SE443890B - Uppteckningsberare innehallande information i en optiskt lesbar informationsstruktur - Google Patents

Description

"*79oss42-9' 2 Istället för en strålningstransmitterande informationsstruktur kan man alternativt använda en strålningsreflekterande struktur.

Sedan viss tid tillbaka har i patentansöknfngssawrmnhang använts begreppet 'fasdJup' för informationsstrukturen.

Under avläsning av informationsstrukturen belyses strukturen med en avläsnings- fläck av informationsområdenas storlek och informationsstrukturen kan då betraktas som ett diffraktionsgitter som uppdelar lässtrålknippet i flera spektralordningar.

Dessa ordningar kan tilldelas visst fasläge och viss amplitud. 'Fasdjupet' definie- ras som skillnaden mellan fasläget för spektralordningen noll och den första spek- tralordningen då avläsningsfläckens centrum sammanfaller med centrum av ett informa- tionsområde.

Under avläsning av uppteckningsbäraren måste tillses att avläsningsfläckens centrum alltid sammanfaller med centrum av spåravsnittet som avläses eftersom i an- nat fall modulationsdjupet för den avlästa signalen blir litet och överhörning kan erhållas mellan intilliggande spår. För den skull härledes en spårföljningssignal under avläsning, vilken signal anger avläsningsfläckens läge relativt centrum av spåravsnittet som avläses. Denna signal tillföres ett styrorgan med vars hjälp av- läsningsfläckens läge kan korrigeras.

Som är beskrivet i US patentskriften 3 931 459 kan spårföljningssignalen alst- ras med hjälp av två strålningskänsliga detektorer som är belägna i fjärrfältet för informationsstrukturen på ömse sidor om en linje som är reellt parallell med spår- riktningen. Dm avläsningsfläckens centrun sammanfaller med spårets centrun så mot- tager de två detektorerna lika stora strålningsmängder. Dm avläsningsfläckens cen- g_ trum är förskjutet relativt centrum av spåret som avläses så kommer en av detekto- i É rerna att mottaga större mängd strålning än den andra alltefter förskjutningsrikt- ningen. Denna detekteringsmetod, som innebär att intensitetsskillnaden mellan två 5 strålknippesdelar, som passerar genom olika pupillhalvor bestämmes, är känd som z 'push-pull"-detektering. Pupillen är utgångspupillon hos ett objektivsystem beläget mellan uppteckningsbäraren och detektorerna. Dm den sålunda härledda spårföljnings- signalen skulle vara optimal så är 'fasdifferensen', såsom denna är definierad i US patentskriften 3 931 459, en udda multipel av 90°. Fasdifferensen definieras då som skillnaden mellan fasläget för en strålknippesdel härrörande från ett informati- onsområde och fasläget för en strålknippesdel härrörande från ett område intill nämnda informationsområde. Denna fasdifferens skiljer sig vanligtvis från det ovan definierade fasdjupet. Endast om fasdifferensen uppgår till l80° och 1nf°fn¿;1°n5- å områdenas väggar är vinkelräta så blir fasdifferensen lika med fasdjupet. En fas- differens på 90° motsvaras ej av ett fasdjup på 90° utan istället ett fasdjup av exempelvis l15° i beroende av bl.a. informationsområdenas bredd.

,--*-“~=H"w&ïmr:+ i __ ' - ' -suoïpff I ' 3 7908542-9 Om den aktuella informationen skall avläsas genom detektering av intensitets- variationen för den totala strälningsmängd som passerar genom pupillen (s.k. 'cen- tral-aperture*-aetexiefingi sa ar ett fasajup pa 11s° aj aiis optimalt.

Ett uppfinningsändamäl är att åstadkomma en uppteckningsbärare som under avläs- ning alstrar såväl en optimal infonnationssignal som en optimal spârföljningssignal.

För detta ändamål är uppteckningsbäraren enligt uppfinningen kännetecknad av att mellanomrädena optiskt sett skiljer sig från mellanregiönerna och uppvisar ett vä- sentligen konstant fasdjup mellan 95° och l45° utmed hela uppteckningsbäraren, medan fasdjupet för informationsomrädena är lika med ungefär 180". under det att i tidigare kända yopteckningsbärare informationsomrâdena även h tjänstgjort som områden för inriktning av avläsningsfläcken relativt centrum av ett spåravsnitt som avläses, så utgör mellanomrädena servoomräden i den nu aktuella upp- teckningsbäraren. Fasdjupet för infonmationsområdena har nu optimalt värde för "central-aperture"-avläsning av informationen, medan mellanområdenas fasdjup har ett jämförelsevis lågt värde, som är optimalt för avläsning av spärföljningssignalen genom "push-pull'-avläsning. Väsentligt är att mellanomrâdenas fasdjup är så litet att dessa områden alstrar en försumbart liten signal under “central-aperture'-av- läsning.

US patentskriften 3 931 459 utgår från att infonmationsområdena har vinkelräta väggar eller uttryckt på annat sätt, att väggarnas inklinationsvinkel är 0°. Med väggarnas inklinationsvinkel skall förstås den spetsiga vinkeln mellan dessa väggar och normalen till uppteckningsbärarens infonnationsbärande yta. I praktiken har man funnit att man för en noggrant styrd optisk registrering av informationsomräden i en s.k. ”^aster' och för ett reproducerbart sätt att kopiera denna master, bör välja en inklinationsvinkel hos informationsomrädena som är väsentligt skild från 0°. vid det nu föredragna registreringsförfarandet kan mellanområdena med litet fasdjup så gott som uteslutande realiseras i form av gropar eller upphöjningar med moderat lutning, d.v.s. stora inklinationsvinklar.

