Photodetektor 6 gewandelt und dessen Ausgangssignal wird der Ausgangsklemme 7 zugeleitet. Entsprechend der Lichtmenge, die von der Signalfläche der Platte 5 reflektiert wurde (gebrochenes Licht infolge des Grübchens der Signalfläche), wird, wie vorher beschrieben, das Reflexionslicht nullter Ordnung lokales Minimum sein, wenn der Fleck 1 sowohl auf ein Grübchen wie auf die umgebende Fläche mit im wesentlichen gleichen Anteilen aufgestrahlt wird, wie es bei dem Lichtfleck 1 der Fig. 1A der Fall ist, der das Grübchen 2c beleuchtet, während andererseits das Reflexionslicht nullter Ordnung ein lokales Maximum erreicht, wenn der Lichtfleck insgesamt auf der Umgebungsfläche auftrifft. Weiter wird, auch wenn der Lichtfleck sowohl auf das Grübchen wie auf die umgebende Fläche aufgestrahlt wird, das Reflexionslicht nullter Ordnung größer als im vorhergehenden örtlichen Minimalfall, wenn das Grübchen vollständig durch den Lichtfleck 1 bedeckt wird, wie im Falle des das Grübchen 2b in Fig. 1A beleuchtenden Lichtfleckes 1, und deswegen wird ein der Menge des resultierenden Lichtes entsprechendes Signal von dem Photodetektor 6 ausgegeben, wodurch die Wiedergabe der auf der Platte 5 aufgezeichneten Informationssignale ermöglicht wird.
Es ist bekannt, daß die Übertragungskapazität der Raumfrequenz (Modulations-Übertragungsfunktion = modulation transfer function MPF) bei Linsen durch eine Kurve a in Fig. 3 angezeigt ist. Wenn eine Verteilung, die eine Reflexionsfläche c mit einer Breite umfaßt, die größer als der Durchmesser des Lichtflecks 1 ist, und eine nichtreflektierende Fläche d, wie in Fig. 4 gezeigt, durch eine Wiedergabevorrichtung nach dem LV-System nach Fig. 2A gelesen wird, entspricht die MTF dem Ansprechverhalten der MTF-Kurve a nach Fig. 3. Fig. 3 zeigt die Tatsache, daß dann, wenn die Periode einer Anordnungsverteilung der Reflexionsflächen dargestellt wird unter Benutzung der Wellenlänge λ des Lichtes und der numerischen Apertur NA, MTF Null ist, d. h. das Reproduktionssignal nicht vorhanden ist, wenn die Periode des Reflexionsflächen-Anordnungsmusters λ (2NA) ist.
Wenn weiter ein Lichtfleck mit einem Durchmesser, der eine größere Abmessung als die Breite von in geometrisch konkaver oder konvexer Gestaltung ausgebildeten Grübchen hat, auf die Signalaufzeichnungsfläche eines Informationssignal-Aufzeichnungsmediums ausgestrahlt wird, um die Informationssignale davon wiederzugeben, wird, auch wenn MTF die Kurve a in Fig. 3 nicht einhält, wenn NA/λ klein ist, die MTF eine Kurve annehmen, die dieser Kurve insgesamt ähnlich ist. Bei dem vorher erwähnten LV-System wird das Informationssignal bis zu einer Raumfrequenz aufgezeichnet, die in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, und die Raumfrequenz ist annähernd 1,4 in Einheiten von NA/λ ausgedrückt, wenn die numerische Apertur NA der Kondensorlinse 0,5 und die Wellenlänge λ des Lichtes beispielsweise 780 nm beträgt.
Fig. 2B zeigt den Umriß einer Anordnung einer Wiedergabevorrichtung nach dem Differentialsystem, wie es im einzelnen in "RCA REVIEW" (Mai 1978, Band 39, Nr. 1) beschrieben ist. Die Wiedergabevorrichtung nach dem Differentialsystem enthält einen Strahlteiler 3, eine Kondensorlinse 4, einen Photodetektor 9 mit zwei photoempfindlichen Elementen, die jeweils vor- und hintereinander (der Reihe nach) in der Vorschub- (Bewegungs-) Richtung des Lichtflecks angeordnet sind, um diesen zweizuteilen, einen Subtraktor 10 und eine Ausgangsklemme 11. Das Bezugszeichen 8 bezieht sich auf ein Informationssignal-Aufzeichnungsmedium (Platte). Licht von einer nicht dargestellten Lichtquelle wird durch die Kondensorlinse 4 kondensiert, nachdem es den Strahlenteiler 3 durchlaufen hat, wodurch ein mikroskopischer Lichtfleck 1 auf die Platte 8 gerichtet wird. Das von der Platte 8 infolge des Aufstrahlens des Lichtflecks 1 reflektierte Licht fällt durch die Kondensorlinse 4 auf den Strahlenteiler 3 und wird dann zu den Photodetektoren 9 reflektiert. Das reflektierte Licht wird in den beiden photoempfindlichen Elementen photoelektrisch gewandelt, die Ausgangssignale der beiden photoempfindlichen Elemente werden in dem Subtraktor 10 voneinander abgezogen und das Ausgangssignal des Subtraktors 10 wird der Ausgangsklemme 11 zugeführt.
Bei der in Fig. 2B gezeigten Wiedergabevorrichtung nach dem Differentialsystem ist, wie durch eine Kurve b in Fig. 3 angegeben, ist MTV höher im Ansprechen im Vergleich mit der Kurve a, wenn die Periode sich in der Umgebung von 1 befindet und andererseits niedriger bei anderen Perioden als der in der Umgebung von 1. Jedoch wird entsprechend der vorerwähnten Literatur, die sich auf das Differentialsystem bezieht, geschrieben, daß ein Wiedergabesignal mit C/N = 60 dB (BW 30 kHz) erzielt werden kann, wenn das Signal an der Position wiedergegeben wird, die CED entspricht, wie in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie angezeigt.
Bei einem System zum Erzielen eines Wiedergabesignals durch Subtraktion von zwei Signalen, wie bei der in Fig. 2B gezeigten Wiedergabevorrichtung nach dem Differentialsystem, ist der Grund, warum es möglich ist, ein gutes Wiedergabesignal unabhängig von niedriger MTF zu erhalten, darin zu suchen, daß das optische Rauschen infolge einer Lichtquelle wie einem Halbleiterlaser durch das Subtrahieren der Signale beseitigt wird.
Das erwähnte Differentialsystem ist auch geeignet in dem Fall, daß die Wiedergabe eines Informationssignals von einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium mit einer Anordnungs- Verteilung von Grübchen ausgeführt wird mit einer Breite mit größerer Abmessung als der Durchmesser des Lichtflecks 1, wie in Fig. 5 gezeigt. Fig. 6 zeigt das Ansprechverhalten bezüglich der Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ und des charakteristischen Fleck-Wertes (λ/a), wobei a = NA, wenn die der optischen Wegdifferenz entsprechende Phasendifferenz bei Hin- und Hergang infolge der Ungleichheit π/2 ist. Bei dem Differentialsystem wird, wenn die Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ groß ist, d. h. wenn λ/aΛ klein ist, die das Ansprechverhalten darstellende Wellenform scharf. Das bedeutet, daß das Differentialsystem grundsätzlich zur Wiedergabe geeignet ist bei Grübchen mit einer großen Breite und in dem Fall, daß die Aufzeichnungs-Wellenlänge kurz ist.
Wenn jedoch die Informationssignale von einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium wiedergegeben werden mit einer Anordnungsverteilung von Grübchen, bei der die Grübchenbreite eine größere Abmessung hat als der Durchmesser des Lichtflecks 1, unter Benutzung der Wiedergabeanordnung, die wie in Fig. 2B gezeigt ausgelegt ist, tritt, wie sich aus Fig. 7 ergibt, die Reaktion nur an den Kantenabschnitten des Grübchens auf, und es ist so unmöglich, die Wiedergabe in Hinblick auf die konkaven und konvexen Ausgestaltungen auszuführen.
Fig. 8A und 8B sind Darstellungen zur Beschreibung des Zustandes des gebrochenen Lichtes, das durch ein Grübchen 12 mit einer Grübchenbreite erzeugt wird, durch welche ein gutes Wiedergabesignal durch die Wiedergabevorrichtung nach dem Differentialsystem erhalten werden kann, oder das eine größere Abmessung als der Durchmesser des Lichtflecks 1 besitzt. Von diesen Figuren zeigt Fig. 8A den Zustand, daß die Mitte des Lichtflecks 1 auf eine Kante des Grübchens 12 aufgesetzt ist, und der Lichtfleck 1 dadurch zweigeteilt wird. Andererseits zeigt Fig. 8B die Beziehung zwischen einer Verteilung f des gebrochenen Lichtes, das erzeugt wird, wenn der Lichtfleck 1 zweigeteilt wird durch die linke Seite des Grübchens 12 und die Apertur e einer Kondensorlinse. Dem durch Schrägschraffierung dargestellten Anteil entsprechendes Licht in der Zeichnung tritt durch die Kondensorlinse hindurch und erreicht den Photodetektor 9, und deswegen fällt das Licht nur auf ein photoempfindliches Element des Photodetektors 9 auf, der durch eine Linie g unterteilt ist, und das Ausgangssignal des Subtraktors 10 entspricht dem Informationssignal an der linken Kante des Grübchens 12. Damit kann das Differentialsystem für eine Platte benutzt werden mit Grübchen, durch welche der Lichtfleck 1 zweigeteilt wird.
