DK149276B - Registreringsbaerer med information i en optisk aflaeselig informationsstruktur - Google Patents

Description

149276

Registreringsbærer med information i en optisk aflæselig informationsstruktur og omfattende informationsområder, der er beliggende i informationsspor og i sporretningen er adskilt fra hinanden af mellemområder og 5 over hele registreringsbæreren i det væsentlige har konstant fasedybde, og hvor informationssporene er adskilt fra hinanden ved hjælp af spormellemrum.

Fra beskrivelsen til US PS nr. 3.931.459 kender man en sådan registreringsbærer som midddel til spredning af 10 et farveTV-program. Den strålingstransmitterende informationsstruktur aflæses med et aflæsebundt, der ved hjælp af et objektivsystem fokuseres til dannelse af en aflæseplet af størrelsesordenen som informationsområderne. Aflæsebundtet, som er blevet moduleret af informations-15 strukturen, koncentreres på et strålingsfølsomt informa-tionsdetekterende system. Informationsstrukturen kan betragtes som en ampiitude-vejet fasestruktur, hvilket betyder, at under aflæsningen af denne struktur varierer faseforskellen mellem de forskellige områder af det af-20 læsebundt, der hidrører fra registreringsbæreren, i afhængighed af den del af informationsstrukturen, som aflæses på det pågældende tidspunkt. På det sted, hvor detek-tionssystemet befinder sig, interfererer de forskellige bundtdele med hinanden, således at styrken af den strå-25 ling, der modtages af detektionssystemet, og dermed udgangssignalet fra detektionssystemet, varierer i afhængighed af den information, der aflæses på det pågældende tidspunkt.

Informationsområderne på en optisk registrerings-30 bærer kan bestå af fordybninger, der er tilvejebragt i registreringsbærerens overflade eller forhøjninger, der rager op over denne overflade. I stedet for en strålingstransmitterende informationsstruktur er det alternativt muligt at anvende en strålingsreflekterende struktur.

35 I nogen tid har ansøgerne brugt begrebet "fasedybde" for informationsstrukturen.

Under aflæsning af informationsstrukturen belyses denne struktur med en aflæseplet af størrelsesordenen som 149276 2 informationsområderne, og informationsstrukturen kan betragtes som et diffraktionsraster, der splitter aflæsebundtet i et antal spektrale ordener. Disse ordener kan tilknyttes en specifik fase og en specifik amplitude.

5 Fasedybden defineres som differensen mellem fasen af nulte spektralorden og fasen af første spektralorden, såfremt midten af aflæsepletten falder sammen med midten af et informationsområde.

Under aflæsning af registreringsbæreren skal man 10 sørge for, at midten af aflæsepletten altid falder sammen med midten af det sporafsnit, der aflæses, idet modulationsdybden i det aflæste signal ellers er lille, og der kan opstå krydstale mellem hosliggende spor. Derfor vil der under aflæsningen frembringes et sporfølgesignal, der 15 giver en indikation om positionen af aflæsepletten i forhold til midten af det sporafsnit, der aflæses. Dette signal føres til et servosystem, med hvilket positionen af aflæsepletten kan korrigeres.

Som det fremgår af beskrivelsen til US PS nr. 3.931.

20 459, kan sporfølgesignalet frembringes ved hjælp af to strålingsfølsomme detektorer, der er beliggende i informationsstrukturens fjernfelt på hver sin side af en linje, der effektivt er parallel med sporretningen. Hvis midten af aflæsepletten falder sammen med midten af sporet, raod-25 tager begge detektorer den samme strålingsmængde. Hvis midten af aflæsepletten er forskudt fra midten af det sporafsnit, der aflæses, får en af detektorerne mere stråling end den anden, afhængigt af i hvilken retning denne forskydning går. Denne detektionsmetode, hvor for-30 skellen i styrke mellem to bundtdele, der passerer gennem hver sin pupilhalvdel detekteres, kendes under betegnelsen "mod-takt "-de tekt ion. Pupillen er udgangspupillen i et objektivsystem, der er beliggende mellem registreringsbæreren og detektorerne. Skal det således frembragte sporfølge-35 signal være optimalt, må fasedifferensen i henhold til ovennævnte US PS 3.931.459 være et ulige multiplum af 90°. I så fald defineres fasedifferensen som differensen mellem fasen af en bundtdel, der ankommer fra et informa- 149276 3 tionsområde, og fasen af en bundtdel, der ankommer fra området i nærheden af informationsområdet. Sædvanligvis afviger denne fasedifferens fra den ovenfor definerede fasedybde. Kun hvis fasedifferensen er 180°, og hvis in-5 formationsområdernes vægge er lodrette, vil fasedifferensen være lig med fasedybden. En fasedifferens på 90° svarer ikke til en fasedybde på 90°, men, afhængigt af bl.a. bredden af informationsområderne, til en fasedybde på f.eks. 115°.

10 Hvis den aktuelle information skal aflæses ved de- tektion af variationen af styrken i den samlede stråling, der passerer gennem pupillen - den såkaldte "central-apertur"-detektion - er en fasedybde på 115° absolut ikke optimal.

15 Opfindelsen tager sigte på en registreringsbærer, der under aflæsning afgiver både et optimalt informationssignal og et optimalt sporfølgesignal. Med henblik herpå er registreringsbæreren ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at mellemområderne afviger optisk fra spormellemrum-20 mene og har en i hovedsagen konstant fasedybde mellem 95° og 145° over hele registreringsbæreren, hvorhos informationsområdernes fasedybde er ca. 180°.

Medens informationsområderne i de tidligere registreringsbærere også blev brugt som servoområder til posi-25 tionering af aflæsepletten i forhold til midten af et sporafsnit, som aflæses, er det nu i registreringsbæreren ifølge opfindelsen meHemonråderne, der udgør servoområdeme. Informationscm-rådemes fasedybde på 180° har nu den optimale værdi til "central-apertur"-aflæsning af informationen, idet den giver maksimal inter-30 ferens irellem den spektrale 0-orden og den spektrale 1-orden, medens mellemområdemes fasedybde har den relativt lille værdi, der er optimal til franbringelse af sporfølgesignalet ved modtakt-aflæsning.