Ett föredraget utföringsexempel på en uppteckningshärare enligt uppfinningen, som är försedd med en strälningsreflekterande informationsstruktur, är för den skull kännetecknad av att fasdjupet för mellanomrädena uppvisar ett värde mellan ungefär lO0° och ungefär 1l0°, att mellanområdena är väsentligen V-formade, att inklina- tionsvinkeln mellan informationsomrädenas eller mellanområdenas väggar och normalen till uppteckningsbäraren uppvisar ett värde frän 2S° till 65° respektive frän 80° till 8S° och att det geometriska avstånet mellan infonmationsområdenas plan och mellanomrâdenas plan har ett värde från 165/N nm till 270/N nm, där N betecknar brytningsindex hos ett transparent medium anordnat att övertäcka in informations- strukturen. ß~i;79oas42-9 4 Teoretiskt sett kan mellanområdena ha en V-form med spetsiga vinklar. I prak- tiken kommer emellertid mellanområdena att utgöras av gropar eller upphöjningar med en mera gradvis lutning. Dessa mellanområden uppvisar ingen flat botten eller topp såsom informationsområdena. Fasdjupet för mellanområdena bestämmes huvudsakligen av väggbrantheten hos nämnda områden. Variationsområdet för fasdjupet är mycket litet, vilket innebär att det område inom vilket inklinationsvinkeln för mellanområdena kan variera är motsvarande litet. Det optimala värdet för inklinationsvinkeln inom nämn- da områden beror av det använda lässtrålknippet. Vid användning av ett lässtrålknip- pe som alstras av en helium-neon-laser erhålles en optimal inklinationsvinkel som skiljer sig några grader från den optimala inklinationsvinkeln vid användning av en AlGaAs-diodlaser. vad beträffar informationsområdena har sökanden kunnat konstatera, att informa- tionsområdenas fasdjup, förutom groparnas geometriska djup eller upphöjningarnas geometriska höjd, bestämmes av följande: - förhållandet mellan lässtrålknippets verksamma våglängd och informationsområdenas verksamma bredd; - lässtrålknippets polarisationstillstånd; och - inklinationsvinkeln för infonnationsområdenas väggar.

Informationsområdenas bredd, som överensstämmer med mellanområdenas, är nämnda områdens dimension tvärs spårriktningen. Den effektiva eller verksamma våglängden är våglängden tätt intill informationsstrukturen och utanför det strålningsreflekteran- de skiktet som kan vara anbringat på informationsstrukturen. Om infonnationsstruktu- ren är täckt med ett transparent skyddsskikt är den effektiva våglängden lika med våglängden i rummet dividerad med brytningsindex för skyddsskiktet. Den effektiva bredden av ett informationsområde är medelbredden, d.v.s., om väggarna har konstant inklination, bredden vid halva djupet av en grop eller bredden vid halva höjden av en uppfinning.

Om inklinationsvinkeln skulle vara mindre än ungefär 25° så skulle fasdjupet variera i viss mindre utsträckning som funktion av inklinationsvinkeln. För inklinaf tionsvinklar större än ungefär 25°, som är av praktisk betydelse, kommer inklina- tionsvinkelns storlek att inverka väsentligt på fasdjupet för informationsområdet om den effektiva våglängden är av samma storleksordning som eller mindre än områdenas effektiva bredd. Detta gäller exempelvis om en informationsstruktur, för vilken in- fonmationsområdenas och mellanområdenas maximala bredd är av storleksordningen 625 nm, avläses med hjälp av ett avläsningsstrålknippe som alstras av en helium-neon-la- ser, som emitterar en våglängd Än lika med 633 nm i runlnet.

En uppteckningsbärare enligt uppfinningen som är anpassad för avläsning medelst en He-Ne-lässtrålknippe är kännetecknad av att informationsmrådenas och mellan- s 7908542-9 områdenas bredd tvärs spårriktningen är lika med ungefär 625 n, att inklinations- vinner» för fnfamatfonsomraaenas vagga:- ar 4s° m1 so°, m u: det geometris- ka avståndet mellan informationsområdenas plan och mellanregionernas plan är lika med ngefär 195/N nm, samt att mellanområdenas fasdjup är lika med ungefär 100° och mellanområdenas inklinationsvinkel är lika med 84°.

Tilläggas kan, att ett större värde på infonmationsområdenas inklinationsvinkel svarar mot ett större värde på informationsområdenas geometriska höjd eller djup.

Med hänsyn till mellanområdenas inverkan på informetionssignalen är en uppteck- ningsbärare enligt uppfinningen än mer lämplig att avläsas medelst ett lässtrålknip- pe från en halvledardiodlaser, speciellt en AlGaAs-diodlaser som emitterar en våg- längd inom området från ungefär 780 nm till ungefär 860 nm, jämfört med ett läsë" strålknippe från en He-Ne-laser. Vid ett värde av 625 nm på informationsområdenas maximala bredd är då den effektiva våglängden större än informationsområdenas effek» tiva bredd. Lässtrålknippets polarisationstillstånd blir då också bestänmmnde för Sv, . . in., _ . f. .~ /enwaflazaxuaqši-ßbiatï. fasdjupet. Vid ”central-aperture'-avläsning blir inverkan av inklinationsvinkeln för É informationsområdenas och mellanområdenas väggar på fasdjupet ringa. Omvänt är vägg- brantheten hos nämnda områden av betydelse i fallet med 'push-pull'-avläsning av mellanområdena.

En uppteckningsbärare enligt uppfinningen, som är anpassad för avläsning me- delst ett lässtrålknippe från en AlGaAs-laserdiod, är kännetecknad av att informa- tionsområdenas och mellanområdenas bredd tvärs spårriktningen är lika med ungefär 625 nm, att infonnationsområdenas väggar har en inklinationsvinkel från 30° till 60°, att det geometriska avståndet mellan informationsområdenas plan och mellan- regionernas plan är lika med ungefär 195/N nm, och att mellanområdenàs fasdjup är lika med 100° och inklinationsvinkeln för mellanområdenas väggar är lika med 82°. För vad gäller infonnationsområdena kan, för varje värde på inklinationsvin- um inom omradet fran 3o° un so°, ett goasycufg: väv-ae för det gemen-iska avståndet väljas inom området från 195/N nm till 235/N nm. För mindre värden på in» formationsområdenas djup eller höjd är låsstrålknippet lämpligen vinkelrätt polari- serat, d.v.s. strålningens elektriska fältvektor bildar rät vinkel med längdrikt- ningen av informationsområdena och mellanområdena.