Fig. 9A und 9B sind Darstellungen zum Beschreiben des Zustandes des gebrochenen Lichtes, das infolge eines Grübchens 2 mit einer Grübchenbreite erzeugt wird, durch welche keine gute Wiedergabe mit einer Wiedergabevorrichtung nach dem Differentialsystem erzielt werden kann oder das eine kleinere Abmessung hat als der Durchmesser des Lichtflecks 1. Fig. 9A zeigt den Zustand, daß die Mitte des Lichtflecks auf eine Kante des Grübchens 2 aufgestrahlt wird und Fig. 9B die Beziehung zwischen der Verteilung (eine Anzahl von durch gestrichelte Linien angezeigten Kreisen, die jeweils durch verschiedene Teile der Kante beeinflußt werden) des gebrochenen Lichtes, das erzeugt wird, wenn der Lichtfleck 1 auf die Linie Seitenkante des Grübchens 2 gesetzt wird, wie in Fig. 9A, und der Apertur e der Kondensorlinse.
Wenn das Zentrum des Lichtflecks 1 an einer Kante eines Grübchens mit einer Grübchenbreite sitzt, die kleinere Abmessung als der Durchmesser des Lichtflecks 1 hat, wird auch dann, wenn die Tiefe (oder Höhe) des Grübchens 2 λ/8 beträgt, das ein zur Erzeugung der vorgespannten Brechung geeigneter Wert ist, nicht linear durch die Kante des Grübchens geteilt, so daß sich die in Fig. 9B gezeigte Verteilung ergibt. Nur Licht, das dem schrägschraffierten Anteil der Zeichnung entspricht, erreicht den Photodetektor 9 nach Durchlaufen der Kondensorlinse. Das Licht trifft auf beide photoempfindliche Elemente des Photodetektors 9 auf, die voneinander an der Linie g getrennt sind, und deswegen kann kein gutes Wiedergabesignal von dem Grübchen 2 durch den Subtraktor 10 erhalten werden. Damit ist das Differentialsystem nicht geeignet, Informationssignale von einer Platte wie einer Platte im LV-System auszulesen mit einem Grübchen, durch das der Lichtfleck 1 nicht zweigeteilt werden kann.
Die Merkmale des vorher erwähnten LV-Systems und des Differentialsystems sind in der nachfolgenden Tabelle (1) gezeigt. TABELLE 1 LV-System Differentialsystem Grübchenbreite kleiner als Lichtfleckdurchmesser (etwa 1/3) größer optimale Wellenlänge Vorteile gute Tiefband-Wiedergabe gutes Hochband-C/N (1,3faches C/N von LV-System) Tastverhältnismodulation verwendbar hohe Empfindlichkeit im Mittelband Nachteile schlechte Hochband-Charakteristik nicht
Wie sich aus der detaillierten Beschreibung bei den Verfahren nach dem Stand der Technik ergibt, haben das LV-System und das Differentialsystem jeweilige Vorteile und Nachteile. Eine Informationssignal-Aufzeichnungsvorrichtung zu schaffen, die nur die Vorteile der beiden Systeme besitzt, hieße, eine Informationssignal-Aufzeichnungsvorrichtung zu schaffen, die eine höhere Dichte ermöglicht. Es ist jedoch schwierig, ein Informationssignal-Aufzeichnungsmedium zu bekommen mit den Vorteilen der beiden Systeme, da ein großer Unterschied in der Oberflächengestaltung der Grübchen bei den beiden Systemen und weiter ein Unterschied zwischen den Charakteristiken der beiden Systeme besteht, wie mit Bezug auf die Zeichnung erläutert wurde.
Nachstehend wird ein Informationssignal-Aufzeichnungsmedium nach der vorliegenden Erfindung im einzelnen mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben.
Fig. 10A, 10B und 10C sind Schaubilder, die jeweils eine Draufsicht auf Grübchen zeigen, die in geometrisch konkaver oder konvexer Konfiguration ausgebildet sind, sowie einen darauf aufgestrahlten Lichtfleck 1. Von diesen Figuren ist Fig. 10A eine Draufsicht, die Grübchen P zeigt unter den Grübchen, die auf einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium entsprechend Informationssignalen aufgezeichnet sind, die jeweils eine Grübchenlänge im wesentlichen gleich der Hälfte der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ haben, Fig. 10B ist eine Draufsicht, die Grübchen Ps zeigt mit jeweils einer Grübchenlänge im wesentlichen gleich der Hälfte der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs und Fig. 10C ist eine Draufsicht, die Grübchen Pm zeigt mit einer Grübchenlänge, die zwischen der Grübchenlänge mit im wesentlichen gleich der Hälfte der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ und der Grübchenlänge mit im wesentlichen gleich der Hälfte der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs ist, z. B. mit im wesentlichen gleich einer halben Aufzeichnungs-Wellenlänge Λm (Λ > Λm > Λs).
Bei der Beschreibung dieser Ausführung wird bei der Darlegung der Grübchenlänge bezüglich der Aufzeichnungs-Wellenlänge nicht gesagt, daß sie genau gleich der Hälfte der Aufzeichnungs-Wellenlänge ist, sondern es wird so ausgedrückt, daß sie im wesentlichen gleich der Hälfte der Aufzeichnungs- Wellenlänge ist. Der Grund für den Gebrauch des Wortes "im wesentlichen" liegt darin, daß die Grübchenlänge geringfügig von der Hälfte der Aufzeichnungs-Wellenlänge abweichen kann, beispielsweise wegen Anwendung einer Tastverhältnis-Modulation oder wegen Abweichungen bei den Platten-Herstellbedingungen.
Das Grübchen P der Fig. 10A mit der Grübchenlänge entsprechend der Hälfte der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ unter den auf einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Grübchen wird so festgesetzt, daß es eine erste Bitbreite W1 besitzt, deren Abmessung kleiner als der Durchmesser d des Lichtflecks 1 ist. Wenn der Durchmesser d des Lichtflecks 1 gegeben ist durch d = 0,82 λ/NA, wobei λ die Wellenlänge des Lichtes und NA die numerische Apertur einer den Lichtfleck ausbildenden Linse ist, wird bevorzugt, daß z. B. die erste Bitbreite W1 im wesentlichen auf ein Drittel des Durchmessers d des Lichtflecks 1 festgesetzt wird.
Das Grübchen Ps der Fig. 10B mit einer Bitlänge, die der Hälfte der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs entspricht, unter denen an einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Grübchen, wird so festgesetzt, daß es eine zweite Bitbreite W2 mit größerer Abmessung als der Bitbreite W1 besitzt. Wenn der Durchmesser d des Lichtflecks 1 gegeben ist durch d = 0,82 λ/NA, wobei λ die Lichtwellenlänge und NA die numerische Apertur einer den Lichtfleck ausbildenden Linse ist, wird bevorzugt, daß beispielsweise die zweite Grübchenbreite W2 im wesentlichen gleich dem Durchmesser d des Lichtflecks 1 gesetzt wird.
Das Grübchen Pm der Fig. 10C mit einer Bitlänge zwischen der Grübchenlänge entsprechend im wesentlichen der Hälfte der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ und der Bitlänge, die im wesentlichen der Hälfte der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs entspricht, so daß eine derartige Bitlänge im wesentlichen der Hälfte der Aufzeichnungs-Wellenlänge Λm entspricht (Λ > Λm > Λs), wird so festgesetzt, daß es eine Grübchenbreite besitzt, die gleich der Breite eines Grübchens mit einer geringeren Grübchenlänge als der Grübchenlänge des Grübchens Pm ist oder wird so festgesetzt, daß es eine Grübchenbreite geringer als die Grübchenbreite eines Grübchens besitzt mit einer Grübchenlänge, die kürzer als die Grübchenlänge des Grübchens Pm ist.
Bei einem Verfahren zum Festsetzen der Grübchenbreite mit einer Grübchenlänge zwischen der im wesentlichen der Hälfte der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λe entsprechenden Grübchenlänge und der im wesentlichen der Hälfte der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs entsprechenden Grübchenlänge ist, wird die Grübchenbreite W3 kontinuierlich variiert zwischen der ersten Grübchenbreite W1 (minimale Grübchenbreite) und der zweiten Grübchenbreite W2 (maximale Grübchenbreite), so daß sie umgekehrt proportional der Grübchenlänge ist. Bei einem anderen Verfahren werden die Aufzeichnungs- Wellenlängen zwischen der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ und der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs in eine Vielzahl von Gruppen entsprechend der Größe der Wellenlänge unterteilt und jede Grübchenbreite zwischen der ersten Grübchenbreite W1 (minimale Grübchenbreite) und der zweiten Grübchenbreite W2 (maximale Grübchenbreite) wird so festgesetzt, daß sie jeweils jeder einer Vielzahl von Gruppen entspricht, so daß die Grübchenbreite W3 so verändert wird, daß sie jeweils einer aus der Vielzahl von Gruppen entspricht.
Die Tiefe (oder Höhe) der Grübchen am Informationssignal-Aufzeichnungsmedium nach der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt auf einen mittleren Wert, d. h. etwa λ/5,3 zwischen dem optimalen Wert λ/4 der Grübchentiefe (oder -höhe) im LV- System und dem optimalen Wert λ/8 der Grübchentiefe (oder -höhe) im Differentialsystem festgesetzt.