Det er vigtigt, at mellemområdernes fasedybde er så lille, at disse områder ved centralapertur-aflæsning afgiver et ubetydeligt lille 35 signal.

I US PS 3.931.459 blev det antaget, at informationsområderne har lodrette vægge, eller med andre ord, at deres hældningsvinkel er 0°. Ved udtrykket væggenes hæld- 149276 4 ningsvinkel skal forstås den spidse vinkel mellem disse vægge og normalen til den informationsbærende oyerflade af registreringsbæreren. I praksis har det vist sig, at for en velkontrolleret optisk registrering af informati-5 onsområder i en såkaldt master og for en reproducerbar kopiering fra denne master bør informationsområdernes hældningsvinkel vælges væsentligt forskellig fra 0°.

Med den registreringsmetode, der nu foretrækkes, kan mellemområderne med lille fasedybde næsten udelukken-10 de realiseres i form af fordybninger eller forhøjninger med moderat hældning, dys. med ret stor hældningsvinkel.

En foretrukken udførelsesform for en registreringsbærer i overensstemmelse med opfindelsen og udformet med strålingsreflekterende informationsstruktur er derfor 15 ejendommelig ved, at mellemområdernes fasedybde har δη bestemt værdi mellem, ca. 100° og ca. 110°, at mellemområderne i retning på tværs af sporretningen i hovedsagen er V-formede,at hældningsvinklen mellem væggene til informationscmråderne eller mellemområderne og normalen til registreringsbæreren i retning på tværs af 20 sporretningen har én bestemt værdi i området fra 25° til 65°, henholdsvis 80° til 85°, og at den geometriske afstand mellem informationsområdernes plan og spormellenrarurtmenes plan har én bestemt værdi i området fra ·=~ nm til -jp nm, hvor N er brydningsindeksen for det transparente medium, der dakker informationsstrukturen.

25 Teoretisk set kan mellemområderne have V-form med spids vinkel. I praksis vil mellemområderne dog være fordybninger eller forhøjninger med relativt mindre stejlhed. Disse mellemområder har ikke nogen flad top eller bund som informationsområderne. Mellemområdernes fase-30 dybde er i hovedsagen fastlagt af stejlheden af områdernes vægge. Det område, hvori fasedybden kan variere, er meget snævert, således at det område, hvori hældningsvinklen for mellemområdernes vægge kan variere, er tilsvarende lille. Den optimale værdi for hældningsvinklen 35 inden for ovennævnte områder afhænger af det aflæsebundt, der benyttes. Når der anvendes et aflæsebundt, der hidrører fra en helium-neonlaser, kan den optimale hældningsvinkel afvige nogle få grader fra den optimale hældningsvinkel, der gælder for en AlGaAs-diodelaser.

5 1Δ9276

Hvad angår informationsområderne er ansøgerne kommet til den erkendelse, at informationsområdernes fasedybde udover den geometriske dybde af fordybningerne eller den geometriske højde af forhøjningerne er fastlagt 5 af: - den effektive bølgelængde for aflæsebundtet i relation til den effektive bredde af informationsområderne, - polarisationstilstanden i aflæsebundtet, og - hældningsvinklen for informationsområdernes væg- 10 ge,

Bredden af informationsområderne, som er lig med bredden af mellemområderne, er dimensionen af disse områder i retning på tværs af sporretningen. Den effektive bølgelængde er bølgelængden tæt ved informations-15 strukturen og uden for det strålingsreflekterende lag, som kan være placeret på informationsstrukturen. Hvis indformationsstrukturen er dækket med et transparent beskyttelseslag, er den effektive bølgelængde lig med bølgelængden i frit rum divideret med brydningsindeksen 20 for beskyttelseslaget. Den effektive bredde af informationsområdet er middelværdien af denne bredde, dvs. at hvis væggene havde en konstant hældning, ville denne effektive bredde være bredden ved det halve af højden af en forhøjning eller dybden af en fordybning.

25 Hvis hældningsvinklen er mindre end ca. 25°, varie rer fasedybden i mindre omfang som funktion af hældningsvinklen. For hældningsvinkler større end ca. 25°, hvilke værdier er af praktisk betydning, har størrelsen af hældningsvinklen en væsentlig indflydelse på infor-30 mationsområdets fasedybde, hvis den effektive bølgelængde er af samme størrelsesorden eller mindre end den effektive bredde af områderne. Dette er f.eks. tilfældet, når en informationsstruktur, hvor den maksimale bredde af informationsområderne og af mellemområderne 35 er af størrelsesordenen 625 nm, aflæses ved hjælp af et aflæsebundt fra en helium-neomlaser med bølgelængde XQ på 633 nm i frit rum.

En registreringsbærer beregnet til aflæsning med 6 149276 et aflæsebundt hidrørende fra en helium-neongaslaser er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at bredden af informationsområderne og mellemområderne i retning på tværs af sporretningen er ca. 625 nm, at informationsom-5 rådernes vægge har en hældningsvinkel på 45° til 50°, at den geometriske afstand mellem informationsområdernes 195 plan og spormellemrummenes plan er ca. —nm, og at mellemområdernes fasedybde er ca. 100° og mellemområdernes vægge har en hældningsvinkel på ca. 84°.

10 En større værdi for informationsområdernes hæld ningsvinkel svarer til en større værdi for den geometriske højde eller dybde af informationsområderne.

I betragtning af indflydelsen af mellemområderne på informationssignalet er en registreringsbærer ifølge 15 opfindelsen endnu mere velegnet til aflæsning med et aflæsebundt hidrørende fra en halvleder-diodelaser, nemlig en AlGaAs-diodelaser, der udsender på en bølgelængde i området fra ca. 780 nm til ca. 860 nm, end med et aflæsebundt, der hidrører fra en helium-neo:nlaser.