I fallet med avläsning medelst ett lässtrålknippe från en AlGaAs-diodlaser er- hålles knappast någon detektering alls av mellanområdena vid 'central-aperture'-av- läsning.

De ovan angivna värdena på inklinationsvinklarna för de olika uppteckningsbä- rarna avser övergångarna mellan informationsområdena eller mellanområdena och mel- lanregionerna. Inklinationsvinklarna för övergångarna i spårriktningen mellan infor-i mationsområdena och mellanområdena är av samma storleksordning. 5 lïew:79oas42-9 s uppfinningen är inte bara användbar vid en uppteckningsbårare som är helt och hållet informationsbärande utan också en uppteckningsbärare avsedd att förses med information av användaren. På en sådan uppteckningsbärare består informationen av adressinformation och innehålles därvid i s.k. sektoradresser, varvid varje spår innehåller ett visst antal sådana adresser. Sektoradresserna upptager endast en ndndre del av spåren. Spåravsnitten mellan sektoradresserna består av inskrivbart material, t.ex. ett tunt metallskikt, i vilket användaren kan registrera information med hjälp av exempelvis ett laserstrålknippe genom att exempelvis åstadkomma lokal smältning av metallen. Sektoradresserna innehåller adressinformationen för tillhö- rande inskrivbara spåravsnitt i form av adressområden som är åtskilda genom mellan- områden. Adressområdena har enligt uppfinningen större fasdjup än mellanområdena.

I det följande kommer uppfinningen att beskrivas närmare under hänvisning till ritningarna, där: j1g_1 visar en del av infonmationsstrukturen på en rund skivformad uppteckningsbärare; §jg_g_ visar en del av ett tangentiellt snitt genom ett före- draget utföringsexempel på en uppteckningsbärare enligt uppfinningen;_§1g_§ visar ett första radiellt snitt genom en del av ett föredraget utföringsexempel på en upp- _ teckningsbärare enligt uppfinningen; f1g_§ visar ett andra radiellt snitt genom en É del av ett föredraget utföringsexempel på en uppteckningsbärare enligt uppfin- ä ningen; jig_§ visar en känd apparat för avläsning av en uppteckningsbärare;_fjg_ få §_visar tvärsnitt tagna i informationsstrukturens fjärrfält genom delstrålknippet av ordningen noll och delstrålknippena av första ordningen;_f1g_Z visar amplitud- variationen av informationssignalen och spårföljningssignalen som funktion av fas- djupet; och_fig_§ visar en uppteckningsbärare i vilken information kan registreras av användaren.

Som framgår av fig 1 innehåller informationsstrukturen ett antal informations- områden 2, vilka är anordnade som informationsspår 3. I spårriktningen, eller tangentialriktningen t, är informationsområdena åtskilda genom mellanområden 4. Spå- ren 3 är åtskilda i radiell riktning r genom regioner 5. Informationsområdena kan bestå av gropar inpressade i uppteckningsbårarens yta eller också av upphöjningar som utskjuter från uppteckningsbärarens yta. Avståndet mellan botten av groparna eller toppen av upphöjningarna och regionernas plan är i princip konstant och detta gäller även för bredden av informationsområdena och mellanområdena i det plan som beskrives av regionerna. Nämnda avstånd och nämnda bredd är ej bestämda genom den i strukturen lagrade informationen.

Infonmationen som skall vidarebefordras genom uppteckningsbäraren innehålles enbart i variationen av strukturen av områden i tangential riktningen. (h ett färg- televisionsprogram är lagrat på uppteckningsbäraren kan luminanssignalen vara kodad E som variationen i informationsområdenas 2 spatialfrekvens medan krominanssignalen å 7 7908542-9 och ljudsignalen kan vara kodad i långdvariationen för områdena 2. Istället för ett televisionsprogram kan uppteckningsbäraren också innehålla ett ljudprogram. lnfonna- tionen kan ckså bestå av digitalinformation. I så fall representerar en viss be- stämd kombination av informationsområden 2 och mellanområdln 4 en viss bestämd kom- bination av digitala ettor och nollor.

En sådan uppteckningsbärare försedd me strålningsreflekteande informations- struktur är avläsbar medelst enArat som är schematiskt visad i fig 5. Ett monokroma- tiskt och linjärt polariseratrålknippe ll från en gaslaser 10, t.ex. en helium-ne- on-laser, reflekteras till tt objektivsystem 14 genom en spegel 13. I strålgången för strålknippet 11 finns en hjälplins 12 som tillser att objektivsystemets 14 pu- pill blir uppfylld. På informationsstrukturen alstras då en genom brytning begränsad avläsningsfläck V. Infonmationsstrukturen är schematiskt representerad genom spåren 3. Den i figuren visade uppteckningsbäraren är följaktligen representerad i ett _ tvärsnitt.

Informationsstrukturen kan vara belägen på den sida av_uppteckningsbäraren som- är vänd mot lasern. Emellertid är, såsom är visat i fig 5, informationsstrukturen företrädesvis belägen på den sida av uppteckningsbäraren som är vänd från lasern. vilket innebär att avläsningen sker genom det transparenta substratet 8 i uppteck- ningsbäraren. Fördelen därmed är att informationsstrukturen skyddas mot fingerav- tryck, dammpartiklar och repor.