So werden bei einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium nach der vorliegenden Erfindung Informationssignale unter Benutzung von Grübchen aufgezeichnet, deren Grübchenbreite entsprechend der Aufzeichnungs-Wellenlänge geändert wird und die Breite eines Grübchens im Bereich langer Aufzeichnungs- Wellenlängen wird auf ein Drittel (1/3) des Durchmessers des Lichtflecks gesetzt und der Modulationsgrad infolge der Brechung an dem Grübchen wird maximal bezüglich der Grübchenbreite, was zum Erhalten von gut wiederzugebenden Signalen führt. Andererseits wird die Breite eines Grübchens in dem Bereich kurzer Aufzeichnungs-Wellenlängen so festgesetzt, daß sie im wesentlichen gleich der Abmessung des Durchmessers des Lichtflecks ist, und deswegen wird der Modulationsgrad infolge der Brechung bezüglich der Apertur der Kondensatorlinse erhöht, da der Brechungseffekt in der Richtung, in der die Grübchen angeordnet sind, groß wird, und weiter ist es möglich, ausgezeichnete Signale in dem Differentialsystem aus zugeben unter Benutzung der Ausgangssignale von den zwei photoempfindlichen Elementen, die in Bitanordnungsrichtung unterteilt sind.
Weiter wird nachfolgend eine Beschreibung gegeben bezüglich eines Beispiels von Aufzeichnungs-Vorrichtungen für das erfindungsgemäße Informationssignal-Aufzeichnungsmedium, bei dem Informationssignale durch Grübchen aufgezeichnet werden, deren Grübchenbreite entsprechend der Aufzeichnungs-Wellenlänge verändert wird.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, das eine Informationssignal-Aufzeichnungs-Vorrichtung zeigt. In Fig. 11 ist mit Bezugszeichen 13 ein Argonlaser mit kurzer Wellenlänge für das Aufzeichnen dargestellt. Von dem Argonlaser 13 ausgesendetes Laserlicht fällt auf einen elektrooptischen Lichtmodulator 14 (der nachfolgend als EO-Modulator bezeichnet wird), der wiederum die Intensitäts-Modulierung des Laserlichtes entsprechend einem von einem Aufzeichnungssignal-Generator 16 zugeführten Signal ausführt und S-polarisiertes Licht mit einem elektrischen Feldvektor senkrecht zur Zeichenpapierfläche an eine elektronische Blende 15 aussendet. Als elektronische Blende 15 ist ein Mittel benutzt, das in Abhängigkeit vom angelegten elektrischen Feld zur Erzeugung von Doppelbrechung ausgelegt ist. Beispielsweise können Mittel, die den Kerr-Effekt von isotropen Substanzen, den Kerr-Effekt von Kristallen oder den Faraday-Effekt benutzen, dafür eingesetzt werden.
Die elektronische Blende 15 erhält ein Signal von dem Aufzeichnungssignal-Generator 16 durch ein Tiefpaßfilter 17, einen Vollwellen-Gleichrichter 83 und eine Glättungsschaltung 84 und erzeugt dadurch Doppelbrechung proportional zur Größe des elektrischen Feldes der durch das Tiefpaßfilter 17 zugeführten Signalspannung. Die Doppelbrechung verursacht eine Variation der Phase des Lichtes, das wiederum davon emittiert wird und ein Polarisationsprisma 18 erreicht. Das Polarisationsprisma 18 läßt S-polarisiertes Licht nach oben reflektieren und P-polarisiertes Licht durchgehen.
Fig. 12 ist eine perspektivische Darstellung zum Beschreiben der Polarisationsrichtungen bezüglich der elektronischen Blende 15 und des Polarisationsprismas 18. In der Figur stellen Bezugszeichen 15a und 15b Elektroden dar und Bezugszeichen c bezeichnet zur Ansteuerung benutzte elektrische Drähte. Die Richtung des elektrischen Feldes in der elektronischen Blende 15 stellt einen Winkel von 45º bezüglich des S-polarisierten Lichtes dar, und so ergibt die Hauptachse infolge des elektrischen Feldes 45º.
Wenn in der elektronischen Blende 15 die Phasendifferenz infolge der Doppelbrechung proportional zur Größe des elektrischen Feldes δ ist, wird die Intensität Is des durch das Polarisationsprisma 18 nach oben reflektierte S-polarisierten Lichtes gegeben durch
Is = 1 - sin²(δ/2) (1)
Andererseits ist die Intensität Ip des durch das Polarisationsprisma 18 hindurchtretenden P-polarisierten Lichtes gegeben durch
Ip = sin²(δ/2) (2)
Die Beziehung zwischen der Größe des elektrischen Feldes und der Größe der Doppelbrechung hängt von der Art der elektronischen Blende und der Art des Doppelbrechungs-Materials ab.
Da die elektronische Blende 15 die Phasendifferenz δ proportional zur Größe des elektrischen Feldes des Laserlichts schafft, wird das, wie in Gleichung (1) gezeigt, durch die Phasendifferenz δ bestimmte S-polarisierte Licht nach oben durch das Polarisationsprisma 18 reflektiert und geht zu einem optischen Pfad weiter. Das durch die Gleichung (2) repräsentierte P-polarisierte Licht durchläuft das Polarisationsprisma 18 und geht auf einen anderen optischen Weg.
Nach Fig. 11 wird das nach oben durch das Polarisationsprisma 18 reflektiert S-polarisierte Licht durch ein rechtwinkliges Prisma 19 reflektiert, bevor es um einen sehr kleinen Winkel bezüglich einer Richtung durch Einwirken von Zylinderlinsen 21, 22 divergiert wird und dann auf ein Polarisationsprisma 23 auffällt nach Reflexion durch ein rechtwinkliges Prisma, und es erreicht weiter ein rechtwinkliges Prisma 24 nach Reflexion durch das Polarisationsprisma 23. Andererseits fällt P-polarisiertes Licht, das das Polarisationsprisma 18 durchlaufen hat, auf das Polarisationsprisma 23 auf und erreicht dann das rechtwinklige Prisma 24 nach Durchtritt durch das Polarisationsprisma 23.
Das S-polarisierte Licht und das P-polarisierte Licht, die auf das rechtwinklige Prisma 24 auftreffen, werden dadurch reflektiert und ereichen einen Strahldehner 25. Nach Dehnung in diesem werden die Lichtstrahlen einer Kondensorlinse 26 zugeführt, wodurch ein mikroskopischer Lichtfleck an einer empfindlichen Materialschicht einer Aufzeichnungsplatte 28 gebildet wird. Mit 27 ist ein Betätiger einer automatischen Fokussierungs-Vorrichtung dargestellt und mit 29 ein Drehantriebs-Gerät für die Aufzeichnungsplatte 28.
Fig. 13A zeigt einen Lichtfleck mit kreisförmigem Querschnitt, der auf der Aufzeichnungsplatte 28 mit dem P-polarisierten Licht gebildet wird, das durch die Polarisationsprismen 18 und 23 hindurchgelassen, durch eine Kondensorlinse 26 kondensiert wird, und Fig. 13B zeigt einen Lichtfleck mit elliptischem Querschnitt, der auf der Aufzeichnungsplatte 28 mit dem S-polarisierten Licht gebildet wird, das durch das Polarisationsprisma 18, das rechtwinklige Prisma 19, die Zylinderlinsen 21, 22, das rechtwinklige Prisma 20 und das Polarisationsprisma 23 hindurchgeleitet, durch die Kondensorlinse 26 kondensiert wird.
Wenn ein Signal durch das Tiefpaßfilter 17 mit einer Frequenz hindurchtritt, die so eingestellt ist, daß das Licht eine 180º-Phasendifferenz ergibt infolge der Doppelbrechung, die sich aus der Zuführung zu der elektronischen Blende 15 ergibt, und wenn die Charakteristik des Tiefpaßfilters 17 so bestimmt ist, wie in Fig. 14 gezeigt, daß die Grenzfrequenz fo im Bereich der Frequenzen f1 bis f2 liegt, wird die Phase des durch den elektronischen Verschluß 15 hindurchtretenden Lichtes um 1800 verschoben in Reaktion auf Signale mit Frequenzen zwischen f1 und f2 unter den durch das Tiefpaßfilter 17 hindurchgelassenen Informationssignalen, die der elektronischen Blende 15 zugeführt werden, und aus diesem Grund wird das S-polarisierte Licht Is = 0 und das P-polarisierte Licht wird Ip = 1. Damit wird das aus der elektronischen Blende 15 austretende P-polarisierte Licht Ip von dem Polarisationsprisma 18 durch das Polarisationsprisma 23, das rechtwinklige Prisma 24 und den Strahlenteiler 25 zu der Kondensorlinse 26 geleitet, wodurch ein kreisförmiger Lichtfleck, wie in Fig. 13A gezeigt, auf der Aufzeichnungsplatte 28 gebildet wird.
Wenn weiter die Frequenz des Informationssignals höher als fo ist, wird die Spannung des durch das Tiefpaßfilter 17 hindurchtretenden Signals vermindert und deswegen wird die Phasendrehung des Lichtes durch die elektronische Blende 15 kleiner als 180º. Wenn die Reaktion des Tiefpaßfilters 17 bei der Frequenz f2 gegenüber dem Durchlaßband -20 dB ist, ergibt sich die dem Licht bei der Frequenz f2 mitgeteilte Phasenverschiebung δ zu δ = πT/10 und das S-polarisierte Licht Is ergibt sich mit Is = 0,98.
