DE2712013A1

DE2712013A1 - Aufzeichnungsmedium sowie einrichtungen zum einschreiben und auslesen von informationen an diesem medium

Info

Publication number: DE2712013A1
Application number: DE19772712013
Authority: DE
Inventors: Fred William Spong
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1977-09-22
Also published as: JPS52114306A; JPH0343692B2; FR2344920A1; JPS6325414B2; NL186836C; US4097895A; NL9000906A; DE2712013C2; JPS5484702A; FR2344920B1; GB1560245A; JPS62175943A; JPH0343691B2; AU2311677A; JPS5634938B2; AU509993B2; HK32782A; JPS62175944A; NL7702971A; DE2759303C2

Description

RCA 70 385 Ks/Ri

U.S. Ser.No. 668,4-95

Piled: March 19, 1976 ^ SZTTezold

Dipl.-Ing. Petsr Schütz 2 7 1 2 O Ί

DIpI.-Ing. Weifατng Heueler 8 München 86, PostlacSi 660668

RCA Corporation New York, Ν.Υ"., V.St.ν.Α.

Aufzeichnungsmedium sowie Einrichtungen zum Einschreiben und Auslesen von Informationen an diesem Medium

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Aufzeichnungssystem und bezieht sich speziell auf die Aufzeichnung selbst, ferner auf optische Einrichtungen und Verfahren zur Bildung einer solchen Aufzeichnung sowie auf optische Abspieleinrichtungen und -verfahren zur Wiedergewinnung der Information von einer solchen Aufzeichnung.

Es sind bereits optische Aufzeichnungsverfahren vorgeschlagen worden, bei denen Licht aus einem Laser auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums fokussiert wird, und zwar mit einer ausreichenden Intensität, um Material an dieser Oberfläche abzutragen. Inde;n man die Intensität des fokussierten Lichts entsprechend der aufzuzeichnenden Information steuert und gleichzeitig für eine Relativdrehung zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem fokussierten Lichtfleck sorgt, kann in der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums ein für die Information charakteristisches Muster von Vertiefungen geschaffen werden.

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Wenn man mit diesem Abtragungsverfahren eine gute Aufzeichnungsempfindlichkeit erhalten will, wie sie beispielsweise beim Aufzeichnen von Bildinformationen in hoher Packungsdichte mit "Realzeit"-Geschwindigkeiten erforderlich ist, dann muß die Energieeinkopplung vom aufzeichnenden Lichtstrahl in das abzutragende Material mit gutem Wirkungsgrad erfolgen. Ein der Erfindung zugrundeliegendes Prinzip besteht nun darin, zur Erhöhung des Wirkungsgrades dieser Energieeinkopplung für den Aufbau des Aufzeichnungsmediums ein Substrat mit einer (zumindest bei der Freouenz des den Aufzeichnungsstrahl bildenden Lichts) hochreflektierenden Oberfläche zu nehmen, über der sich eine dünne Schicht eines bei der Frequenz des den Aufzeichnungsstrahl bildenden Lichts hochabsorbierenden Materials befindet. Da sowohl einfallendes Licht als auch reflektiertes Licht (von der Substratoberfläche reflektiert) durch die dünne absorbierende Schicht dringt, kann die Temperatur des diese Schicht bildenden absorbierenden Materials schneller auf den zum Abschmelzen führenden Wert steigen.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann der Wirkungsgrad der Energieeinkopplung in die absorbierende Schicht weiter erhöht werden, indem man dieser Schicht eine solche Dicke gibt, daß sich bei der Lichtfrequenz des Aufzeichnungsstrahls eine Antireflexbedingung für das beschichtete Substrat ergibt. Zum ersten wird also durch die reflektierende Oberfläche verhindert, daß Energie durch Eindringen in das Substrat verlorengeht, und zum zweiten wird durch die hergestellte Antireflexbedingung verhindert, daß Energie durch Rückstrahlung verlorengeht. Durch eine solche Verminderung der Energieverluste läßt sich die absorbierende Schicht mit sehr gutem Wirkungsgrad auf eine zum Abschmelzen führende Temperatur aufheizen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Oberfläche eines aus Glas bestehenden scheibenförmigen Substrats glattpoliert und dann mit einem dünnen Metallbelag (z.B. aus Aluminium) beschichtet, um dem Substrat eine hochreflektierende

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Oberfläche zu geben. Diese reflektierende Fläche wird dann mit einer Schicht eines Materials überzogen (z.B. mit organischem Farbstoff wie Fluoreszein), das hochabsorbierend für die Lichtfrequenz einer zum Aufzeichnen verwendeten monochromatischen Lichtquelle ist (z.B. eines Argon-Lasers, der Ausgangslicht einer Wellenlänge von 4-579 Angström liefert). Die Dicke der Farbstoffschicht wird so gewählt, daß sich eine Antireflexbedingung für das beschichtete Substrat bei der zum Aufzeichnen verwendeten Wellenlänge ergibt.