Lässtrålknippet 11 reflekteras av\informationsstrukturen och blir, eftersom uppteckningsbäraren roteras med hjälp av en platta 16 som drives genom en motor 15, modulerad i överensstämmelse med följden av infonmationsområden 2 och mellanområden 4 i det momentant avlästa spåret. Det modulerade lässtrålknippet passerar än en gång objektivsystemet 14 och reflekteras av spegeln 13. För att kunna separera det modu- lerade lässtrålknippet från det omodulerade lässtrålknippet innehåller strålgången företrädesvis ett polarisationskänsligt uppdelningsprisma 17 och en ,X 0/4-platta 18, där~Ã 0 representerar lässtrålknippets våglängd i rummet. Upp- delningsprismat 17 transmitterar lässtrålknippet 11 till Å 0/4-plattan 18, som omvandlar den linjärt polariserade strålningen till cirkulärt polariserad strålning, vilken infaller på informationsstrukturen. Det reflekterade lässtrålknippet passerar återigen genomlÄ 0/4-plattan 18, varvid den cirkulärt polariserade strålningen omvandlas till linjärt polariserad strålning vars polarisationsplan undergått en vridning av 90° relativt den av lasern 10 emitterade strålningen. Detta innebär att lässtrålknippet kommer att reflekteras till en strålningskänslig detektoranord- ning 19 då det för andra gången passerar genom prismat 17. Denna anordning innefat- tar två detektorer 20 och 21, varvid begränsningslinjen dem emellan är verksamt parallell med spårriktningen. Signalerna från detektorerna 20 och 21 tillföres kret- sen 22 som adderar signalerna. Utsignalen Si från denna krets är modulerad i över- » . 7908542-9 0 ensstämmelse med den avlästa informationen. Signalen från detektorerna 22 och 21 tillföres dessutom till kretsen 23, som subtraherar signalerna. Utsignalen Sr från kretsen 23 ger ett mått på storleken och riktningen av läsfläckens felläge relativt V centrum av spåret som avläses. I kretsen 24 kan denna signal behandlas på i och för gå sig känt sätt till en styrsignal för korrigering av läsfläckens läge, exempelvis ' snedställning av spegeln 13 kring axeln 25.

I det följande kommer att illustreras varför de angivna värdena på fasdjupet för informationsrådena och mellanområdena är optimala. För enkelhetens skull antages då att informationsområdena och mellanområdena har vinkelräta väggar.

Informationsstrukturen belyses med en läsfläck V av samma storleksordning som irformationsområdena och mellanområdena och kan betraktas som ett diffraktionsgitter som uppdelar lässtrålknlppet i ett delstrålknipe av spektralordningen 0 som ej un- dergått brytning, ett antal delstrålknippen av första spektralordningen och ett an- tal delstrålknippen av högre spektralordningar. Dbjektivsystemets numeriska öppning och lässtrålknippets våglängd är anpassade till informationsstrukturen på sådant sätt att delstrålknippena av högre ordning till stor del infaller utanför objektiv- systemets pupill och ej når frm till detektoranordningen 19. Dessutom gäller att amplituderna av delstrålknippena av högre ordning är liten i förhållande till ampli- ¿ tuden av delstrålknippet av ordningen 0 och delstrålknippena av första ordningen. l För den aktuella utläsningen av infonnationsstrukturen är i huvudsak delstrål- knippena som undergår brytning i spårriktningen av betydelse. Tvärsnitten av nämnda É delstrålknippen i planet för objektivsystemets utgångspupill är visade i fig 6. Cir- keln 30 med centrum 31 representerar utgångspupillen. Denna cirkel representerar _¿ också tvärsnittet av delstrålknippet av ordningen 0 b(D,0l. Cirklarna 32 och 34, med centrumpumkterna 33 respektive 35, representerar tvärsnittet av delstrålknippena av första ordningen b(+1,0) respektive b(-1,0). Pilen 40 anger spårriktningen. Avstån- det mellan centrumpunkten 31 och centrmpunkterna 3 och 35 är bestämd genom Ä 0/p, där p (jämför fig 1) representerar upprepningsperioden för informationsområdena vid läsfläcken V.

För det här använda beskrivningssättet kan fastslås att om de skuggande område- na i ffg 6 överlappning sker mellan delstrålknippena av första ordningen b(+1,0) och bi-1,0) och delstrålknippet av ordningen 0 b (0,0) samt att interferens erhålles.

Fasläget för delstrålknippena av första ordningen varierar om avläsningsfläcken förflyttas i förhållande till ett informationsspår. Detta medför att styrkan av den totala strålning som passerar genom objektivsystmets utgångspulpill kommer att variera.

Om avläsningsfläckens centrum sammanfaller med centrum av informationsområdet 2 3 erhålled em viss fasdifferens *f'l, benämnd informationsområdenas fasdjup, mellan 3 h. -šššk a, i-«.l_.t. . ,,~ Ü. _. f: «: .t 'Je i.;.«.;a;z1s.,»^ L Wie... _. 1.:» 9 7908542-9 del strålknippet av första ordningen och del strålknippet av ordningen 0. Du låsfl äc- ken rör sig mot nåstföljande område så ökar delstrålknippets b(+l,0) fas med 277.

Dårför kan sågas att fasvinkeln för detta delstrålknippe i förhållande till del- strålknippet av ordningen 0 varierar somu) t då låsfläcken förflyttas i tangential- riktningen. hd t anger u! en tidsfrekvens som är bestämd genom spatial frekvensen (1/p) för informationsområdena 2 och av låsfläckens förflyttningshastighet långs ett spår. Fasvinkeln D(+1,0) och fl(-l,0) för delstrålknippet b(+l,0) respektive b(-1,0) relativt delstrålknippet av ordningen noll b( 0,0) kan uttryckas enligt föl- jande 9! (+1,0) = *V1 + Wt, respektive ø (“l,0) = " Vid den aktuella avläsningen av informationsstrukturen avkännes den totala strålJ" * ni ngsenergin som passerar genom pupillen. Detta innebär 'central-aperturefiavlås- ning, varvid utsignalerna från detektorerna 20 och 21 adderas. Den tidsberoende sig- nalen S1, d.v.s informationssignalen, kan då uttryckas enligt följande S1=)Û(Y1).cos“r'1.coswt där få ( Yl) anger en informationsoberoende storhet som varierar som funktion av fasajupec. Fawr' l - 9o° gäller att/b (sill) = o.