Das von der elektronischen Blende 15 in diesem Zustand emittierte S-polarisierte Licht Is wird durch das Polarisationsprisma 18, die Zylinderlinsen 21, 22, das rechtwinklige Prisma 20, das Polarisationsprisma 23, das rechtwinklige Prisma 24 und die Strahlenteiler 25 zu der Kondensorlinse 26 geleitet und durch die Kondensorlinse 26 so kondensiert, daß ein im wesentlichen elliptischer Lichtfleck, wie in Fig. 13B gezeigt, auf der Aufzeichnungsplatte 28 gebildet wird. Bei dem eben erwähnten Beispiel wird das von der elektronischen Blende 15 emittierte P-polarisierte Licht Ip = 0,02 durch das Polarisationsprisma 18, das Polarisationsprisma 23, das rechtwinklige Prisma 24 und den Strahlenteiler 25 zu der Kondensorlinse 26 geleitet und der kreisförmige Lichtfleck, wie in Fig. 13A gezeigt, wird auf der Aufzeichnungsplatte 28 ausgebildet, um so dem elliptischen Lichtfleck von dem S-polarisierten Licht überlagert zu werden.
Damit ist es bei Benutzung der Aufzeichnungs-Vorrichtung, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist, möglich, wie in Fig. 10A, 10B und 10C gezeigt, die Grübchenbreite W1 des Grübchens P in Reaktion auf ein Informationssignal zu bilden, das die längste Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ erzeugt, die Grübchenbreite W2 des Grübchens Ps in Reaktion auf ein Informationssignal, das die kürzeste Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs erzeugt und die Grübchenbreite W3 des Grübchens Pm in Reaktion auf ein Informationssignal, das eine Aufzeichnungs-Wellenlänge Λm erzeugt, die zwischen der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ und der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs liegt.
Es wird bevorzugt, die Grübchenbreite W2 des Grübchens Ps infolge des Informationssignals, das die kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs erzeugt, wie in Fig 10B gezeigt, im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Lichtflecks 1 zu machen, und das deswegen, weil das Übersprechen zwischen benachbarten Aufzeichnungsspuren zunimmt, wenn die Grübchenbreite unnötig groß gemacht wird. Weiter nimmt das Grübchen Pm, das durch das Informationssignal entsteht, welches die Aufzeichnungs-Wellenlänge Λm zwischen der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ und der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs ergibt, die Durchschnittsbreite ein zwischen dem Grübchen P infolge des Informationssignals, das die längste Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ ergibt und dem Grübchen Ps, das durch das Informationssignal entsteht, das die kürzeste Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs ergibt. Die sich ergebende Grübchenbreite wird ein klein wenig schmäler, da die Intensitätswerte an beiden Enden des Grübchens kleiner sind, als es dem Aufzeichnungs-Schwellwert entspricht.
Durch bekannte Herstellverfahren wird aufgrund der Aufzeichnungsplatte 28, auf der Informationssignale mittels der in Fig. 11 gezeigten Aufzeichnungsvorrichtung aufgezeichnet wurden, ein Stempel hergestellt, und eine transparent Kunststoff-Nachbildung wird entsprechend dem hergestellten Stempel gefertigt. Es ist möglich, eine Anzahl von Informationssignal-Aufzeichnungsmedien zu erzeugen durch Anbringen eines metallisierten Reflexionsfilmes an der Signalfläche der Replik.
Die Anordnung, bei der der metallische Reflexionsfilm nicht an der Signalfläche der Replik angebracht ist, ergibt Informationssignal-Aufzeichnungsmedien vom Lichtdurchlaß-Typ. Jedoch sind die optimalen Werte der Grübchentiefe beim Lichtdurchlaß-Typ und beim Lichtreflexions-Typ voneinander verschieden. Weiter hängt die Grübchentiefe (oder -höhe) der Aufzeichnungsplatte 28 von der Dicke eines bei der Aufzeichnung benutzten photoempfindlichen Filmes ab. Da zusätzlich die Breite der Grübchen des Informationssignal-Aufzeichnungsmediums nach der vorliegenden Erfindung sich vergrößert, wenn sich die Aufzeichnungs-Wellenlänge verkürzt, ist es angemessen, die Leistung der Ansteuerquelle des EO-Modulators 14 in Fig. 11 im Hochfrequenzband zu erhöhen.
Weiter wird nachfolgend eine Beschreibung gegeben im Hinblick auf eine Wiedergabe-Vorrichtung zum Wiedergeben von Informationssignalen von dem erfindungsgemäßen Informationssignal-Aufzeichnungsmedium.
Fig. 15 ist ein Blockschaltbild, das eine Wiedergabe-Vorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 15 ist eine Halbleiter-Laserlichtquelle 31, eine Kollimator-Linse 32, ein Strahlteiler 33 und eine Kondensorlinse 34 zur Ausbildung eines Leseflecks gezeigt. Auf einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium 30 (Platte 30) aufgezeichnete Informationssignale werden von der ebenen Flächenseite eines transparenten Kunststoffes her abgelesen.
Es ist bei 35 ein Photodetektor zum Empfang von reflektiertem Licht von der Platte 30 und zum Wandeln desselben in ein elektrisches Signal gezeigt. Der Photodetektor 35 besitzt zwei photoempfindliche Elemente, die jeweils (der Reihe nach) vorne bzw. hinten in der Lichtfleck-Vorschub-(Bewegungs-)Richtung angeordnet sind, um so den Lichtfleck zweizuteilen. Bezugszeichen 36 ist ein Subtraktor, Bezugszeichen 37 und 38 sind Addierer, Bezugszeichen 39 ein Hochpaßfilter, Bezugszeichen 40 stellt eine Phasenschieber-Schaltung dar und Bezugszeichen 41 ist eine Ausgangsklemme.
Bei der in Fig. 15 gezeigten Wiedergabevorrichtung wird von dem Halbleiterlaser 31 emittiertes Laserlicht durch die Kollimatorlinse 32 kollimiert und fällt dann durch den Strahlteiler 33 auf die Kondensorlinse 34. Das auf die Kondensorlinse 34 auftreffende Licht wird auf die Signalfläche der Platte 30 in Form eines mikroskopischen Flecks aufgestrahlt.
Das von der Signalfläche der Platte 30 reflektierte Licht wird durch die zwei photoempfindlichen Elemente durch die Kondensorlinse 34 und den Strahlteiler 33 aufgenommen. Die Ausgangssignale der beiden photoempfindlichen Elemente des Photodetektors 35 werden durch den Addierer 37 addiert und dann als ein Eingangssignal an den Addierer 38 angelegt. Die Ausgangssignale der beiden photoempfindlichen Elemente werden auch einem Subtraktor 36 zugeführt, in welchem die Subtraktion der Ausgangssignale der beiden photoempfindlichen Elemente ausgeführt wird, um ein Subtraktionssignal zu erhalten, das wiederum dem Hochpaßfilter 39 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Hochpaßfilters 39 wird durch die Phasenschieberschaltung 40 dem Addierer 38 als das andere Eingangssignal zugeführt.
Da das Ausgangssignal des Addierers 37 der Wiedergabeschaltung nach Fig. 15 den Signalen entspricht, die in den beiden photoempfindlichen Elementen durch photoelektrische Wandlung des reflektierten Lichtes von der Signalfläche der Platte 30 gewonnen wurden, die durch die Kondensorlinse 34 und durch den Strahlteiler 33 zu dem Photodetektor 35 geschickt wurden, entspricht das Ausgangssignal dem Ausgangssignal der Wiedergabevorrichtung nach dem LV-System, wie sie mit Bezug auf Fig. 2A beschrieben wurde, und deshalb ergibt das Ausgangssignal des Addierers 37 der Vorrichtung nach Fig. 15 eine gute Wiedergabe der Niederfrequenzband-Signalkomponente des aufgezeichneten Signals, wie durch die Kurve a in Fig. 3 angezeigt.
Da die Grübchenbreite W1 des Grübchens P , das durch das die längste Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ erzeugende Informationssignal verursacht wurde, die Grübchenbreite W2 des Grübchens Ps, das durch das die kürzeste Aufzeichnungs-Wellenlänge As erzeugende Informationssignal verursacht wurde und die Grübchenbreite W3 des Grübchens Pm, das durch das Informationssignal verursacht wurde, das die Aufzeichnungs-Wellenlänge Λm zwischen der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ und der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs erzeugt, entsprechend der Aufzeichnungs-Wellenlänge in ihren Abmessungen geändert werden, wie in Fig. 10A, 10B und 10C gezeigt, auch wenn die Aufzeichnungs-Wellenlänge kurz wird, ist es bei dem erfindungsgemäßen Informationssignal-Aufzeichnungsmedium möglich, daß die Grübchenfläche bezüglich des Lichtflecks zum Auslesen des Informationssignals gleichartig der Grübchenfläche bei langer Aufzeichnungs-Wellenlänge gemacht wird und es ist deswegen möglich, einen Brechungseffekt (die Brechungsrichtung ist umgekehrt) im Falle von kurzen Aufzeichnungs-Wellenlängen wie auch im Falle von langen Aufzeichnungs-Wellenlängen zu erhalten, so daß sich ein gutes Ansprechverhalten bis zu hohen Frequenzen ergibt.