Die in der vorstehend beschriebenen Weise gebildete beschichtete Scheibe stellt einen Rohling für eine Aufzeichnungsplatte dar, der mit Hilfe einer passend gesteuerten Lichtstrahlquelle bearbeitet werden kann, deren Licht die richtige Frequenz hat, um die Energie des Lichtstrahls mit hohem Wirkungsgrad in die absorbierende Schicht einzukoppeln.

Zur Schaffung einer Aufzeichnung, in welcher der Erfindungsgedanke realisiert ist, wird beispielsweise ein Plattenrohling der vorstehend beschriebenen Scheibenform mit einer konstanten Umlaufgeschwindigkeit in Drehung versetzt, während ein Lichtstrahl aus einer geeigneten Quelle (z.B. aus einem Laser, der Licht einer zur Antireflexionsbedingung führenden Frequenz aussendet) auf die beschichtete Oberfläche der Platte fokussiert wird. Die Intensität des Lichtstrahls wird entsprechend der aufzuzeichnenden Information gesteuert. Diese Steuerung kann beispielsweise gemäß den Schwingungen von Trägerwellellen geschehen, die mit bildinformationshaltigen Videosignalen frequenzmoduliert sind, so daß die Intensität des Lichtstrahls zwischen einem zum Abtragen des absorbierenden Materials ausreichenden hohen Wert und einem für die Abtragung nicht ausreichenden niedrigen Wert wechselt und sich die Frequenz dieser Intensitätswechsel gemäß der Amplitude des Videosignals ändert.

Auf diese Weise wird in der beschichteten Oberfläche der Platte eine Informationsspur in Form von im Abstand aufeinanderfolgen-

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den Vertiefungen gebildet, die an den jeweils mit hoher Strahlintensität belichteten Oberflächenbereichen entstehen, da das Material der absorbierenden Schicht infolge der hohen Strahlintensität jeweils verdampft wird. Änderungen in der Länge und den Zwischenräumen dieser Vertiefungen sind charakteristisch für die aufgezeichnete Information. Wenn eine fortlaufende Folge von Bildern aufgezeichnet werden soll, dann kann eine spiralige Informationsspur gebildet werden, indem dafür e-esorgt wird, daß zwischen dem aufzeichnenden Strahl und der sich drehenden Platte eine Relativbewegung in Radialrichtung und mit konstanter Geschwindigkeit stattfindet. Man kann auch ohne eine solche Relativbewegung verfahren und auf diese Weise eine kreisförmige Informationsspur bilden, in der dann die Information eines stillstehenden Einzelbildes aufgezeichnet werden mag, beispielsweise um "Dias" zu speichern.

Das Ergebnis des vorstehend beschriebenen Aufzeichnungsprozesses ist ein Informationsträger, der sich gut für optische Abspielverfahren zur Wiedergewinnung der aufgezeichneten Information eignet. Die Informationsspur eines solchen Aufzeichnungsträgers besteht aus (1) ungestörten Oberflächenbereichen, die bei einer gewissen Lichtfrequenz sehr niedriges Reflexionsvermögen haben (infolge der weiter oben beschriebenen zur Antireflexbedingung führenden Dickenbemessung), und (2) damit abwechselnde vertiefte Bereiche, die durch den Abtragungsprozess entstanden sind und bei derselben Lichtfreauenz ein wesentlich höheres Reflexionsvermögen haben (wegen der dort nicht erfüllten Antireflexbedingung infolge der vollständigen oder zumindest teilweisen Portnahme der die reflektierende Substratoberfläche bedeckenden absorbierenden Schicht). Ein großes Verhältnis zwischen dem Reflexionsvermögen der vertieften Bereiche und dem Reflexionsvermögen der dazwischenliegenden Bereiche (ungestörte Oberfläche) wird leicht erzielt.