I fig 7 är förloppet av unplituden As av informationssignalen S1, d.v.s. variationen av/b (v11) cosy' 1 som funktioh av fasdjupetY I, representerad genom den hel dragna linjen 43./5 (V1) cos 'f 1 antar ett maximum förW l = 180°. Detta gäller för infonnationsområden med vinkel räta väggar och som en god approximation även för informationsområden med snedställda väggar.

Intensitetsfördelningen inom utgångspupillen beror också av läsflöckens läge i förhållande till spårcentrum.

Förutom delstrålknippena b (+l,0) ocirb (-1,0) som undergår brytning i spår- riktningen alstras även delstrålknippen b (0,+1) och b (0,4) som undergår brytning tvärs spårriktningen, d.v.s. i pilens 41 riktning i fig 6. I denna figur är tvär- snitten av del strålknippena b (0,+l) och b (0,4) representerade genom cirkeln 36 med centrum 37 respektive cirkeln 38 med centrum 39. Vid detektorerna 20 och 21 in- terfererar delstrålknippena med delstrålknippet av ordningen noll b (0,0). (h det för enkelhetens skull antages att spåren år kontinuerliga spår med fasdjupet V2, så kan fasvinkelh D (0,+1) och D (0,4) fördelstrålknippet b (0,+1) respektive b(0,-1) relativt delstrålknippet b(0,0) uttryckas enligt följande )'T «~79oas42-9 m øloßn-Wfz/'ï f r respektive øiofll- VZ-N/"Q-í anger den radiella upprepningsperioden för spårstrukturen (Jämför fig' 1). De läges- beroende utsignalerna från detektorerna 20 och 21 kan representeras genom S20=C(*/ 2) . cos (fiflziflfl-Ar/gl och S21= C( YZ) . cos (V2 -2 íïÄr/q) där Cl *f/z) anger en infonnationsoberoende storhet som varierar som funktion av fasajunef. v12. rar V' 2 = 9o° kan antaga; m cl V2) är im nan. piffa- renssignfen eller "push-pulP-signalen, Sr blir då Sr=-2C(W2).sin“f"2.sin2ïÅr/q Sr innehåller information om storleken och riktningen av ett lägesfel för avläs- ningsfläcken relativt spårcentrun.

Man kan visa att amplituden Ci V2) sin W? av 'push-pulP-signalen Sr, antar ett maximum för 4/2 = 1l5°. Detta gäller då för områden med vinkel räta väggar. För områden med snedställda väggar antar uttrycket för Sr annamoch mera komplicerad form än vad som anges ovan. Amplitudens AS variation som funktion av fasdjupet V2 för områden med snedställda väggar ärrrepresenterad genom den streckade kurvformen 44 i fig 7. Nnplitudniaximm uppnås vid fasdjupetål-/z I 1l0°.

Dm mellanområdena på en uppteckningsbårare enligt uppfinningen har ett fasdjup W 2 = 11o° ernanes fauaungen en apunai sparfaunfngssignai.

Som framgår av fig 7 kommer ounrådena med fasdjupet 1l0° även att alstra en mindre signal vid 'central-aperture"-avlösning. Detta innebär att' informationssigna- lens S1 modulationsgrad minskar något. Denna inverkan kan reduceras genom minsk- ning av mellanoinrådenas fasdjupïflz. Företrädesvis är 5/72 n 110°_ gym-u" md sådant fasdiup ger en försumbar signal vid 'central-aperturf-avlåsning, medan sig- nalen Sr ej förändras signifikativt vid 'push-pulV-avllsning i förhållande till den signa: s, san ennam-s via fasajupet V2 - 11o°. där A r betecknar avståndet mellan avlåsningsfläckens centrum och spårcentrum och Q komponenten sin 2 711 r/q är en udda funktion av Å. r, vilket innebär att signalen u 7908542-9 Ovan angivna värden på fasdjupet \f)2, d.v.s. ll5° för mellanområden med vinkelräta väggar och ll0° för mellanområden med snedställda väggar, är ej strik- ta. Avläsning med godtagbar kvalitet erhålles även vid smärre avvikelser från dessa värden.

Som nämnts tidigare är mellanområdena företrädesvis V-formade. För att uppnå det önskade fasdjupet skall inklinationsvinkeln ha ett värde mellan 80° och 85°.

Mellanområdenas geometri är då definierad med god noggrannhet. Lässtrålknippets be- tydelse för mellanrådenas optimala struktur är liten. Det optimala värdet *f 2=ll0° uppnås vid användning av en He-Ne-laser med1Ä 0 I 633 nm vid inkli- nationsvinkeln 84°, och vid användning av en AlGaAs-laser med Å Û mellan 780 nm och 860 nm för en inklinationsvinkel lika med 82°. Lässtrålknippets polarisations- tillstånd har en mindre inverkan på mellanområdenas avkända fasdjup i fallet med ”push-pull'-avläsning.

För informationsområdena gäller emellertid att det önskade fasdjupet V/1=180° kan uppnås oberoende av lässtrålknippets våglängd och polarisations- tillstånd med informationsområdesgeometrier med jämförelsevis stora inbördes avvi- kelser.

För den ovan beskrivna uppteckningsbäraren, som exempelvis är avsedd för stor- skalig spridning av ett televisionsprogram eller ett ljudprogram, är det väsentligt att infonmationen kan registreras på en 'master' på väldefinierat sätt, och att man utgående från en så framställd 'master' kan tillverka ett stort antal kopior, d.v.s. uppteckningsbärare avsedda att användas av konsumenten. I praktiken leder dessa krav 3 till uppteckningsbärare med informationsråden 2 vars väggar har inklinationsvinklar som väsentligt avviker från 0°.