Da die Grübchenbreite W des Grübchens im LV-System, wie es mit Bezug auf Fig. 1A und 1B beschrieben wurde, unabhängig von der Größe der Aufzeichnungs-Wellenlänge konstant ist, fällt die Intensität des durch das Grübchen gebrochenen Lichtes ab, wenn die Wellenlänge kurz ist, im Vergleich zu dem Fall, daß eine große Wellenlänge vorliegt. Deshalb wird der von dem Grübchen herrührende Modulationsgrad verringert, wenn die Aufzeichnungs-Wellenlänge kurz ist. Andererseits wird bei dem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium nach der vorliegenden Erfindung, wie sich aus Fig. 10A, 10B und 10C ergibt, da die Grübchenfläche dann, wenn die Aufzeichnungs- Wellenlänge kurz wird, durch Erhöhen der Grübchenbreite erhöht wird, der Modulationsgrad auf hohem Wert gehalten und die Aufzeichnung und die Wiedergabe von Hochfrequenzsignal- Komponenten kann auch bei kurzer Aufzeichnungs-Wellenlänge gut durchgeführt werden.
Da das Ausgangssignal des Subtraktors 36 der Wiedergabe- Schaltung nach Fig. 15 das Differenzsignal der in den beiden photoempfindlichen Elementen durch photoelektrische Wandlung des reflektierten Lichts von der Signalfläche der Platte 30 erhaltenen Signale ist, welches reflektierte Licht durch die Kondensorlinse 34 und den Strahlteiler 33 zu dem Photodetektor 35 geleitet wird, entspricht das Ausgangssignal des Subtraktors 36 dem Ausgangssignal der Wiedergabe-Vorrichtung nach dem Differentialsystem, wie es mit Bezug auf Fig. 2B beschrieben wurde, wenn die Grübchenbreite größer als der Durchmesser des Lichtflecks ist, in dem ganzen Bereich der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge bis zur kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge, und MTF wird so erhalten, wie es durch die Kurve b in Fig. 3 gezeigt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Informationssignal-Aufzeichnungsmedium wird, da die Grübchenbreite W1 des Grübchens P von dem Informationssignal, das die längste Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ erzeugt, die Grübchenbreite W2 des Grübchens Ps von dem Informationssignal, das die kürzeste Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs erzeugt und die Grübchenbreite W3 des Grübchens Pm von dem Informationssignal, das die Aufzeichnungs-Wellenlänge Λm zwischen der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λe und der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs erzeugt, in ihrer Abmessung entsprechend der Aufzeichnungs-Wellenlänge verändert werden, wie in den Fig. 10A, 10B und 10C gezeigt, und da die Grübchenbreite W1 des Grübchens bei einer großen Aufzeichnungs-Wellenlänge eine kleinere Abmessung besitzt, als der Durchmesser des Lichtflecks, MTF bezüglich der niederfrequenten Signale kleiner, als es im Vergleich mit der Kurve b der Fig. 3 der Fall ist. Da weiter die Grübchenbreite W3 des Grübchens Pm von dem Informationssignal, das die Aufzeichnungs-Wellenlänge Λm zwischen der größten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λ und der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs auch eine kleinere Abmessung als der Durchmesser des Lichtflecks besitzt, wird MTF bezüglich der mittelfrequenten Signale kleiner, als die Kurve b der Fig. 3 ergibt. Da jedoch die Grübchenbreite W2 des Grübchens Ps, das durch das Informationssignal erzeugt wird, welches die kürzeste Aufzeichnungs-Wellenlänge Λs ergibt, im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Lichtflecks wird, wird MTF mit Bezug auf die hochfrequenten Signale im wesentlichen gleichartig den Werten der Kurve b in Fig. 3. Obwohl MTF bezüglich der hochfrequenten Signale klein ist, wie durch die gestrichelte Linie CED in Fig. 3 angezeigt, kann, da in dem Differentialsystem das Rauschen des Halbleiterlasers durch den Differentialbetrieb ausgeglichen wird und ausreichend hohes C/N erreicht werden kann, die Qualität der Signale nicht verschlechtert, unabhängig von der Verstärkung der Signale, und es ist deswegen möglich, die Wiedergabe der originalen Signalwellenform unabhängig von der erforderlichen Verstärkung ausgezeichnet durchzuführen.
Das Hochpaßfilter 39, an das das Ausgangssignal des Subtraktors 36 der Wiedergabe-Vorrichtung in Fig. 15 angelegt wird, ist vorgesehen, das Tiefband-Wiedergabesignal vom Differenzierungs-Typ anzuhalten, wie durch den Parameter λ/aΛ = 0,2 in Fig. 6 angezeigt. Das Signal in einem Tieffrequenzband kann außerordentlich gut von dem Ausgangssignal des Addierers 37 erhalten werden, und es ist deswegen nicht erforderlich, es von dem Ausgangssignal des Subtraktors 36 zu erhalten. Weiter ist die Phasenschieber-Schaltung 40 vorgesehen, um eine 90º-Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal des Subtraktors 36 und dem Ausgangssignal des Addierers 37 auszugleichen.
Fig. 16 zeigt ein Beispiel einer Anordnung einer Wiedergabe- Vorrichtung zum Wiedergeben von Informationssignalen von dem Lichtdurchlaßtyp-Informationssignalaufzeichnungsmedium. In Fig. 16 ist ein Photodetektor 35 vorhanden, der in der Richtung zweigeteilt ist, in der die Grübchen 43 angeordnet sind und der jeweilige photoempfindliche Elemente 35a und 35b besitzt. Das Wiedergabesignal bei einem langen Grübchen 43a von den auf dem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium 42 aufgezeichneten Grübchen wird erhalten als die Summe der Ausgangssignale der photoempfindlichen Elemente 35a und 35b. Das geschieht deshalb, weil das Verhältnis der Flächen der Grübchen- und der Umgebungsflächenabschnitte für eine große Aufzeichnungs-Wellenlänge optimal ist. Weiter wird mit Bezug auf ein Grübchen wie das Grübchen 43b bei kurzen Aufzeichnungs-Wellenlängen der Brechungseffekt infolge der Kante des Grübchens als das Differenzsignal zwischen den Ausgangssignalen der beiden photoempfindlichen Elemente 35a, 35b des Photodetektors 35 erfaßt. In diesem Fall kann, wie bei der Wiedergabe-Vorrichtung vom Reflexionstyp, das in der Lichtquelle enthaltene Rauschen beträchtlich ausgeglichen werden.
Die Schaltungsanordnung, die mit den beiden photoempfindlichen Elementen 35a, 35b des Photodetektors 35 nach vorne und nach hinten verbunden ist, ist die gleiche wie bei der Wiedergabe-Vorrichtung nach Fig. 15. Bei dem Lichtdurchlaß-Informationssignal-Aufzeichnungsmedium ist es erwünscht, daß die Lichtwegdifferenz etwa λ/4 beträgt, und wenn der Brechungsindex des transparenten Materials n ist, ist es erforderlich, daß die Grübchentiefe l//4(n-1)) ist. Diese Grübchentiefe ist annähernd im wesentlichen gleich dem dreifachen der Grübchentiefe des Informationssignal-Aufzeichnungsmediums vom Reflexionstyp.
Bei einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium nach dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Grübchenbreite der Grübchenaufzeichnungs-Informationssignale entsprechend der Aufzeichnungs-Wellenlänge verändert und die Grübchenbreite der Grübchen in dem Bereich, bei dem die Aufzeichnungs-Wellenlänge groß ist, ist im wesentlichen gleich einem Drittel des Durchmessers des Lichtflecks und der Modulationsgrad durch Brechung, die durch das Grübchen erzeugt wird, wird maximal bezüglich der Grübchenbreite, so daß ein gutes Wiedergabesignal erhalten wird. Weiter hat das Grübchen in dem Bereich kurzer Aufzeichnungs-Wellenlängen im wesentlichen gleiche Abmessung wie der Durchmesser des Lichtflecks und als ein Ergebnis wird der Brechungseffekt in der Grübchen-Vorschubrichtung groß und der Modulationsgrad infolge der Brechung bezüglich der numerischen Apertur der Kondensorlinse wird erhöht, und das Ausgangssignal kann gut erhalten werden bei dem Differentialsystem unter Benutzung des Ausgangssignals der in der Grübchen-Reihenrichtung zweigeteilten photoempfindlichen Elemente. Zusätzlich wird die Grübchentiefe (oder -höhe) des Informationssignal-Aufzeichnungsmediums dieser Erfindung auf einen Wert zwischen dem optimalen Wert λ/4 der Grübchentiefe (oder -höhe) in dem LV-System und dem optimalen Wert λ/8 der Grübchentiefe (oder -höhe) in dem Differentialsystem festgesetzt, d. h. auf etwa λ/5,3, und es ist deshalb möglich, Informationssignale in einem breiten Frequenzband wiederzugeben. Da weiter die Grübchenbreite des durch das Signal mit niedriger Frequenz verursachten Grübchens kleiner als der Durchmesser des Lichtflecks ist, wird beim Auftreten eines Spurfehlers infolge einer Verschiebung des Wiedergabeflecks von der Mittellinie der Grübchen das reflektierte Licht in Querrichtung zu den Aufzeichnungsspuren verschoben und dadurch ist es möglich, ein Spurfehlersignal zu erhalten entsprechend dem gut bekannten Gegentakt-Spurhalteverfahren. Das ermöglicht die Verwendung einer wenig kostenaufwendigen Wiedergabe-Vorrichtung, welche das einfachste Gegentakt-Spurhalteverfahren anwendet, und es ist möglich, Aufnahme/Wiedergabe von Sprache durch Tastverhältnis- Modulation auszuführen, da das übliche LV-System im unteren Frequenzband gleicherweise eine große MTF besitzt.