Zum Abspielen einer Aufzeichnungsplatte des vorstehend be-

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schriebenen Typs kann erfindungsgemäß ein Lichtstrahl auf die Informationsspur der in Drehung versetzten Platte fokussiert werden. Dieser Abspielstrahl hat eine konstante Intensität einer Stärke, die zur Abtragung der Plattenbeschichtungen unzureichend ist, und seine Frequenz entspricht im wesentlichen derjenigen, bei der die Antireflexbedingung an den "ungestörten" Oberflächenbereichen erfüllt ist. Ein passend angeordneter Fotodetektor empfängt Licht, das von den aufeinanderfolgenden Bereichen der Informationsspur bei ihrer Wanderung durch den Strahl des fokussierten Lichts reflektiert wird, und bildet daraus ein für die aufgezeichnete Information charakteristisches Signal. Ein hohes Kontrastverhältnis beim Auslesen wird leicht erzielt (wegen der großen Reflexionsstärkeunterschiede zwischen den vertieften Bereichen und den dazwischenliegenden Spurbereichen bei der Lichtfreouenz des Abspielstrahls), so daß die aufgezeichneten Bildsignale mit ausgezeichnetem Rauschabstand wiedergewonnen werden können.

Nähere Einzelheiten und Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Aufzeichnungsmediums, das in der erfindungsgemäßen Weise aufgebaut ist;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil der Informationsspur einer erfindungsgemäßen Aufzeichnung, die in ein Medium des in Fig. 1 gezeigten Typs eingebracht ist;

Fig. 3 zeigt, teilweise in Blockform, ein erfindungsgemäßes optisches Aufzeichnungsgerät zur Bildung einer Aufzeichnung des in Fig. 2 dargestellten Typs sowie ein erfindungsgemäßes Abspielgerät zur Wiedergewinnung der in einer Aufzeichnung des in Fig. 2 dargestellten

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Typs enthaltenen Information;

Fig. 4- zeigt in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Dicke der Oberflächenschicht und dem Reflexionsvermögen für ein Ausführungsbeispiel des Aufzeichnungsmediums nach den Figuren 1 und 2.

Der in Fig. 1 dargestä-lte Querschnitt durch einen Teil eines für ein optisches Aufzeichnungssystem ausersehenen Aufzeichnungsrohlings 10 offenbart den Aufbau eines ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung darstellenden Aufzeichnungsmediums. Der Rohling 10 hat ein Substrat 11, das beispielsweise die Form einer (runden) Scheibe oder Platte habe und deren eine Hauptoberfläche (s) eben und glatt poliert ist. Zweckmäßigerweise besteht das Substrat 11 aus einem Material wie z.B. Glas, das sich bequem zui Erzielung einer solchen Oberfläche bearbeiten läßt.

Auf der Oberfläche s des Substrats 11 befindet sich eine dünne Schicht 13 eines Materials, das (zumindest über einen gegebenen Teils des Lichtspektrums) ein hohes Reflexionsvermögen hat. Die reflektierende Schicht 13 bestehe vorzugsweise aus Metall wie z.B. Aluminium, das auf die Oberfläche s aufgedampft sei.

Über der reflektierenden Schicht 13 befindet sich eine Schicht 15 eines Materials, das (zumindest über den oben genannten gegebenen Teils des Lichtspektrums) stark lichtabsorbierend ist. Die absorbierende Schicht 15 bestehe vorzugsweise aus einem organisohen Farbstoff wie z.B. Fluoreszein, der mittels eines Aufdampfverfahrens auf die reflektierende Schicht 13 aufgebracht sei.

Ein Vorteil der "Verwendung einer absorbierenden Schicht über einer reflektierenden Oberfläche beim dargestellten Aufbau des Aufzeichnungsmediums wird deutlich, wenn man den Fall betrachtet, daß ein Lichtstrahl L (einer innerhalb des oben genannten gegebenen Teils des Spektrums liegenden Frequenz) ent-