Tidskriftsartikeln 'Laser beam recording of video master disks' i 'Applied Op- tics", volym 17, nr. 13, sid. 2001-2006, beskriver hur informationsområdena kan in- skrivas. Ett fotoresistskikt på ett substrat exponeras då för en laserstråle vars intensitet omkopplas mellan en hög nivå och en låg nivå i överensstämmelse med in- fonmationen som skall inskrivas. Efter inskrivning framkallas fotoresisten, varvid gropar bildas på de ställen som exponerats för strålning med hög intensitet. Mellan- områdena i uppteckningsbäraren enligt uppfinningen kan åstadkommas genom omkoppling av skrivstrålknippets intensitet under inskrivning mellan en hög nivå och en lägre V nivå, utgörande exempelvis 40%-601 av den höga nivån. Under framkallning bildas då åt de djupare informationsgroparna 2 på de ställen som exponerats för strålning med hög intensitet och mellanområdesgropar 4 med mindre djup på de ställen som exponerats för den lägre strålningsintensiteten.

Enbart på grund av intensitetsfördelningen inom skrivstrålknippet kommer den slutliga uppteckningsbäraren att uppvisa snedställda väggar. Framkallningsprocessen inverkar också på väggbrantheten på så sätt att väggbrantheten ökar med ökande *kan -t . a, i . r :_ ,,;79oas42-9 av n framkallningstid. ä Ur den framkallade 'master'-skivan eller orginalskivan tillverkas s.k. moder- É skivor pl känt sätt och med hjälp av dessa i sin tur matrisskivor. Med hjälp av ma- trisskivorna kan ett stort antal uppteckningsbärare tillverkas. För att underlätta separation av kopior och matriser bör väggarnas inklinationsvinkel företrädesvis vara så stor som möjligt. Härav framgår, att som en följd av förfaradet för in- skrivning och kopiering, att inklinationsvinkeln kommer att erhålla ett visst värde som avviker från 0°. _ Vid tillverkning av en uppteckningsbärare som är anpassad för avläsning medelst ett He-Ne-strålknippe eller strålknippe med jämförbar våglängd, varvid informations» områdenas 2 effektiva bredd är större än den effektiva våglängden, så kompenseras den i och för sig önskvärda större inklinationsvinkelns negativa inverkan på fas- djupet genom ökning av det geometriska avståndet mellan informationsområdenas plan och mellanregionernas plan.

Fig 2 visar en mindre del av ett föredraget utföringsexempel på en uppteck- ningsbärare enligt uppfinningen i tangentiellt snitt längs linjen ll-II i fig 1, medan fig 3 visar ett första radiellt snitt längs linjen III-III' i fig 1, samt fig 4 visar ett andra radiellt snitt längs linjen IV-IV' i fig 1. Under avläsning av uppteckningsbäraren belyses denna frän undersidan, varvid substratet 8 utnyttjas som ett optiskt skyddsskikt. Informationsstrukturen kan vara täckt med ett skikt 6 av å högreflekterande material, t.ex. silver eller aluminium eller titan. Dessutom kan ett skyddsskikt 7 vara anordnat ovanpå skiktet 6, vilket skikt skyddar informations- o strukturen mot mekanisk skada, t.ex. repning.

Fig 3 visar inklinationsvinkeln 01 för infonmationsomrädenas 2 väggar. Man har funnit att inklinationsvinkeln 01 bör vara av storleksordningen 45° till 50° för att optimal reproducerbarhet av inskrivningsförloppet och kopieringsför- loppet skall uppnås. Emellertid uppnås godtagbara resultat i fallet med avläsning medelst ett He-Ne-strålknippe med inklintionsvinklar 91, som ligger inom området från ungefär 30° till ungefär 6S°. Inklinationsvinkel 02 för mellanområdena 4 i fig 4 är större än inklinationsvinkeln 01 och ligger inom området från 80° un as°.

Fig 3 visar dessutom den maximala bredden H och effektiva bredden Heff av informationsområdena 2. För ett utföringsexempel på en uppteckningsbärare med H = szs m, cl = 4s° och m game-im djup ag - 130 m, er-nanes va" - 495 nm. Om denna uppteckningsbärare avläses medelst ett lässtrålknippe med våglängden ,Å0 = 633 nn (He-Ne-strålknippe) och om substratets 8 brytningsindex N = 1,5, så blir den effektiva våglängden mindre än Hëff.

I detta fall är fasdJupet'f'1 kraftigt beroende av inklinationsvinklarna 91, varvid varje inklinationsvinkel svarar mot ett visst optimalt väre på det 1: 7908542-9 aeanatmn man da. era-nam: nntsvms rtntein :o°. so° att so° av ett geometriskt djup dg lika med lll nl, 135 nm respektive 173 nm.

För avläsning av en uppteckningsbärare enligt uppfinningen utnyttjas företrä- desvis en halvledardiodlaser som strålningskälla, t.ex. en AlGaAs-diodlaser som emitterar en våglängd iom området från ungefär 780 nm till ungefär 860 nl. vid användning av en AlGaAs-diodlaser istället för gaslasern, vilken antagits vara använd i fig 5, behöver inga åtgärder vidtagas för att förhindra återkoppling av strålning som reflekterats av informationsstrukturen till lasern. Tvärtom kan man utnyttja återkopplingen under avläsning på det sätt som är beskrivet i US patent- skriften 3941945. Detta innebär att man i avläsningsapparaten ej behöver några pola- riseringsorgan, såsom Äji-plattan 18 och prismat 17 i fig S. Dm diodlasern emit- terar linjärt polariserad strålning så kan utan ytterligare åtgärder informations- strukturen belysas med linjärt polariserad strålning och ej med cirkulärt polarise- rad strålning såsom antagits i fig 5.