Obwohl in der vorangehenden Beschreibung das Informationssignal-Aufzeichnungsmedium unter Benutzung der optischen Informationssignal-Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 11 ausgebildet wurde, ergibt die Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 11 die Schwierigkeit, die Anforderungen im Hinblick auf optische Nachstellung ausreichend zu erfüllen, wie einer Nachstellung zur Koinzidenz der optischen Achsen zweier optischer Wege, der Nachstellung zum Ausgleich der Phasendifferenz zwischen zwei optischen Wegen und der Nachstellung von astigmatischen optischen Systemen mit geringem Fokussierungsfehler.
Fig. 17 ist ein Blockschaltbild, das eine optische Informationssignal-Aufzeichnungsvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, die diese mit der optischen Nachstellung verbundenen Probleme vermeiden kann. In Fig. 17 ist Bezugszeichen 51 ein Argonlaser, 52 stellt einen EO-Modulator dar und 53 bezeichnet einen Aufzeichnungssignal-Generator 53. Von dem Argonlaser 51 emittiertes Laserlicht wird in dem EO-Modulator 52 entsprechend einem Informationssignal, das vom Aufzeichnungssignal-Generator 53 zugeleitet wird, intensitäts-moduliert und trifft auf ein Ablenkelement 60 auf. Das Ablenkelement 60 besteht aus einem elektro-optischen Kristall, der ein Aufteilen des Lichts in zwei symmetrischen Richtungen bezüglich der optischen Achse ermöglicht, um die Querschnittsgestaltung des Lichtstrahls zu ändern, so daß die Grübchenbreite eines Grübchens im Zusammenhang mit der Aufzeichnungs-Wellenlänge verändert wird.
Das Licht vom Ablenkelement 60 wird durch ein rechtwinkliges Prisma 54 reflektiert und der Durchmesser des Lichtes durch einen Kollimator 55 expandiert, bevor es auf eine Kondensorlinse 56 auffällt, wodurch ein Lichtfleck auf eine Aufzeichnungsplatte 58 aufgestrahlt wird. Bezugszeichen 57 ist ein Stellglied 57 eines autoamtischen Fokussierungs-Steuersystems, das automatisch so steuert, daß die Kondensorlinse 56 immer im Fokussierungszustand bezüglich der Aufzeichnungsplatte 58 positioniert ist. Die Aufzeichnungsplatte 58 wird durch einen Motor 59 mit vorbestimmter Drehzahl gedreht und den Informationssignalen entsprechende Aufzeichnungsspuren werden daran ausgebildet.
Fig. 18A, 18B und 18C sind Schaubilder, welche zeigen, daß die Grübchenbreite eines Grübchens entsprechend einem an der Aufzeichnungsplatte 58 mit Hilfe der optischen Informationssignal-Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 17 aufgezeichneten Informationssignals in Abhängigkeit von der Aufzeichnungs- Wellenlänge verändert wird. Bei der optischen Informationssignal-Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 17 wird die Grübchenbreite in ihrer Abmessung verändert mit dem Laserlichtstrahl von dem EO-Modulator 52, der durch das Ablenkelement 60 zweigeteilt wird.
Fig. 19A, 19B, 19C und 19D sind Schaubilder, die das Prinzip zeigen, mit dem die Abmessung der Grübchenbreite mit dem durch das Ablenkelement 60 zweigeteilten Laserlichtstrahl verändert wird. In diesen Figuren zeigt Fig. 19A die radiale Energieverteilung eines Lichtflecks, der durch einen Lichtstrahl ausgebildet wird, der nicht durch das Ablenkelement 60 abgelenkt wird, Fig. 19C zeigt eine Airy-Scheibe, die durch den Lichtstrahl der Fig. 19A erzeugt wird, Fig. 19D zeigt die radiale Energieverteilung von Lichtflecken, die mit dem Lichtstrahl gebildet werden, der durch den Ablenkeffekt des Ablenkelements 60 zweigeteilt wird, um voneinander mit einem Abstand getrennt zu werden, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Lichtflecks ist, und Fig. 19D zeigt die Airy-Scheibe der Lichtflecken der Fig. 19B.
So wird beim Aufzeichnen von Informationssignalen auf der Aufzeichnungsplatte 58 die Ablenkungssteuerung entsprechend der Aufzeichnungs-Wellenlänge für den Lichtstrahl ausgeführt unter Benutzung des Ablenkelements 60, und deswegen wird die Grübchenbreite eines einem Informationssignal, das auf der Aufzeichnungs-Platte 58 durch die optische Informationssignal-Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 17 aufgezeichnet wird, entsprechenden Grübchens gemäß der Aufzeichnungs-Wellenlänge verändert, wie in Fig. 18A, 18B und 18C dargestellt. Die Ablenksteuerung wird in dem Ablenkelement 60 in Reaktion auf eine Hochfrequenzsignal-Komponente ausgeführt, welche von dem Aufzeichnungssignal-Generator 53 durch ein Hochpaßfilter 61, einen Vollwellen-Gleichrichter 81 und einen Glättungskreis 82 daran angelegt wird.
Das Ablenkelement 60 kann ausgelegt sein, wie es z. B. in den Fig. 20, 22 und 24 gezeigt ist.
Das Ablenkelement 60 nach Fig. 20 läßt S-polarisiertes Licht und P-polarisiertes Licht jeweils um einen Winkel R in voneinander getrennten Richtungen ablenken, wenn ein elektrisches Feld in Richtung der optischen Achse angelegt wird (Fig. 20 ist eine Darstellung des Ablenkelements 60 von der Ablenkebene aus gesehen). Falls die Brennweite der Kondensorlinse 56 f ist, sind die beiden Lichtflecken in der Fokussierungsebene voneinander um Δ getrennt, das durch die folgende Gleichung (3) gegeben ist.
Δ = 2f · R (3)
Weiter wird der Betrieb des Ablenkelements 60 aus Fig. 20 anhand der Fig. 21 beschrieben. Wenn die Hauptachsen des Brechungsellipsoids in Hinblick auf einen elektrooptischen Kristall, der einen isotropen Kristall oder einen biaxialen Kristall von einem einachsigen Kristall durch Einwirkung des elektrischen Feldes ergibt, die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse sind und die Z-Achse in der Richtung sitzt, in der sich der Brechungsindex durch das elektrische Feld nicht ändert, umfaßt das in Fig. 20 und 21 gezeigte Ablenkelement 60 zwei Dreieckprismen mit jeweils zwei Flächen, an der die Z-Achse und eine Achse einander überschneiden, besitzt und die andere Schrägfläche, und die Schrägflächen der beiden Dreieck-Prismen sind aneinander so angebracht, daß die jeweiligen Z-Achsen einander entgegengesetzt parallel liegen. D.h. das Ablenkelement 60 umfaßt ein kombiniertes Prisma, das das in der Z-Achsen-Richtung hindurchtretende Licht symmetrisch bricht und zwar in zwei Richtungen innerhalb der Auffallebene mit Bezug auf die aneinander befestigten Ebenen. Die beiden Dreieck-Prismen sind in Fig. 21 mit 60a und 60b bezeichnet. Für die beiden Dreieck-Prismen 60a und 60b werden Dreieck-Prismen benutzt, die aus einem KDP-Kristall (Kaliumdihydrogenphosphat KH&sub2;PO&sub4;) hergestellt sind.
KDP ist ein einachsiger Kristall, bei dem die Z-Achse die optische Achse ist, und ergibt einen biaxialen Kristall in Reaktion auf Anlegen eines elektrischen Feldes in Gegenrichtung zur Z-Achsenrichtung. Wenn die Intensität des elektrischen Feldes in Z-Achsenrichtung Ez ist, die elektro-optische Konstante γ63 beträgt und der normal Strahlungsbrechungs-Index no ist, der Brechungsindex n1 in X'-Achsenrichtung, die X- und die Y-Achse in zwei gleiche Teile teilt, und der Brechungsindex n2 in Y'-Achsenrichtung senkrecht zur X'-Achsenrichtung werden jeweils durch die folgenden Gleichungen (4) und (5) ausgedrückt.
n1 = no + (γ63/2)no³Ez (4)
n2 = no - (γ63/2)no³Ez (5)
Es werde angenommen, daß das auf das Ablenkelement 60 von der linken Seite in Fig. 1 auftreffende linear polarisierte Licht B ist, die X'-Achsen-Komponente (S) von dem Dreieckprisma 60a mit Brechungsindex n1 zum Dreieckprisma 60p mit Brechungsindex n2 übertragen wird und deswegen gemäß Fig. 20 nach unten gebrochen wird. Andererseits wird die Y'-Achsen- Komponente (P) von dem Dreieckprisma 60b mit Brechungsindex n2 zum Dreieckprisma 60a mit Brechungsindex n1 übertragen und deswegen gemäß Fig. 20 nach oben gebrochen. Diese Brechungen werden ausgedrückt durch die folgenden Gleichungen (6) und (7) in Übereinstimmung mit dem Snell'schen Gesetz.
sin(α + R')/sin α = n1/n2 (6)
sin(α - R')/sin α = n1/n2 (7)
Die elektro-optische Konstante γ63 von KDP beträgt nur 10,6 · 10&supmin;¹²m/v, und deswegen wird sin R annähernd R · R kann wie folgt unter Benutzung der Gleichungen (4) bis (7) erhalten werden.
R = γ63 · no³ · Ez · tan α (8)
= γ63 · no³ · V/D (9)
wobei V die Spannung und D die Breite eines Ablenkelements ist.
Es ist aus dem Vorstehenden zu verstehen, daß der Ablenkwinkel R der optischen Achse gesteuert werden kann entsprechend der an das Ablenkelement 60 angelegten Spannung.