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lang einer .Achse χ senkrecht zur Oberfläche s gerichtet wird und an oder nahe der Oberfläche der absorbierenden Schicht 15 fokussiert wird. Der größte Teil des die untere (d.h. innenliegende) Grenzfläche der absorbierenden Schicht 15 erreichenden Anteils des einfallenden Lichts geht nicht infolge Eindringens in das Substrat 11 "verloren", wie es beim Fehlen der reflektierenden Schicht 15 der Fall wäre, sondern wird zurück in die absorbierende Schicht 15 reflektiert. Folglich wird die absorbierende Schicht 15 sowohl von einfallendem als auch von reflektiertem Licht belichtet. Dies ist vorteilhaft, wenn eine Aufzeichnung durch Oberflächenabtragung mittels Licht geschaffen werden soll, denn durch die Vermeidung von Eindringverlusten im Inneren des Aufzeichnungsmediums wird mehr Energie des aufzeichnenden Lichtstrahls in das Oberflächenmaterial eingeko^ slt, womit die .Aufzeichnungsempfindlichkeit hoher wird. Eindringverluste würden zwar im gleichen Maß auch dann vermieden werden, wenn die oberste Schicht aus einem reflektierenden Material bestehen würde (also nicht von einer absorbierenden Schicht bedeckt wäre), jedoch würde die Einsparung an Eindringverlusten in diesem Fall durch hohe Reflexionsverluste wieder aufgehoben werden.

Zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrads bei der Energieeinkopplung vom Aufzeichnungsstrahl L in die absorbierende Schicht 15 werden die Reflexionsverluste zweckmäßigerweise besonders niedrig gehalten, indem man die Dicke (d^.) der absorbierenden Schicht 15 bezüglich der Dicke (dp) der reflektierenden Schicht 13 und bezüglich der optischen Kenngrößen der Teile des Systems 15-13-11 so wählt, daß für das System eine sogenannte Antxreflexbedingung bei der Frequenz des Aufzeichnungsstrahls erfüllt ist. Die Erzielung einer Antireflexwirkung durch Verwendung dünner Filme geeigneter Dicke und optischer Eigenschaft ist an sich bekannt, und die praktische Ausnutzung dieses Effekts bei Filmen aus lichtdurchlässigen Materialien ist auf dem Gebiet optischer Einrichtungen

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weit verbreitet. In Verbindung mit Fig. 4- werden an späterer Stelle noch Formeln angegeben, mit deren Hilfe sich Kombinationen für die Parameter der absorbierenden Medien (15» 13) der Anordnung nach Fig. 1 finden lassen, die zu der gewünschten Antireflexbedingung führen.

Wenn die Intensität des fokussierten Lichtstrahls L ausreichend stark ist, dann wird das Material der absorbierenden Schicht 15 auf eine Abtragungstemperatur erhitzt, so daß unter Verdampfung des Materials eine Vertiefung in der Oberfläche des Rohlings 10 geschaffen wird. Indem man aufeinanderfolgende Bereiche des Rohlings 10 durch den Wegs des Strahls L laufen läßt und gleichzeitig die Intensität dieses Strahls mit einem Aufzeichnungssignal moduliert, kann eine Informationsspur in Form beabstandeter Vertiefungen gebildet werden, die in den von hoher Strahlintensität belichteten Bereichen entstehen und durch "ungestörte" Bereiche der absorbierenden Schicht (wo keine Belichtung mit hoher Strahlintensität stattgefunden hat) voneinander getrennt sind.

Die Fig. 2 zeigt einen Teil einer Aufzeichnung, die durch eine solche gesteuerte Strahlbelichtung des Rohlings 10 nach Fig. gewonnen worden ist. Wie die Schnittansicht in Fig. 2 offenbart, besteht die Informationsspur aus einer Folge beabstandeter Vertiefungen oder Gruben p,., Po, ρ*, Ρ/,, zwischen denen Bereiche (u^, U₂, u,, u^) liegen, in denen die Oberfläche der absorbierenden Schicht 15 ungestört ist. Der Anschaulichkeit halber ist die Tiefe jeder Grube als gleich groß mit der Dicke der absorbierenden Schicht 15 dargestellt, so daß die reflektierende Schicht an den Orten der Gruben völlig frei liegt. Wie weiter unten noch erläutert wird, ist eine solche Abtragungstiefe zwar wünschenswert, da sie zu einem maximalen Kontrastverhältnis bei der Auslesung führt, sie ist jedoch nicht unbedingt erforderlich für eine gute Wiedergabe. Abweichend von der dargestellten Form der Aufzeichnung lassen sich auch annehmbare Ergebnisse erzielen, wenn an den Böden der

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Gruben noch ein Rest des absorbierenden Materials auf der reflektierenden Schicht 13 liegen bleibt (die Dicke dieses Rests muß natürlich kleiner als d^ sein).