Vid avläsning medelst en diodlaser med längre våglängd är kravet att Heff skall vara större än Å e" e; iangre uppfyllt, såvida nan ej ökar »redden v, ml ket ej är lämpligt med hänsyn till informationstätheten. När den effektiva vågläng- den är lika med eller större än den effektiva bredden kommer lässtrålknippets pola- risationstillstånd att inverka väsentligt på informationsområdenas fasdjup. vid an- vändning av ett vinkelrätt polariserat lässtrålknippe kommer en avlång grop eller en avlång upphöjning att framstå såsom djupare respektive högre än vid användning av ett parallellt eller cirkulärt polariserat lässtrålknippe. Denna effekt erhålles också, om än i mindre grad, för ett lässtrålknippe vars effektiva våglängd mindre än den effektiva bredden och detta gäller i synnerhet för mellanområden med mindre ge- ometriskt djup eller höjd. Ett vinkelrätt eller parallellt polariserat lässtrål- knippe innebär ett lässtrålknippe vars elektriska fältvektor, E-vektorn, bildar rät vinkel eller ligger parallellt med längdriktningen av groparna eller upphöjningarna.

Vidare har man kunnat konstatera att infonmationsområdenas väggbranthets inver- kan på fasdjupet.¶'1 är ringa. För de i detta sammanhang aktuella värdena på den effektiva våglängden och informationsområdenas och mellanområdenas effektiva bredd kan lässtrålknippet knappast diskriminera mellan olika inklinationsvinklar hos in- formationsområdena vid 'central-aperture'-avläsning. Detta innebar att inklinations- vinkeln 9 1, för en uppteckningsbärare avsedd att avläsas medelst ett AlGaAs-läs- straikniape, kan na ett gndtyekiigt värde nenan zs° een so° förutsatt att denna inklinationsvinkel är väsentligen konstant utmed hela uppteckningsbäraren. Vid 'push-pull'-avläsning kan olika brantheter hos mellanområdena särskiljas. inklina- tionsvinkeln Dä är då begränsad till ett snävt område.

Fö- denna uppteckningsbärare är det optimala värdet på det geometriska djupet “79oas42-9 2 M dg av informationsomrädena ungefär lika med 130 nm (vid N=1,5). Avläsning skall dä ske medelst ett vinkelrätt polariserat lässträlknippe. Emellertid är upptecknings- bäraren godtagbart avläsbar även för större värden pä informationsomrädenas geome- triska djup dg. Den övre gränsen för dg ligger ungefär vid 150 nm. En upptecknings- bärare vars geometriska djup dg ligger i närheten av detta övre gränsvärde behöver ej längre avläsas medelst ett vinkelrätt polariserat strälknippe utan kan också av- läsas med ett parallellt polariserat eller cirkulärt polariserat strälknippe. För varje värde på dg mellan 130 nm och 150 nm kan också inklinationsvinkeln G1 antaga ett godtyckligt värde mellan 30° och 60°. Beträffande mellanomrädena“framhälles att ett vinkelrätt polariserat strälknippe är att föredraga vid en inklinationsvin- kel 92=8S°, medan ett parallellt polariserat eller cirkulärt polariserat sträl- knippe kan användas vid en inklinationsvinkel lika med 80°.

Ovan har antagits att informationsstrukturen är strälningsreflekterande. Upp- finningen är även användbar i förening med strälningstransmitterande uppteckningsbä~ rare. Detektoranordningen 19 är dä anordnad pä andra sidan av uppteckningsbäraren och strälningskällan. Även i detta fall bör informationsomrädets fasdjup vara unge~ fär l80°, medan fasdjupet för mellanomrädena bör ligga mellan 95 och 145°. För att uppnå detta fasdjup skall informationsstrukturens geometri skilja sig frän den som ovan beskrivits för den strälningsreflekterande informationsstrukturen. De geo- metriska djupen eller höjderna av informationsomrädena och mellanomrädena pä en strälningstransmitterande uppteckningsbärare kommer att vara ungefär två gånger större än djupen eller höjderna av motsvarande områden pä en strälningsreflekterande uppteckningsbärare. l exempelvis svenska patentansökningen 79022224: har föreslagits användning av en optisk uppteckningsbärare som lagríngsmedium för annan information än video- informatíon och speciellt som ett av lnvändaren ínskrivbart lagrlngsmedium. Exem- pel därpå är information från en (kontors°) dator eller radiogram framställda på sjukhus. För denna tillämpning förses användaren med en uppteckníngsbärare för- sedd med ett s.k. servospår, som exempelvis är spiralformat och har utsträckning över hela uppteckníngsbärarens yta.

Under användarens registrering av information avkännes skrivfläckens radiella läge relativt servospäret och kerrigeras genom ett opto-elektroniskt styrsystem, varigenom informationen inskrives i spiralspäret med en konstant delning och hög noggrannhet. Servospäret är uppdelat i en mångfald sektorer, t.ex. 128 per varv: rig i 7 visar en planvy av en sädan uppteckningsbärare 50. Servospäret är betecknat 51 och sektorerna 52. Varje sektor innefattar ett späravsnitt 54, i vilket informationen kan inskrivas, och en sektoradress 53, i vilken bl.a. adressen för det tillhörande spåravsnittet 54 är inkodad i adressomräden, t.ex. i digital fonn. Adressomrädena 15 1 vuoaaz-w inpressade i uppteckningsbårarytan eller av upphöjningar som utskjuter från denna yta. varvid det andra fasdjupet år mnndre ån det förstnämnda i motsvarighet till vad som beskrivits ovan för informatinsområden och mellanområden på en uppteckningsbårare innehållande ett videoprogram. Ett tangentiellt snitt genom sektoradresserna kommer då att ha ett utseende enligt fig 2. Företrädesvis är sektoradresserna för samtliga spår anordnade inom samma cirkelsektorer. I så fall kommer ett radiellt snitt genom år åtskilda i spårriktningen genom mellanområden. Adressområdena kan bestå av gropar *å Enligt uppfinningen innehåller adressområdena gropar eller upphöjningar med ett ä första fasdjup och mellanområdena gropar eller upphöjningar med ett andra fasdjup, ' f adressområdena eller mellanorådena att ha det utseende som framgår av fig 3 respek- á tive fig 4.