Wenn nun die Brennweite f der Kondensorlinse 56 1,5 mm beträgt und die Breite D des Ablenkelements 4 mm ist, beträgt die an das Ablenkelement 60 anzulegende Spannung V, um den Abstand Δ zwischen zwei Lichtflecken an der Brennebene auf 0,2 um zu bestimment, 14 600 V.
Bei Benutzung einer Vielzahl von Ablenkelementen, die in Reihe angeschlossen sind, ist es möglich, die an jedes Ablenkelement anzulegende Spannung herabzusetzen.
Fig. 22 und 23 zeigen ein anderes Beispiel eines Ablenkelements, das besteht aus einem ersten Ablenkelement für parallel polarisiertes Licht unter Benutzung eines elektro-optischen Kristalls, wobei die Anzahl von optischen Achsen durch Einwirkung elektrischer Felder erhöht wird, eines zweiten Ablenkelements, das das Licht in einer Richtung ablenkt, die von dem durch das erste Ablenkelement abgelenkten Licht getrennt ist, und eine zwischen die beiden Ablenkelemente eingesetzte Halbwellenplatte, um das Licht gleichzeitig in zwei Richtungen zu brechen.
In Fig. 22 und 23 bezeichnen die Bezugszeichen 62 und 62' jeweils ein Einrichtungs-Ablenkprisma, Bezugszeichen 63 ist eine Halbwellenplatte. Das Einrichtungs-Ablenkprisma 62 umfaßt zwei Dreieckprismen 62a und 62b, die aus KDP-Kristall hergestellt sind. Die Y'-Achsen der zwei Dreieckprismen 62a und 62b fallen mit der optischen Achse zusammen, und die Z-Achsenrichtungen sind einander entgegengesetzt. Das Einrichtungs-Ablenkprisma 62' umfaßt zwei Dreieckprismen 62a' und 62b'. Die Einrichtungs-Ablenkung 62 wird so ausgedreht, daß die Normallinien-Ablenkungen in den einander gegenüberliegenden Flächen bezüglich der Z-Achsen einander entgegengesetzt sind.
Wenn in Fig. 22 ein elektrisches Feld nach oben an das Einrichtungs-Ablenkprisma 62 angelegt wird (eine positive Elektrode wird unter dem Ablenkelement in der Figur vorgesehen, und eine negative Elektrode ist über dem Ablenkelement vorgesehen), wird der X-Achsen-Brechungsindex des Dreieckprismas 62a n1, ausgedrückt durch die Gleichung (4), und der X-Achsen-Brechungsindex des Dreieckprismas 62b wird n2, ausgedrückt durch die Gleichung (5), und deswegen wird das linear polarisierte Licht in X-Achsenrichtung an den aneinander befestigten Flächen nach unten gebrochen, wie in Fig. 23 gezeigt. Der Ablenkwinkel R ist der gleiche wie in Gleichung (8) und der Brechungsindex in Z-Achsenrichtung ist konstant unabhängig von der Richtung des elektrischen Feldes. Deswegen geht die lineare Ablenkung (S) in Achsenrichtung geradlinig weiter. Wenn die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch die Halbwellenplatte 63 hindurchtreten, werden die Polarisationsrichtungen um 90º verändert.
Wenn andererseits ein elektrisches Feld nach unten an das Einrichtungs-Ablenkprisma 62' angelegt wird, wird das P-polarisierte Licht in X-Achsenrichtung gemäß Fig. 23 nach oben gebrochen infolge der Veränderung des Brechungsindex n1 zum Brechungsindex n2 an der Grenzfläche der beiden Dreieckprismen 62a und 62b. Da das S-polarisierte Licht geradeaus weiter fortschreitet, geht das Licht nach Fig. 23 mit dem jeweiligen Winkel R auseinander. Der Ablenkwinkel R wird entsprechend der Intensität des elektrischen Feldes wie in Gleichung (8) gesteuert.
Wenn die Länge des Einrichtungs-Ablenkprismas in X-Richtung und seine Dicke in Z-Richtung t beträgt, kann der Ablenkwinkel R durch die folgende Gleichung (10) ausgedrückt werden.
R = ( /Dt) no³ · γ63 · V (10)
Das in Fig. 22 und 23 gezeigte Ablenkelement hat, wie sich aus der Gleichung (10) ergibt, die charakteristischen Eigenschaften, daß die Spannungs-Empfindlichkeit hoch wird, wenn die Länge des Einrichtungs-Ablenkprismas groß wird, die Breite D des Ablenkelements schmal werden muß, d. h. der Winkel α der Grenzfläche groß und die Dicke t des Einrichtungs-Ablenkprismas in Z-Richtung gering werden muß. Weiter können die Elektroden an den oberen und unteren Flächen vorgesehen werden und es ist deshalb nicht erforderlich, transparente Elektroden zu benutzen.
Nach der vorangehenden Beschreibung ist es, obwohl das Einrichtungs-Ablenkprisma 62' so angeordnet ist, daß es das Einrichtungs-Ablenkprisma 62 einlenkt, angemessen, daß das Einrichtungs-Ablenkprisma 62' in der gleichen Richtung wie das Einrichtungs-Ablenkprisma 62 angeordnet wird, so daß sich ein Betrieb ähnlich dem der Fig. 23 ergibt.
Bei den in Fig. 20 und 21 sowie in Fig. 22 und 23 gezeigten Ablenkelementen sind die Schwingungsrichtungen des in zwei Richtungen aufgeteilten Lichtes parallel und senkrecht zu der Richtung, in der die Aufzeichnungsspuren angeordnet sind, und die Kondensorzustände und -wirkungen für die Aufzeichnungsschicht unterscheiden sich jeweils etwas voneinander.
Wenn das Licht vom Ablenkelement 60 durch eine Viertelwellenlängen-Platte hindurchtritt, sind die Lichtflecke symmetrisch mit Bezug zu der Richtung gebildet, in der die aufgezeichneten Spuren angeordnet sind, da es möglich ist, daß in beiden Fällen das linear polarisierte Licht in zirkular polarisiertes Licht geändert wird mit gegeneinander umgekehrt laufendem Polarisationssinn.
Wenn das Ablenkelement 60 nicht beaufschlagt wird, werden entsprechend dem in Fig. 20 und 21 gezeigten Ablenkelement Lichtflecken geformt durch das linear polarisierte Licht mit 450 Richtung. Andererseits sind entsprechend dem in Fig. 22
und 23 gezeigten Ablenkelement die dadurch gebildeten Flecken symmetrisch bezüglich der optischen Achse, da das davon emittierte Licht elliptisch polarisiert ist und der Brechungsindex der horizontalen Achse no (Normalstrahlen-Brechungsindex) und der Brechungsindex der vertikalen Achse ne (Brechungsindex der außerordentlichen Strahlen) ist und die Richtung der Achse 45º beträgt.
Fig. 24 ist eine perspektivische Darstellung, die eine weitere Anordnung für das Ablenkelement 60 zeigt, welches Unebenheit an der Lichtquellenfläche zum Dehnen des Lichtflecks besitzt. Bezugszeichen 73 ist ein KDP-Kristall, dessen Z-Achse in der die optische Achse schneidenden Richtung liegt. Bezugszeichen 74 und 75 sind Elektroden, die so Vorgesehen sind, daß sie den Lichtquerschnitt unterteilen in starken elektrischen Feldanteil und schwachen elektrischen Feldanteil in den Richtungen, in denen das Licht expandiert wird. Bezugszeichen 73a stellt einen Abschnitt des KDP-Kristalls dar, der mit elektrischem Feld beaufschlagt wird, und Bezugszeichen 73b und 73c bezeichnen Abschnitte, an denen das elektrische Feld nicht anliegt.
Infolge des Unterschiedes zwischen den Feldintensitäten in dem KDP-Kristall entsprechend der Spannung, die an die mit den Elektroden 74 bzw. 75 verbundenen Klemmen 76 und 77 angelegt ist, tritt die optische Wegdifferenz Δ auf, die durch die folgende Gleichung (11) ausgedrückt wird.
Δ = (no³/2) · γ63 (V/t) (11)
Die Ablenkrichtung des auf das Ablenkelement auftreffenden Lichtes ist identisch mit der Z-Achsenrichtung, und das aus KDP-Kristall hergestellte Ablenkelement bricht das Licht durch den Vorgang in gleicher Weise wie es die Phasenplatte in Fig. 25 tut, wenn Spannung über die Klemmen 76 und 77 an die Elektroden 74 bzw. 75 angelegt wird. In Fig. 25 ist Δ die optische Wegdifferenz, d ist das Lichtverteilungs-Zentrum zu beiden Seiten des Zentralabschnitts und ψ stellt die gebrochene Richtung oder den Brechungswinkel dar. Der konvexe Abschnitt entspricht dem Abschnitt 73a des Ablenkelements 73.
Wenn die optische Wegdifferenz Δ die Hälfte der Lichtwellenlänge λ ist, wird das auf der Kondensorlinse 56 auftreffende Licht gegenphasig an der optischen Achse und deswegen besitzt es zwei Spitzenabschnitte, die durch die Kurve a in Fig. 26 angezeigt sind. Die Spitzenwerte erscheinen in den ± ψ-Richtungen, d. h. an den Positionen von f · ψ. Weiter wird, wenn die optische Wegdifferenz Δ Null ist, ein Lichtfleck erzeugt, wie er durch die Kurve b in Fig. 26 angezeigt ist, an der optischen Achse. Noch weiter wird, wenn die optische Wegdifferenz Δ 0 < Δ < λ/2 wird, die Verteilung so, wie sie durch die Kurve c in Fig. 26 gezeigt ist.
Wie sich aus der Gleichung (11) ergibt, ist es möglich, in der erwünschten Weise die Querbreite des Lichtflecks zu ändern, da die optische Wegdifferenz Δ entsprechend der Spannung steuerbar ist. Wenn nun die Länge des Ablenkelements in X-Richtung 20 mm und die Dicke t desselben in Z-Richtung t ist, ist die anzulegende Spannung V 6400 V und der Lichtfleck wird bei annähernd der halben Spannung und der Lichtverteilung gebildet, in der der obere Abschnitt so eben wie die Kurve c erhalten wird.