20 Ved en værdi af størrelsesordenen 625 nm for den maksimale bredde af informationsområderne er den effektive bølgelængde i så fald større end den effektive bredde af informationsområderne. Polarisationstilstanden i aflæsebundtet bestemmer da også fasedybden. Ved "cen-25 tral apertur"-aflæsning er indflydelsen af hældningsvinklen for informationsområdernes og mellemområdernes vægge på fasedybden lille. Omvendt har disse områders vægstejlhed betydning, når der er tale om en modtaktaflæsning af mellemområderne.

30 En registreringsbærer ifølge opfindelsen, bereg net til aflæsning med et aflæsebundt hidrørende fra en AlGaAs-laserdiode, er ejendommelig ved, at bredden af informationsområderne og mellemområderne i retning på tværs af sporretningen er ca. 625 nm, at informations-35 områdernes vægge har en hældningsvinkel på 30° til 60°, at den geometriske afstand mellem informationsområdernes 195 plan og spormellemrummenes plan er ca. -jj— nm, og at mellemområdernes fasedybde er 100° og mellemområdernes 149276 7 vægge har en hældningsvinkel på ca. 82°.Hvad angår informationsområderne kan der for en hvilken som helst værdi af hældningsvinklen i området fra 30° til 60° vælges for den geometriske afstand en vilkårlig værdi i området 2 λc 235 5 fra run til nm. For små værdier af dybden eller højden af informationsområderne skal aflæsebundtet fortrinsvis være polariseret vinkelret, dvs. strålingens elektriske feltvektor står vinkelret på længderetningen for informationsområderne og mellemområderne.

10 I tilfælde af aflæsning med et aflæsebundt fra en

AlGaAs-diodelaser vil mellemområderne næppe kunne de-tekteres, hvis der er tale om central apertur-læsning.

De for de forskellige registreringsbærere foreskrevne værdier af hældningsvinklen gælder for overgangene mellem informationsområ-15 deme eller mellemområderne og spormellemrurrmene. Hældningsvinklen for overgangene i sporretningen mellem informationscmrådeme og mellemområderne er af samme størrelsesorden son hældningen ved overgangen fra informationsområderne til spormellsnruninene.

Den foreliggende opfindelse kan finde anvendelse ikke alene 2 0 ved en registreringsbærer, der er fuldstændig forsynet med information, men også ved en registreringsbærer, hvori brugeren kan skrive information. I en sådan registreringsbærer i overensstemmelse med opfindelsen findes information kun i séktoradresser, som indeholder adresser på tilhørende blanke sporafsnit, hvori der findes et mate-25 riale, hvori der med stråling kan skrives information, idet informationsområderne og mellemområderne i séktoradresseme har en fasedybde på ca. 180°, henholdsvis 95° til 145°.

Sektoradresserne optager kun en mindre del af sporene. Spor-afsnittene mellem séktoradresseme kan bestå af et materiale, f.eks.

30 et tyndt metallag, hvori brugeren kan registrere information ved hjælp af f.eks. et laserbundt, der f.eks. benyttes til lokal smeltning af metallet.

Hensigtsmæssigt kan de blanke sporafsnit være strålingsreflekterende og have en fasedybde på ca. 100°.

35 Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser en del af informationsstrukturen på i 149276 j 8 en skiveformet registreringsbærer, fig. 2 et tangentialt tværsnit gennem en foretruk-ken udførelsesform for en registreringsbærer ifølge opfindelsen, • 5 fig. 3 et radialt tværsnit gennem en foretrukken udføreisesform for en registreringsbærer ifølge opfindelsen, fig. 4 et andet radialt tværsnit gennem en foretrukken udførelsesform for en registreringsbærer ifølge 10 opfindelsen, fig. 5 et i og for sig kendt apparat til aflæsning af registreringsbæreren, fig. 6 et snitbillede gennem underbundtet af nulte-ordenen og underbundterne af første-ordenen i informa-15 tionsstrukturens fjernfelt, fig. 7 variationen af amplituden af informationssignalet og sporfølgesignalet som funktion af fasedybden, og fig. 8 en registreringsbærer, hvori brugeren selv 20 kan registrere information.

Den i fig. 1 viste informationsstruktur omfatter et antal informationsområder 2, der er opstillet i informationsspor 3. I sporretningen, dvs. den tangentia-le retning t, er informationsområderne adskilt fra 25 hinanden af mellemområder 4. I den radiale retning, som ved pilen r, er sporene 3 adskilt fra hinanden af spormellemrum 5. Informationsområderne kan bestå af fordybninger, der er presset ind i registreringsbærerens overflade, eller af forhøjninger, der rager op 30 over registreringsbærerens overflade. Afstanden mellem bunden af fordybningerne eller toppen af forhøjningerne og spormellemrummenes plan er i princippet konstant, og det samme gælder for bredden af informationsområderne og mellemområderne på højde med spormellemrummenes plan.

35 Den nævnte afstand og den nævnte bredde er ikke fastlagt af den information, der er oplagret i strukturen.

Den information, der skal oplagres på registreringsbæreren, er kun indeholdt i variationen af struk- 149276 9 turen af områderne i tangential retning. Hvis der på registreringsbæreren er oplagret et farve-TV-program, kan luminanssignalet være kodet i variationen af informationsområderne 2’s rumlige frekvens# medens kromi-5 nanssignal og lydsignalet er oplagret i variationen af længden af områderne 2.1 stedet for et TV-program kan registreringsbæreren iøvrigt også indeholde et audio-program, informationen kan også omfatte digital-information. I så fald vil en specifik kombination af infor-10 mationsområder 2 og mellemområder 4 repræsentere en specifik kombination af digitale "1"- og "0"-værdier.