Die Fig. 3 zeigt ein kombiniertes Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät, mit welchem die Erfindung praktiziert werden kann. Dieses Gerät enthält einen Drehteller 20, der durch ein Drehlaufwerk 21 mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit (z.B. 1800 U/min) in Drehung versetzt wird. Zur Erläuterung der Arbeitsweise des dargestellten Geräts im Aufzeichnungsbetrieb sei zunächst angenommen, daß die auf dem Drehteller 20 liegende Platte 10' ein Aufzeichnungsrohling der in Fig. 1 gezeigten Form ist.

Ein Laser 31 (beispielsweise ein Argon-Laser) sendet monochromatisches Ausgangslicht einer bestimmten Wellenlänge (z.B. 4-579 Angström) durch einen Polarisator 32 und einen Intensitätsmodulator 33 auf einen polarisierten Strahlteiler. Der Polarisator 32 polarisiert das Laserlicht in einer solchen Richtung, daß das intensitätsmodulierte Licht durch den Strahlteiler 35 treten kann. Der Intensitätsmodulator 33 wird durch eine Modulator-Treiberstufe 55 angesteuert, die ihrerseits eine Trägerwelle aus einem frequenzmodulierten Oszillator 53 empfängt. Die Frequenz der Trägerwelle vom Ausgang des Oszillators 53 wird entsprechend der Amplitude eines Modulationssignals geändert, das aus einer Quelle 51 für aufzuzeichnende Videosignale kommt. Die Lichtintensität am Ausgang des Modulators 33 wird im Einklang mit der modulierten Trägerwelle zwischen einem hohen und einem niedrigen Wert verschoben.

Eine Linse 37 formt das vom Strahlteiler 35 durchgelassene Licht zu einem Strahl, der durch ein Viertelwellenlängenplättchen (λ /4—Plättchen) 39 auf einen Spiegel 41 fällt, von wo er auf die Eingangsöffnung einer Linse 4-3 reflektiert wird. Die Linse 4-3 fokussiert den von Spiegel 4-1 reflektierten Lichtstrahl auf die absorbierende Schicht (15) der Platte 10¹. Ein

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Bereich der absorbierenden Schicht, der sich im Weg des fokussierten Lichtstrahls befindet, wenn die Lichtintensität gerade hoch ist, erleidet eine Abtragung, während ein Bereich der absorbierenden Schicht, der sich im Augenblick niedriger Lichtintensität im Weg des fokussierten Lichtstrahls befindet, ungestört bleibt. Das Ergebnis ist die Bildung einer Informationsspur des in Fig. 2 dargestellten allgemeinen Typs. Wenn die Frequenz der den Intensitätsmodulator 33 steuernden Trägerwellen hoch ist, dann ist der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Gruben in der Informationsspur kurz (wie z.B. der Abstand zwischen den Gruben p^. und pp). Wenn die Frequenz der Trägerwelle niedrig ist, dann ist der Abstand zwischen den Gruben groß (wie z.B. der Abstand zwischen den Gruben p, und p^).

Ein Radiallaufwerk 61 verschiebt den die Linse 43 und den Spiegel 41 enthaltenden Aufbau 40 mit einer konstanten Geschwindigkeit in Radialrichtung, wenn eine spiralige Informationsspur geschaffen werden soll. Falls eine oder mehrere kreisförmige Informationsspuren gewünscht sind, bewegt das Laufwerk 61 den Aufbau 40 schrittweise in Radialrichtung.

Wenn die Lichtfrequenz des vom Laser 31 erzeugten Aufzeichnungsstrahls in den gegebenen Spektralbereich fällt, für den die Plattenschicht 13 hochreflektierend und die Plattenschicht 15 hochabsorbierend ist, und wenn die Lichtfrequenz nahe oder bei der Frequenz liegt, bei der die Antireflexbedingung für das System 15-13-11 erfüllt ist, dann erhält man eine hohe Aufzeichnungsempfindlichkeit.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig. 3 dargestellten Geräts im Absp ..elbetrieb sei zunächst angenommen, daß die rotierende Platte 10' ein Aufzeichnungsträger mit eingeschriebener Information des in Fig. 2 dargestilten Aufbaus ist. Im Abspielbetrieb wird die Intensitätsmodulation des Laserlichts abgeschaltet, indem die aus den Teilen 51, 53 und 55 bestehende