Claims

1. Informationssignal-Aufzeichnungsmedium mit Grübchen (2), die in einer koaxial gebildeten Spur des Aufzeichnungsmediums so gebildet sind, daß sie geometrisch konkave oder konvexe Gestaltung besitzen durch Beleuchtung mit einem Lichtfleck, dessen Intensität entsprechend einem aufzuzeichnenden Informationssignal moduliert wird, und bei dem das Informationssignal durch reflektiertes oder durchgelassenes durch Illuminieren mit einem Lichtfleck (1) von einer Wiedergabe-Vorrichtung erzeugtes Licht wiedergegeben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen der augenblicklichen örtlichen Raumfrequenz des aufgezeichneten Signals und der Breite W des Grübchens (2) in einem Kreis der Spur ist, daß die Breite W des Grübchens, wenn die örtliche Raumfrequenz relativ hoch ist, breiter ist als die Breite W des Grübchens, wenn die örtliche Raumfrequenz relativ niedrig ist, so daß die Breite von Grübchen, deren Länge im wesentlichen gleich der Hälfte der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge ist, größer ist als die Breite von Bits, deren Länge im wesentlichen gleich der Hälfte der längsten Aufzeichnungs-Wellenlänge ist.

2. Informationssignal-Aufzeichnungsmedium nach Anspruch l zur Verwendung mit einer Wiedergabe-Vorrichtung, welche einen Lichtfleck vom Durchmesser d zur Wiedergabe des Informationssignals benutzt, wobei d = 0,82 λ/NA, wenn λ die Lichtwellenlänge und NA eine numerische Apertur einer Linse zum Ausbilden des Lichtflecks ist, wobei die Grübchenbreite W bei minimaler örtlicher Raumfrequenz d/3 ist, und die Grübchenbreite W bei maximaler örtlicher Raumfrequenz im wesentlichen gleich d ist.

3. Informationssignal-Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite aller Grübchen (2) im wesentlichen auf d/3 festgesetzt wird, wenn die örtliche Raumfrequenz unter 1/(2d) liegt.

4. Informationssignal-Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, 2 oder 3 zur Verwendung mit Wiedergabe-Vorrichtung, die Licht zur Wiedergabe der Information an der Platte benutzt, bei der die optische Wegdifferenz zwischen einem Grübchen (2) und einem Steg kleiner als die halbe Wellenlänge des bei der Wiedergabe benutzten Lichtes ist.

5. Optische Informationssignal-Wiedergabevorrichtung zum Wiedergeben von Informationssignalen von einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium durch Reflexion oder Durchlassen eines Lichtflecks (1), der auf das Informationssignal-Aufzeichnungsmedium aufgestrahlt wird, an dem die Informationssignale in Form von Grübchen (2) mit einer geometrisch konkaven oder konvexen Gestaltung aufgezeichnet und in koaxialen Spuren an dem Aufzeichnungsmedium gebildet sind, welche Vorrichtung umfaßt:

einen Photodetektor (35) mit zwei photoempfindlichen Elementen, die in einer Vorschubrichtung des Lichtflecks an den Spuren in dem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium hintereinander angeordnet und innerhalb eines Lichtpfades von Licht von dem bestrahlten Lichtfleck zu einer Signalfläche des Informationssignal-Aufzeichnungsmediums angeordnet sind, um so den Lichtfleck in zwei zu teilen; und einen Subtraktor (36) zum Erzeugen eines Differenzsignals aus den Ausgangssignalen der zwei photoempfindlichen Elemente des Photodetektors (35), gekennzeichnet durch einen ersten Addierer (37) zum Erzeugen eines Summensignals der Ausgangssignale der photoempfindlichen Elemente des Photodetektors (35);

eine Phasenschieber-Schaltung (40) zum Koinzidieren der Phase des Ausgangssignals des ersten Addierers (37) mit der Phase des Ausgangssignals des Subtraktors (36); und

einen zweiten Addierer (38) zum Erzeugen eines Summensignals aus den beiden Ausgangssignalen des ersten Addierers (37) und des Subtraktors (36) mit miteinander koinzidierender Phase, wobei das Ausgangssignal des zweiten Addierers (38) ein wiedergegebenes Informationssignal ist.

6. Wiedergabe-Vorrichtung für optische Informationssignale nach Anspruch 5, bei der die beiden photoempfindlichen Elemente innerhalb eines Lichtpfades von durchgelassenem Licht von der Lichtfleck-bestrahlten Signalfläche angeordnet sind.

7. Wiedergabe-Vorrichtung für optische Informationssignale nach Anspruch 5, bei der sich die beiden photoempfindlichen Elemente innerhalb eines Lichtpfades von reflektiertem Licht von der Lichtfleck-bestrahlten Signalfläche befinden.

8. Aufzeichnungs-Vorrichtung für optisches Informationssignal zum Aufzeichnen eines Informationssignals an einem Informationssignal-Aufzeichnungsmedium mittels eines in geometrisch konkaver oder konvexer Gestaltung ausgebildeten Grübchens durch Bestrahlen eines Lichtflecks, der erhalten wird durch Kondensieren eines Lichtstrahls, der entsprechend dem Informationssignal intensitäts-moduliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungs-Vorrichtung umfaßt ein aus einem elektrooptischen Kristall hergestelltes Ablenkelement (60), um Licht symmetrisch in zwei Richtungen bezüglich der optischen Achse aufzuteilen, wobei das Ablenkelement sich innerhalb des Lichtpfades befindet und die Intensitätsverteilung eines Lichtstrahls ändert, um die Strahlbreite des Strahls entsprechend der Wellenlänge der Aufzeichnung zu Verändern, wodurch die Grübchenbreite des Grübchens entsprechend der Wellenlänge der Aufzeichnung verändert wird.

9. Aufzeichnungs-Vorrichtung für optisches Informationssignal nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die prinzipiellen Achsen eines Brechungs-Ellipsoids, bezogen auf den elektrooptischen Kristall, der durch Wirkung eines elektrischen Feldes aus einem einachsigen Kristall oder einem isotropen Kristall einen biaxialen Kristall ergibt, X-Achse, Y-Achse und Z-Achse sind, und wenn die Z-Achse in einer Richtung positioniert ist, deren Brechungsindex nicht durch elektrisches Feld variiert wird, das Ablenkelement umfaßt ein kombiniertes elektrooptisches Prisma bestehend aus zwei Dreieck-Prismen (60a, 60b), die gleiche oder ungleiche rechtwinklige Prismen sind mit einer Schrägfläche und die zwei Oberflächen aufeinander senkrecht sind, und die Z-Achse und die jeweils andere Achse jeweils senkrecht zu den beiden einander mit rechten Winkeln treffenden Flächen sind und die Schrägflächen aneinander angebracht sind, wobei die jeweiligen Z-Achsen in entgegengesetzten Richtungen parallel sind, so daß ein kombiniertes elektrooptisches Prisma gebildet ist, bei dem sowohl die parallelen als auch die vertikalen Licht-Polarisationen die in der Z-Achse hindurchtreten, symmetrisch in entgegengesetzten Richtungen bezüglich der optischen Achse innerhalb einer Auftreffebene mit Bezug auf die aneinander befestigten Flächen gebrochen wird, um so in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt zu werden, um die Verteilung des ursprünglichen Lichtstrahls zu ändern.

10. Aufzeichnungsvorrichtung für optisches Informationssignal nach Anspruch 8, bei der das Ablenkelement (62) ein parallel polarisiertes Licht-Ablenkelement umfaßt, zusammengesetzt aus einem kombinierten Prisma, das aus zwei gleichen oder ungleichen rechtwinkligen Prismen (62a, 62b) aufgebaut ist, die jeweils zwei mit rechten Winkeln die X-Achse und die Y-Achse kreuz ende Flächen besitzen und aus einem elektrooptischen Kristall hergestellt sind, der sich unter Einfluß eines elektrischen Feldes von einem isotropen Kristall oder einachsigen Kristall zu einem biaxialen Kristall verändert, und bei dem die Hauptachsen des Brechungs-Ellipsoids die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse sind und die Richtung der Z-Achse mit der Richtung zusammenfällt, in der der Brechungsindex sich nicht verändert, die schrägen Flächen der beiden Prismen aneinander so angebracht sind, daß die Z-Achsen in einander entgegengesetzten Richtungen gerichtet sind, das Ablenkungselement die in der Y-Achse oder X-Achse hindurchtretende parallele Polarisation in Reaktion auf in der Z-Achsenrichtung angelegtes elektrisches Feld brechen, das Ablenkungselement (60) weiter ein Element (62) umfaßt, das Licht in einer Richtung ablenkt, die getrennt von dem durch das parallel polarisierte Licht-Ablenkungselement abgelenkte Licht ist und eine Halbwellenplatte (63) dazwischen eingesetzt ist, um Licht gleichzeitig innerhalb von zwei Richtungen zu brechen.

11. Aufzeichnungs-Vorrichtung für ein optisches Informationssignal nach Anspruch 8, bei dem das Ablenkelement (60, 62) so angeordnet ist, daß die Z-Achse eines elektrooptischen Kristalls, der sich durch Wirkung von elektrischem Feld von einem isotropen oder einaxialen Kristall zu einem biaxialen Kristall verändert, die optische Achse schneidet, wobei die Z-Achse eine optische Achse ist, deren Brechungsindex sich nicht durch das elektrische Feld verändert, und ein elektrisches Feld, das nur einen Teil des Licht kreuzt, in der Z-Achsenrichtung so angelegt ist, daß eine optische Pfaddifferenz zwischen dem Abschnitt mit angelegtem elektrischen Feld und dem Abschnitt ohne angelegtes elektrisches Feld des Lichtes zu erzeugen, um so eine Brechung des Lichtes infolge der optischen Pfaddifferenz zu erzeugen.

12. Optisches Aufzeichnungs-Verfahren für ein Informationssignal auf ein Informationssignal-Aufzeichnungsmedium in der Form einer koaxialen Spur aus geometrisch konkaven oder konvexen Grübchen durch Beleuchten des Informationssignal-Aufzeichnungsmediums mit einem Lichtfleck, der entsprechend dem aufzuzeichnenden Informationssignal kondensiert und modelliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen der örtlichen Raumfrequenz und der Grübchenbreite an einem Spurkreis der Grübchen (2) der augenblicklichen Frequenz des Informationssignals entsprechend bestimmt wird durch Steuern der Intensitäts-Verteilung des Aufzeichnungs-Lichtstrahls in der Weise, daß die Grübchenbreite dann, wenn die örtliche Raumfrequenz der Grübchen (2) in dem einen Spurkreis hoch ist, breiter ist als die Grübchenbreite, wenn die örtliche Raumfrequenz relativ niedrig ist, so daß die Breite der Grübchen, deren Länge im wesentlichen gleich der Hälfte der kürzesten Aufzeichnungs-Wellenlänge ist, größer als die Grübchenbreite ist, deren Länge im wesentlichen gleich der Hälfte der längsten Aufzeichnungs- Wellenlänge ist.