En sådan registreringsbærer med én strålingsreflekterende informationsstruktur kan aflæses ved hjælp af det apparat, der er vist skematisk i fig. 5. Et mono-15 kromt og lineært polariseret bundt 11 fra en gas-laser 10, f.eks. helium-neonlaser, reflekteres af et spejl 13 til et objektivsystem 14. I planen for strålebundtet 11 er der anbragt en hjælpelinse 12, der bevirker, at pupillen i objektivsystemet 14 fyldes ud. På informa-20 tionsstrukturen tilvejebringes der en brydningsbegrænset aflæseplet V. Informationsstrukturen er skematisk repræsenteret ved sporene 3, og registreringsbæreren er derfor vist i radialt tværsnit.

Informationsstrukturen kan være placeret på den 25 side af registreringsbæreren, der vender mod laseren.

Som det imidlertid fremgår af fig. 5 er informationsstrukturen fortrinsvis beliggende på den side af registreringsbæreren, der vender bort fra laseren, således at aflæsningen foretages gennem det transparente under-30 lag 8 på registreringsbæreren. Fordelen herved er, at informationsstrukturen er beskyttet mod fingeraftryk, støvpartikler og ridsning.

Aflæsebundtet 11 reflekteres af informationsstrukturen, og medens registreringsbæreren drejer ved 35 hjælp af en plade 16, der drives af en motor 15, moduleres aflæsebundtet i overensstemmelse med rækkefølgen af informationsområder 2 og mellemområder 4 i det spor, der aflæses på det pågældende tidspunkt. Det 10 149276 modulerede aflæsebundt passerer igen objektivsystemet 14 og reflekteres af spejlet 13. For at separere det modulerede bundt fra det umodulerede bundt er der i strålingsbanen fortrinsvis indsat et polarisationsføl-5 somt splitteprisme 17 og Xg/4-plade 18, hvor XQ repræsenterer aflæsebundtets bølgelængde i frit rum. Prismet 17 overfører aflæsebundtet 11 til XQ/4-pladen 18, der omsætter den lineært polariserede stråling til cirkulært polariseret stråling, som rammer informations-10 strukturen. Det reflekterede bundt passerer tilbage gennem λ^/4-pladen 18, og den cirkulært polariserede stråling omdannes til lineært polariseret stråling, hvis polarisationsplan er drejet 90° i forhold til den stråling, der udsendes af laseren 10. Som følge heraf vil 15 aflæsebundtet reflekteres til et strålingsfølsorat detek-tionssystem 19 den anden gang, det passerer gennem prismet 17. Dette system omfatter to detektorer 20 og 21, idet grænselinien mellem detektorerne er parallel med sporretningen. Signalerne fra detektorerne 20 og 20 21 føres til en kreds 22, hvori signalerne adderes til hinanden. Udgangssignalet Si fra denne kreds er moduleret i overensstemmelse med den information, der aflæses. Signalet fra detektorerne 20 og 21 føres også til kredsen 23, hvori signalerne trækkes fra hin-25 anden. Udgangssignalet Sr fra kredsen 23 giver en indikation om størrelsen af og retningen for en positionsfejl hos aflæsepletten i forhold til midten af det spor, der aflæses. I kredsen 24 kan dette signal på i og for sig kendt måde behandles til dannelse af et sty-30 resignal til korrigering af positionen af aflæsepletten, f.eks. ved vipning af spejlet 13 om sin akse 25.

Vi skal nu se nærmere på grunden til, at de foreskrevne værdier for informationsområdernes og mellemområdernes fasedybde er optimale værdier. For forenklin-35 gens skyld antages det, at informationsområderne og mellemområderne har lodrette vægge.

Informationsstrukturen belyses med en aflæseplet V, hvis størrelse er af samme størrelsesorden som in- 149276 11 formationsområderne og mellemområderne, og den kan derfor betragtes som et diffraktionsraster, som splitter aflæsebundtet op i et underbundt af nulte-ordenen, et antal underbundter af første-ordenen og et antal under-5 bundter af højere spektrale orden. Objektivsystemets numeriske apertur og aflæsebundtets bølgelængde afpasses efter informationsstrukturen, således at underbundterne af højere orden falder et godt stykke uden for objektivsystemets pupil og derfor ikke kan ramme detek-10 tionssystemet 19. Desuden er amplituderne af underbundterne af højere orden relativt lave i forhold til amplituderne af underbundtet af nulte-orden og underbundterne af første-orden.

For den aktuelle aflæsning af informationsstruktu-15 ren er det i hovedsagen de underbundter, der brydes i sporretningen, som har betydning. Fig. 6 viser et snitbillede gennem underbundterne i planet for objektivsystemets udgangspupil. Den cirkel, der betegnes 30 og har centrum 31, repræsenterer udgangspupillen. Denne 20 cirkel repræsenterer også tværsnittet gennem underbundtet af nulte-ordenen b(0,0). Cirklerne 32 og 34 med centrerne 33 henholdsvis 35 repræsenterer tværsnittet gennem underbundtet af første-ordenen b(+l,0) henholdsvis b(-l,0). Pilen 40 repræsenterer sporret-25 ningen. Afstanden mellem centret 31 og centrerne 33 og 35 er fastlagt af λ0/ρ, hvor p - jf. fig. 1 - repræsenterer informationsområdernes rumlige frekvens på det sted, hvor · aflæsepietten V befinder sig.

For den her givne beskrivelse af aflæseprocessen 30 er det korrekt af fastslå, at i de skraverede områder i fig. 6 overlapper underbundterne af første-ordenen b(+l,0) og b(-l,0) underbundtet af nulte-ordenen b<0,0), og at der opstår interferens. Fasen af underbundterne af første-orden varierer, hvis aflæsepletten 35 bevæger sig i forhold til informationssporet. Som følge heraf vil styrken af den samme stråling, der passerer gennem objektivsystemets udgangspupil,også variere.