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Steueranordnung unwirksam gemacht wird. Für das Radiallaufwerk 61 wird eine Betriebsart gewählt, die sich zum Abtasten des speziellen Verlaufs der abzuspielenden Informationsspur eignet. Me konstante Intensität des Laserlichts wird auf eine Abspielstärke eingestellt, die mit Sicherheit unterhalb der zum Abtragen des Materials der absorbierenden Schicht 15 führenden Intensität liegt. Der Laserstrahl folgt dem weiter oben beschriebenen Weg (über die Elemente 32, 33 * 35« 37, 39, 4-1) zur Linse 4-3, die den Strahl auf die gewünschte Informationsspur der Platte 1O¹ fokussiert. Das von der Informationsspur reflektierte Licht wird über die Elemente 43, 4-1, 39 und 37 zum Strahlteiler 35 zurückgelenkt· Da das zurückgekehrte Licht zweimal durch das λ/4-Plättchen 39 gelaufen ist, hat sich seine Polarisierung in eine solche Richtung geändert, daß das zurückgekehrte Licht vom Strahlteiler 35 auf einen Fotodetektor 71 reflektiert wird.

Die Intensität des auf den Fotodetektor 71 fallenden Lichts ändert sich zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert, wenn die aufeinanderfolgenden Bereiche Cp_x., u., p~, tu, usw.) der Informationsspur durch den Weg des fokussierten Strahls wandern. Die Intensität des den Fotodetektor 71 erreichenden Lichts ist minimal, wenn ein ungestörter Bereich (u,., Up, usw.) der absorbierenden Schicht 15 im Weg des fokussierten Strahls liegt, und die Intensität des den Fotodetektor 71 erreichenden Lichts ist maximal, wenn eine Grube (ρ>·, Po» usw.) in den Weg des fokussierten Strahls tritt.

Das Ausgangssignal des Fotodetektors 71 besteht aus Trägerwellen, deren Nulldurchgänge sich mit Frequenzen wiederholen, die sich entsprechend dem Abstand zwischen den Rändern der durch den Weg des fokussierten Strahls laufenden Gruben ändern. Das Ausgangssignal des Fotodetektors wird einem Bandfilter 73 zugeführt, das selektiv die Signalkomponenten durchläßt, die in den für den Oszillator 53 vorgesehenen Hubbereich fallen, sowie geeignete Seitenbänder dieser Komponenten. D_as Ausgangs-

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signal des Bandfilters 73 wird über einen Begrenzer 75 (der die Treauenzmodulierten Trägerwellen von ungewollter Amplitudenmodulation befreit) dem Eingang eines FM-Demodulators 77 zugeführt, der die aufgezeichnete Bildinformation wiedergewinnt.

Wenn die Lichtfrequenz des vom Laser 31 erzeugten Abspielstrahls in den gegebenen Spektralbereich fällt, für den die Plattenschicht 15 hochabsorbierend und die Plattenschicht 13 hochreflektierend ist, und wenn die Lichtfrequenz nahe oder bei der Frequenz liegt, bei der die Antireflexbedingung für die ungestörten Bereiche des Systems 15-13-11 erfüllt wird, dann kann das aufgezeichnete Videosignal mit einem ausgezeichneten Rauschabstand wiedergewonnen werden. Bei Anwendung eines Hubbereichs von 7-10 MHz konnten beispielsweise Farbfernsehsignale im NTSC-Format mit einem Rauschabstand von 55-60 db (Spitze-Spitze des Videosignals gegenüber dem Effektivwert des Rauschens) für eine Videobandbreite von 5 MHz wiedergewonnen werden.

Das Reflexionsvermögen eines Systems aus zwei absorbierenden Schichten, wie es das System nach Fig. 1 darstellt (Farbschicht auf der Oberseite einer Metallschicht, die sich ihrerseits auf einem gläsernen Substrat befindet^ läßt sich mit Hilfe von Formeln berechnen, die aus der Theorie der Dünnfilmoptik bekannt sind. Das Reflexionsvermögen eines solchen Systems ist gegeben durch das Quadrat des Moduls des Amplitudenreflexionsgrades des Systems. Der Amplitudenreflexionsgrad eines solchen Systems ist durch folgenden Ausdruck bestimmt:

^₁ + T₂ e + r₃ e

^{r =} ^zrZKZ

1 + r^Tp e + r^r, e + ΓρΓ₇ e

wobei Ty., T₂ und r, komplexe Zahlen sind, die in dieser Reihenfolge die Fresnel-Reflexionskoeffizienten an den Grenzflächen

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Luft/Farbstoffschicht, FarbstoffRchicht/Metallschicht und Metallschicht/Substrat angeben, und wobei i=V^T.