De ”blanka” spåravsnitten 54 kan bestå av kontinuerliga spår i vilka ett skikt av reflekterande material är anbringat, vilket skikt undergår en optiskt detekterbar g förändring vid exponering med lämplig strålning. Detta skikt kan exempelvis bestå av D vismut, i vilket informationsområden kan bildas genom smältning.

De "blanka" spåravsnitten kan bestå av V-fonmade spår. För att möjliggöra här- ledning av en optimal spårföljningssignal genom 'push-pull'-avläsning under regi- strering i dessa spår. så bör i enlighet med det ovanstående dessa spår ha ett fas- djup som är ungefär lika med llO°. I fallet med 'central-aperture'-avläsning av uppteckningsbåraren som inskrives av användaren, i vilken gropar insmiltes i de V-formade spåren, så kommer spåravsnitten mellan groparna att ge upphov till en mindre signal om dessa spåravsnitt har ett fasdjup lika med 1l0° (Jämför fig 7).

För den skull bör de 'blanka' spåren företrädesvis ha fasdjupet 100°. vilket inne- bär att man under 'central-aperture'-avlåsning av den inskrivna uppteckningsbåraren knappast längre kan 'se' dessa spår.

Uppfinningen har ovan beskrivits i samband med en rund skivformad uppteck- ningsbårare. Emellertid år uppfinningen åven tillåmpbar på uppteckningsbårare av annat slag, t.ex. bandformade eller cylinderformade uppteckningsbårare.

Claims (6)

1' 11uoaw¿'3 1 is Patentkrav l. Uppteckningsbärare innehållande information l en optiskt läsbar informa- tionsstruktur innefattande lnformationsområden (2) anordnade i informations- lanområden (Å), varvid informationsspåren (2) är åtskilda genom mellanregi- oner (S) och informationsområdena uppvisar ett fasdjup som är väsentligen kon- stant över hela uppteckningsbåraren (I), vilket fasdjup är definieraf“som fas- skillnaden mellan ett delstrålknippe av ordningen noll och ett delstrålknippe av första ordningen av ett strålknippe som infaller på ett informationsområde, k 5 n n e t e c k n a d av att mellanområdena (Ä) är optiskt skilda från mel- lanregionerna (5) och uppvisar ett väsentligen konstant fasdjup mellan 950 och ib5° över hela uppteckningsbäraren (i) och att informatlonsområdenas (2) fas- djup är lika med ungefär l80°. ~ å ffifå

2. Uppteckningsbärare enligt patentkravet l, innehållande en strålningsre- flekterande informationsstruktur, k ä n n e t e c k n a d av att mellanområ- denas (H) fasdjup har ett värde mellan ungefär 1000 och ungefär ll0°, att mel- lanområdena (ä) år väsentligen V-formade, att inklinationsvinkeln (01 resp. 02) 3 mellan informationsområdena eller meilanområdenas väggar och en normal till upp- teckningsbäraren har ett värde inom området 25° till 65° respektive från 80° till 85°, och att det geometriska avståndet (DG) mellan informationsområdenas plan och mellanregionernas plan har ett värde inom området från l6S/N nm till E, . ;_. š) . :if 9:-" w gr 270/N nm, där N betecknar brytningsindex för ett informationsstrukturen över- täckande, transparent medium.

3. Uppteckningsbärare enligt patentkravet 2 anpassad för avläsning medelst ett lässtrålknippe från en helium-neon-gaslaser med en våglängd av approxima- tivt 633 nm, k ä n n e t e c k n a d av att informationsområdenas (2) och mel- ianområdenas (ü) bredd tvärs spårrlktningen är lika med ungefär 625 nm, att in- klinationsvinkeln (01) för informationsområdenas väggar är ßS° till 500, och att det geometriska avståndet mellan informatlonsområdenas plan och mellanregioner- nas plan är lika med ungefär 195/N nm, samt att fasdjupet för mellanområdena är ~ lika med ungefär l00° och mellanområdenas väggar har inklinationsvinkeln (02) 8ü°. Ä.

Uppteckningsbårare enligt patentkravet 2, vilken är anpassad för avläsning medelst ett lässtråiknippe från en AlGahs-halvledardiodlaser med en våglängd mellan 780 och 860 nm, k ä n n e t e c k n a d av att informationsområdenas (2) och mellanområdenas (N) bredd tvärs spårriktningen år lika med ungefär 625 nm, _, spår (3), vilka informationsområden (2) l spårriktningen år åtskilda genom mel- a p; 7908542-9 att lnkllnatlonsvlnkeln (0')'för fnformatlonsområdenas väggar har ett värde inom området från 30° till 60°, att det geometriska avståndet mellan informa- tlonsomrâdenas plan och mellanregionernas plan är lika med ungefär 195/N nm, och att mellanområdenas fasdjup är l00° och inklitatlonsvinkeln (02) för mel- lanområdenas väggar är 820.

5. Uppteckningsbärare enligt något av de föregående patentkraven, i vilken information kan inskrivas av en användare inom förutbestämda spåravsnitt (SH). k 3 n n e t e c k n a d av att informationen innehålles enbart i sektoradres- ser (S3), vilka innehåller adresser för tillhörande informationsfria spårom- råden, vilka innehåller ett material i vilket inskrlvning kan ske medelst strålning, varvid informationsområdena eller mellanområdena i sektoradresser- na har ett fasdjup lika med ungefär 1800 respektive ett fasdjup mellan 9S° och 1h5°.

6. Uppteckningsbärare enligt patentkravet S, k 3 n n e t e c k n a d av att de informationsfria spåravsnitten (Sh) är strålningsreflekterande och har ett fasdjup lika med ungefär l00°.