Hvis midten af aflæsepletten falder sammen med 149270 12 midten af et informationsområde/ er der en specifik fasedifferens - kaldt informationsområdets fasedybde -mellem underbundtet af første-orden og underbundtet af nulte-orden. Når aflæsepletten bevæger sig i retning 5 mod det næste område/ vokser fasen af underbundet b(+l,0) med 2π. Det er derfor korrekt at sige/ at fasen af underbundtet / når aflæsepletten bevæger sig i tangential retning, i forhold til underbundtet af nulte-ordenen varierer med wt. Her er ω en vinkelfrekvens, der er 10 fastlagt af den rumlige frekvens 1/p for informationsområderne 2 og af den hastighed, hvormed aflæsepletten bevæger sig over et spor. Fasen φ (+1,0) og φ (-1,0) for underbundtet b(+l,0) og b(-l,0) i forhold til underbundtet af nulte-ordenen b(0,0) kan repræsenteres ved 15 φ(+1,0) = ψ1 + wt, henholdsvis Φ (-1,0) = ψ-j^ - o)t

For denne aflæsning af informationsstrukturen de-tekteres hele den strålingsenergi, der passerer gennem pupillen. Denne aflæsning er den såkaldte "central aper-20 tur"-aflæsning, hvor udgangssignalerne fra detektorerne 20 og 21 adderes til hinanden. Det tidsafhængige signal S^, dvs. informationssignalet, kan repræsenteres ved ligningen S± = 3(1^). cos ψ^. cos wt, 25 hvor β(ψ^) er en informationsafhængig størrelse og er funktion af fasedybden. Det er korrekt at sige, at β(ψ1) = 0, når ψχ « 90°.

Fig. 7 viser variationen af amplituden A af si informationssignalet dvs. variationen af 30 β(ψ^). cos. som funktion af fasedybden ved hjælp af den fuldt optrukne streg 43, hvoraf det fremgår, åt β(ψ^_) - cos. har et maksimum for = 180°.

Dette gælder for informationsområder med lodrette vægge og med en god tilnærmelse også for informationsområder 35 med skråtliggende vægge.

Styrkefordelingen inden for udgangspupillen afhænger også af positionen af aflæsepletten i forhold til sporets midte.

149276 13

Bortset fra underbundterne b(+l,0) og b(-1,0),som brydes i sporretningen, er der også tilvejebragt underbundter b(0,+l) og b(0,-l) ved brydning i retning på tværs af sporretningen, dvs. i den retning der er an-5 givet ved pilen 41 i fig. 6. I fig. 6 er snitbillederne i underbundterne b(0,+l) og b(0,-1) repræsenteret ved cirklen 36 med centrum 37 henholdsvis cirklen 38 med centrum 39. På det sted, hvor detektorerne 20 og 21 befinder sig, interferer underbundterne 10 med underbundtet af nulte-ordenen b(0,0). Hvis man for forenklingens skyld antager, at sporene er kontinuerlige riller med fasedybde ψ2, kan fasen φ(0,+1) og φ(0,-1) forundérbundtet b(0,+l) henholdsvis b(0,-l) i forhold til underbundtet b(0,0) repræsenteres ved: Λ ir 15 φ(0,+1) = ψ2 + 2π ~ , henholdsvis φ<0,-1) = ψ2 - 2ir ψ f hvor ίχ er afstanden mellem aflæseplettens centrum og sporets centrum og q den radiale periode af sporstruk-20 turen, jf. fig. 1. De positionsafhængige udgangssigna- . ler fra detektorerne 20 og 21 kan repræsenteres·ved følgende ligninger: 520 = C(ψ2) - cos (ψ2 + 2ir Δτ/q) henholdsv.

521 = C (ψ2). cos (ψ2 - 2ir bx/q) , i 25 hvor <3(ψ2) er en informationsuafhængig størrelse, der er funktion af fasedybden ψ2· For ψ2 = 90° kan man antage, at C(ψ2) er li? med nul. Differenssignalet, dvs. mod-takt-signalet Sr udtrykkes ved: S = - 2C(ψ2) . sin ψ2· sin 2π Δτ/q.

30 Komposanten 2π Δτ/q er en ulige funktion af ir, således at signalet Sr indeholder information om størrelsen af og retningen for en positionsfejl hos aflæsepletten i forhold til sporets midte.

Man kan bevise, at amplituden 0(ψ2) sin ψ2 af 35 modtakt-signalet Sr er maksimalt, når ψ2 = 115°. Dette gælder for områder med lodrette vægge. For områder med skråtliggende vægge er udtrykket for Sr forskelligt og mere indviklet end givet i det foregående. Va- 14 14927 6 riationen af amplituden Ae som funktion af fasedyb- ®r den Φ2 for områder med skråtliggende vægge er angivet ved den stiplede kurve 44 i fig. 7. Den maksimale amplitude er opnået for en fasedybde Ψ2 = 110°. Derfor 5 opnår man et optimalt sporfølgesignal, hvis mellemområderne på en registreringsbærer ifølge opfindelsen har en fasedybde ψ2 = 110°.

Som det fremgår af fig. 7 kan områderne med fasedybde på 110° også frembringe et lille signal i tilfælde 10 af en central apertur-aflæsning. Dette betyder, at modulationsdybden for informatiosnsignalet aftager lidt.

Denne virkning kan reduceres ved reduktion af fasedybden ψ2 for mellemområderne. Man vil fortrinsvis vælge værdien = 100°. Områder, der har en sådan fasedyb-15 de, giver et ubetydeligt signal, når der foretages central apertur-aflæsning, medens i tilfældet af modtakt-aflæsning reduceres signalet Sr ikke væsentligt i forhold til det signal Sr, der opnås for en fasedybde ψ2 = 110°.

20 De i det foregående angivne værdier for fasedybden Ψ2 på 115° for mellemområder med lodrette vægge og 100° for mellemområder med skråtliggende vægge er ikke absolut faste værdier. Der kan opnås en rimelig aflæsning for små afvigelser fra disse værdier.

25 Som tidligere nævnt har mellemområderne fortrins vis V-form. Med henblik på opnåelse af den ønskede fasedybde bør hældningsvinklen være mellem 80° og 85°.

I så fald er mellemområdernes geometri ret præcist defineret. Indflydelsen af aflæsebundtet på den optimale 30 struktur af mellemområderne er lille. Den optimale værdi ψ2 = 100° er opnået, når man anvender et helium-neonlaserbundt med XQ = 633 nm for en hældningsvinkel på 84°, eller når man anvender et AlGaAs-laserbundt med XQ mellem 780 nm og 860 nm ved en hældningsvinkel på 35 82°. Aflæsebundtets polarisationstilstand har en lille indflydelse for den konstaterede fasedybde for mellemområderne, når der er tale om modtakt-aflæsning.

For informationsområderne kan en ønsket fasedybde 149276 15 = 180° imidlertid opnås uafhængigt af aflæsebundtets bølgelængde og polarisationstilstand med informationsområder i geometriske udformninger, der indbyrdes viser ret store forskelle.

5 Por den her beskrevne registreringsbærer, som er beregnet til masseproduktion, er det vigtigt, at informationen på veldefineret måde kan registreres på en master, og at der fra denne master kan fremstilles et stort antal kopier, dvs. registreringsbærere som for-10 brugerne kan købe. I praksis fører disse krav til registreringsbærere, hvor informationsområdernes vægge har en hældning, der afviger væsentligt fra 0°. Artiklen "Laser.beam recording of video master disks" i "Applied Optics", bind 17, nr. 13, side 2001-2006, beskri-15 ver, hvorledes informationsområderne kan tilvejebringes.

Et fotoresist lag på et underlag eksponeres med en laserstråle, hvis styrke skifter fra højt niveau til lavt niveau i overensstemmelse med den information, der skal registreres. Efter registrering fremkaldes fotoresist-20 laget, hvorved der dannes fordybninger på de steder, som er blevet eksponeret med høj strålingsstyrke. Mellemområderne i registreringsbæreren ifølge opfindelsen kan tilvejebringes ved omstilling af styrken af skrivebundtet fra højt niveau til lavt niveau på f.eks. 40% 25 til 60% af værdien for højt niveau. Under fremkaldelsen tilvejebringes der dybere informationsdybninger 2 på de steder, som er blevet eksponerede med høj strålingsstyrke og mindre dybe mellemfordybninger 4 på de steder, der er blevet eksponerede med en svagere strålings-30 styrke.

Alene af den grund, at der er en vis energifordeling i skrivebundtet, vil den endelige registreringsbærer have skråtliggende vægge. Fremkaldelsesprocessen har også indflydelse på vægstejlheden, som vokser med 35 fremkaldelsestiden.

Ud fra den fremkaldte master tilvejebringes der på i og for sig kendt måde moderplader, hvorfra der igen tilvejebringes matricer. Ved hjælp af disse matricer kan 149276 16 der fremstilles et stort antal registreringsbærere. Med henblik på en nemmere adskillelse af kopierne fra matricen bør væggene · fortrinsvis have en så stor hældningsvinkel som muligt. Derfor vil hældningsvinklen af 5 hensyn til den anvendte metode for skrivning og kopiering have en specifik værdi, der afviger fra 0°.

Når der fremstilles en registreringsbærer, der er velegnet, til aflæsning med et helium-neonbundt eller et bundt af nogenlunde den samme bølgelængde, og hvor 10 den effektive bredde af informationsområderne 2 er større end den effektive bølgelængde, vil den negative virkning af fasedybden på den større hældningsvinkel, der i sig selv er ønskelig, kompenseres for ved forøgelse af den geometriske afstand mellem informationsom-15 rådernes plan og spormellemruramenes plan.

Pig. 2 viser en mindre del af en foretrukken udførelsesform for en registreringsbærer ifølge opfindelsen, her tegnet i tangentialt tværsnit langs snitlinien Il-Il·' i fig. 1, medens fig. 3 viser et radialt tvær-20 snit, langs snitlinien III-III' i fig. 1, og fig. 4 et andet radialt tværsnit langs snitlinien IV-IV' i fig. 1.

Under aflæsningen belyses registreringsbæreren nedenfra, idet underlaget . 8 benyttes som optisk beskyttelseslag. Informationsstrukturen kan være dækket med et lag 6 25 af højtreflekterende materiale, f.eks. sølv, aluminium . eller titan. Endvidere kan der på laget 6 være anbragt et beskyttelseslag 7, der beskytter informationsstrukturen mod mekaniske skader såsom ridser.

Pig. 3 viser hældningsvinklen for informations-30 områderne 2's vægge. Det har vist sig, at for en optimal reproducerbarhed for skriveprocessen og kopieringsprocessen bør hældningsvinklen være af størrelsesordenen 45° til 50°. Ved aflæsning med et helium-neonbundt opnås der imidlertid accepterbare resultater med hæld-35 ningsvinkel i området fra ca. 30° til ca. 65°. Hældningsvinklen &2 for mellemområderne, jf. fig. 4, er større end hældningsvinklen θ^, og den ligger i området fra 80° til 85°.

149276 17

Fig. 3 viser endvidere den maksimale bredde w, og den effektive bredde weff for informationsområderne 2. Ved en udførelsesform for en registreringsbærer/ hvori w = 625 nm, = 45°, og en geometrisk dybde 5 dg = 130 nm, er = 495 nm. Hvis denne registre ringsbærer læses med et aflæsebundt med bølgelængde XQ = 633 nm (helium-neo:nbundt), og hvis brydningsindeksen N for underlaget 8 er på 1,5, vil den effektive bølgelængde være mindre end weff.

10 I denne situation afhænger fasedybden i høj · grad af hældningsvinklen θ^. Hver værdi af hældningsvinklen svarer til en specifik optimal værdi af den geometriske dybde dg. Eksempelvis svarer en vinkel på 30°, 50° og 60° til en geometrisk dybde d på hen- y 15 holdsvis 114 nm, 135 nm og 173 nm.

Til aflæsning af. en registreringsbærer ifølge opfindelsen er det hensigtsmæssigt som strålingskilde at anvende en halvleder-diodelaser, f.eks. en AlGaAs-diode-laser, der udsender en bølgelængde i området fra ca.

20 780 nm til ca. 860 nm.

Når man anvender en AlGaAs-diodelaser i stedet for den gaslaser, som man antog blev brugt i fig. 5, er der ikke behov for yderligere foranstaltninger for at forhindre en tilbageføring af stråling fra den reflekte-25 rende informationsstruktur til laseren. Tværtimod kan man gøre effektiv brug af denne tilbageføring under aflæsningen, jf. beskrivelsen til US-PS nr.

3.941.945. Dette indebærer, at i aflæseapparatet er der ikke behov for at bruge polarisationsmidler såsom λ/4-30 pladen 18 og prismet 17, jf. fig. 5. Hvis diodelaseren udsender lineært polariseret stråling, vil informationsstrukturen i så fald uden videre belyses med lineært polariseret stråling i stedet for cirkulært polariseret stråling, som antages i forbindelse med fig. 5.

35 Når der foretages aflæsning med en diodelaser med større bølgelængde, kan kravet om,at weff skal være større end ikke længere opfyldes med mindre bred den w forøges, hvilket er uønskeligt af hensyn til 18 149276 informationstætheden. Når den effektive bølgelængde er lig med eller større end den effektive bredde, vil aflæsebundtets polarisationstilstand have en væsentlig indflydelse på informationsområdernes fasedybde. Når 5 man anvender et vinkelret polariseret aflæsebundt, synes en aflang fordybning eller en aflang forhøjning at være dybere henholdsvis højere end, når man anvender et parallelt polariseret eller cirkulært polariseret aflæsebundt. Denne virkning forekommer også omend i mindre om-10 fang ved et aflæsebundt, hvis effektive bølgelængde er mindre end den effektive bredde, og dette gælder især for mellemområder med lille geometrisk dybde eller højde. Ved udtrykket vinkelret eller parallelt polariseret aflæsebundt skal forstås et bundt, hvor den elektriske 15 feltvektor, dvs. E-vektoren, står vinkelret på eller er parallel med længderetningen i fordybningerne eller forhøjningerne.

Det har endvidere vist sig, at indflydelsen af informationsområdernes vægstejlhed på fasedybden er 20 lille. For de værdier af den effektive bølgelængde og den effektive bredde af informationsområderne og mellemområderne, der her er taget i betragtning, kan aflæsebundtet næppe finde nogen forskel mellem forskellige hældningsvinkler for informationsområderne i det til-25 fælde, hvor der foretages central apertur-aflæsning.

Dette indebærer, at for en registreringsbærer, der er velegnet til aflæsning med et AlGaAs-aflæsebundt, kan hældningsvinklen have en vilkårlig værdi mellem 25° og 60°, forudsat at denne hældningsvinkel i hoved-30 sagen er konstant over hele registreringsbæreren. I tilfælde af modtakt-aflæsning kan man mærke forskel mellem forskellige værdier af mellemområdernes hældning.

I så fald ligger hældningsvinklen &2 inden for snævre grænser.

35 For den foreliggende registreringsbærer er den op timale værdi for den geometriske dybde dg af informationsområderne ca. 130 nm ved N = 1,5. I så fald bør aflæsningen foretages med et vinkelret polariseret af- 149276 19 læsebundt. Por større værdier af den geometriske dybde d af informationsområderne kan registreringsbæreren dog stadigvæk aflæses tilfredsstillende. Den øvre grænse for dybden d ligger på ca. 150 nm. En registre-y 5 ringsbærer, hvor den geometriske dybde d nogenlunde 9 ligger på den øvre grænse, behøver ikke lasngere at blive aflæst med vinkelret polariseret bundt og kan også aflæses med parallelt polariseret bundt eller cirkulært polariseret bundt. Por en hvilken som helst værdi 10 af dg mellem 130 nm og 150 nm kan hældningsvinklen Øj også have en vilkårlig værdi mellem 30° og 60°. Hvad angår mellemområderne skal det bemærkes, at for en hældningsvinkel Θ2 på 85° er et vinkelret polariseret bundt at foretrække, og for en hældningsvinkel på 80° kan et 15 parallelt polariseret eller cirkulasrt polariseret bundt ' benyttes.

Indtil nu har man antaget, at informationsstrukturen er strålingsréflekterende. Opfindelsen kan dog også benyttes ved strålingstransmitterende registreringsbæ-20 rere. I så fald er detektionssystemet 19 beliggende på den anden side af registreringsbæreren i forhold- til strålingskilden. Også i dette tilfælde bør informationsområdets fasedybde være ca. 180°, medens mellemområdernes fasedybde bør ligge mellem 95° og 145°. Med henblik 25 på opnåelse af denne fasedybde bør informationsstrukturens geometri afvige fra geometrien af den i det foregående beskrevne, strålingsreflekterende informationsstruktur. Den geometriske dybde eller højde af informationsområderne og mellemområderne i en strålingstrans-30 mitterende registreringsbærer vil være ca. dobbelt så stor som dybden eller højden af områderne i en strålingsreflekterende registreringsbærer.

Som angivet i US-PS nr. 4.363.116 har man foreslået at anvende en optisk registreringsbærer som 35 lager af anden information end videoinformation, navnlig som lager hvori brugeren selv kan registrere information. Eksempler på information af denne art er data fra en computer eller radiogrammer på et hospital. Til 20 149276 denne anvendelse får brugeren en registreringsbærer, der er udformet med et såkaldt servospor, der f.eks. er spiralformet og strækker sig over hele overfladen af registreringsbæreren.

5 Når brugeren registrerer information, detekteres den radiale position af skrivepletten i forhold til servosporet, og den korrigeres ved hjælp af et opto-elektronisk servosystem, således at informationen skrives med stor nøjagtighed i det spir alf omede spor, der 10 har konstant stigning. Servosporet er opdelt i et antal sektorer, f.eks. 128 pr. omdrejning. Fig. 8 viser et planbillede af en sådan registreringsbærer 50. Servosporet betegnes ved 51 og sektorerne ved 52. De enkelte sektorer omfatter et sporafsnit 54, hvori infor-15 mationen kan skrives, og en sektoradresse 53, hvori der blandt andet kan indkodes adressen på det tilhørende sporafsnit 54 i digital form i adresseområder. I sporretningen er adresseområderne adskilt fra hinanden af mellemområder. Adresseområderne kan bestå af for-20 dybninger i registreringsbærerens overflade eller forhøjninger, der rager op over denne overflade.

I overensstemmelse med opfindelsen omfatter adresseområderne fordybninger eller forhøjninger med en første fasedybde og mellemområder med en anden fasedybde, 25 som er mindre end nævnte’ første fasedybde, på samme måde som beskrevet i det foregående for informationsområderne og mellemområderne på en registreringsbærer med videoprogram. Et tangentialt snit gennem sektoradresserne vil i så fald se ud som vist i fig. 2. Sektoradres-30 serne på samtlige spor er fortrinsvis beliggende inden for de samme cirkelsektorer. I så fald vil det radiale snit gennem adresseområderne eller mellemområderne se ud som vist i fig. 3 henholdsvis fig. 4.

Det "blanke" sporafsnit 54 kan bestå af konti-35 nuerlige riller, hvori der er afsat et lag af reflekterende materiale, der, når det udsættes for en passende stråling, udviser en optisk detekterbar ændring. Laget kan f.eks. bestå af bismuth, hvori informationsområder-

Claims (5)

149276 ne tilvejebringes ved smeltning. Det "blanke" sporafsnit kan også udgøres af V-formede riller. Heraf følger, at med henblik på efter registrering i disse riller ved modtakt-aflæsning at frembringe et optimalt 5 sporfølgesignal bør disse riller have en fasedybde på ca. 110°. Når der er tale om central apertur-aflæsning af en registreringsbærer, hvori brugeren har registreret information i form af fordybninger, der ved smeltning er tilvejebragt i de V-formede riller, kan rille-10 afsnittene mellem de enkelte fordybninger fremkalde et lille signal, såfremt disse afsnit har en fasedybde på 110°, jf. fig. 7. Derfor bør fasedybden hos de blanke riller fortrinsvis være 100°, således at disse riller næppe ville kunne "ses", når der foretages central 15 apertur-aflæsning af registreringsbæreren. Hidtil er opfindelsen blevet forklaret under henvisning til en registreringsbærer, der er formet som en cirkulær skive, men det skal bemærkes, at opfindelsen imidlertid også kan benyttes hos andre registre-20 ringsbærere, f.eks. båndformede eller cylindriske registreringsbærere .

1. Registreringsbærer med information i en optisk 25 aflæselig informationsstruktur og omfattende informationsområder (2), der er beliggende i informationsspor (3) og i sporretningen er adskilt fra hinanden af mellemområder (4) og over hele registreringsbæreren i det væsentlige har konstant fasedybde, og hvor informationssporene 30 (3) er adskilt fra hinanden ved hjælp af spormellemrum (5), kendetegnet ved, at mellemområderne (4) afviger optisk fra spormellemrummene (5) og har en i hovedsagen konstant fasedybde mellem 95° og 145° over hele registreringsbæreren, hvorhos informationsområdernes (2) 35 fasedybde er ca. 180°.

2. Registreringsbærer ifølge krav 1 og med strålingsreflekterende informationsstruktur, kendetegnet ved, at mellemområdernes (4) fasedybde har U9276 én bestemt værdi mellem ca. 100° og ca. 110°, at mellemområderne (4) i retning på tværs af sporretningen i hovedsagen er V-formede, at hældningsvinklen mellem væggene til informationsområderne (2) eller mellemområderne (4) 5 og normalen til registreringsbæreren i retning på tværs af sporretningen har én bestemt værdi i området fra 25° til 65°, henholdsvis 80° til 85°, og at den geometriske afstand (dg) mellem informationsområdernes plan og spormellemrummenes plan har én bestemt værdi i området fra 27 0 10 —jj— nm til nm, hvor N er brydningsindeksen for det transparente medium (8), der dækker informationsstrukturen.

3. Registreringsbærer ifølge krav 2 og beregnet til aflæsning med et aflæsebundt hidrørende fra en helium-15 neongaslaser med bølgelængde på ca. 633 nm, kendetegnet ved, at bredden (w) af informationsområderne (2) og mellemområderne (4) i retning på tværs af sporretningen er ca. 625 nm, at informationsområdernes (2) vægge har en hældningsvinkel (9^) på 45° til 50°, at den 20 geometriske afstand (d-,) mellem informationsområdernes y 195 (2) plan og spormellemrummenes (5) plan er ca. nm, og at mellemområdernes (4) fasedybde er ca. 100°, og mellemområdernes vægge har en hældningsvinkel (Θ-) på ca. 84°.

4. Registreringsbærer ifølge krav 2 og beregnet til aflæsning med et aflæsebundt hidrørende fra en AlGaAs-diodelaser med bølgelængde på 780 nm til 860 nm, kendetegnet ved, at bredden (w) af informationsområderne (2) og mellemområderne (4) i retning på tværs af 30 sporretningen er ca. 625 nm, at informationsområdernes (2) vægge har en hældningsvinkel (9^) på 30° til 60°, at den geometriske afstand (da) mellem informationsområder- a 195 nes (2) plan og spormellemrummenes (5) plan er ca. m, og at mellemområdernes (4) fasedybde er ca. 100°, og mel-35 lemområdernes vægge .har en hældningsvinkel (Øj) på ca. 82°.

5. Registreringsbærer ifølge et eller flere af de foregående krav og af den art, hvor brugeren kan skrive