Die Fresnel-Reflexionskoeffizienten können durch die komplexen Brechungsquotienten folgendermaßen beschrieben werden:

wobei ί]₀, η.,ηρ, T)7 in dieser Reihenfolge die komplexen Brechunpsnuotienten der folgenden Medien sind: Luft, Farbstoff, Metall, Glassubstrat. Der komplexe Brechungsquotient ist eine komplexe Zahl *) =v]-ik, die den RealteilY^ und den Imaginärteil k hat und die einem Medium eigenen optischen Eigenschaften charakterisiert. Für nicht-absorbierende Medien ist der Imaginärteil des Brechungsquotienten gleich O.

Für die Größen S und 8 ο gilt folgendes:

^ύ 1 ⁼ — ^ -1^d1

C 2VC ~ -

°^^d

wobei dy. die Dicke der Farbstoffschicht und do die Dicke der Metallschicht ist und Λ die Wellenlänge des Lichts in Luft ist. Die Größen 8,. und δ ρ sind komplexe Zahlen, da sie von den komplexen Brechungsauotienten abhängen.

Das Reflexionsvermögen des Systems nach Fig. 1 kann somit leicht mit Hilfe eines Computers als Funktion der Schichtdicken und der optischen Konstanten berechnet werden. Das Ergebnis einer solchen Berechnung für einen Schichtaufbau Fluoreszein-auf-Aluminium-auf-Glas ist in Fig. 4- graphisch dargestellt. Diese Darstellung gilt für den Fall folgender

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Parameter: Dicke der Aluminiumschicht = 100 A; Wellenlänge des Lichts = 4579 a; Brechungsquotient der Farbstoffschicht = (1,842 - i 0,562); Brechungsquotient des Aluminiums = (0,47 - i 4-,84).

Die Kurve in Fig. 4 zeigt, daß das Reflexionsvermögen für den mit den vorstehend genannten Parametern ausgelegten Schichtaufbau nach Fig. 1 sein Minimum bei einer Farbschichtdicke von etwa 500 Angström hat. Wenn also dieses Dickenmaß in Verbindung mit Parametern der vorstehend als Beispiel angegebenen Bemessung verwendet wird, erfüllt der Aufzeichnungsrohling nach Fig. 1 (und die unvertieften Bereiche der Aufzeichnung nach Fig. 2) die Antireflexbedingung für das Ausgangslicht des Argon-Lasers.

Vorstehend wurden die Prinzipien der Erfindung anhand der speziellen in den Figuren 1 und 2 dargestellten Strukturen beschrieben. Es sei jedoch erwähnt, daß die Erfindung auch mit Strukturen realisierbar ist, die in verschiedener Weise von dem dargestellten Aufbau abweichen. So kann beispielsweise das Substrat selbst aus einem Material hohen Reflexionsvermögens bestehen, so daß man keine gesonderte reflektierende Schicht zur Bildung einer unter der absorbierenden Schicht liegenden reflektierenden Oberfläche braucht. Da eine Breitbandreflexion der reflektierenden Schicht nicht unbedingt erforderlich ist, kann die Metallschicht auch durch einen mehrschichtigen oder sogar einen einschichtigen dielektrischen Reflektor ersetzt werden. Ferner sei erwähnt, daß der hier beschriebene vorteilhafte Aufbau des Aufzeichnungsrohlings auch für andere Formen optischer Aufzeichnungen (z.B. für Impuls-Holographieaufzeichnungen) hergenommen werden kann.

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Claims

Patentansprüche

Rohling zur Aufnahme einer mittels einer Lichtquelle gegebener Lichtfrequenz einzuschreibenden Aufzeichnung, gekennzeichnet durch eine Schicht aus einem Materie?! (13), das zumindest für Licht der besagten gegebenen Frequenz ein hohes Reflexionsvermögen hat, und einen diese Schicht bedeckenden Überzug eines Materials (15)» das für Licht der besagten gegebenen Freauenz ein hohes Absorptionsvermögen hat.

2. Aufzeichnungsrohling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochreflektierende Schicht ein Substrat mit einer lichtreflektierenden Oberfläche ist und daß sich der i'Jberzug aus lichtabsorbierendem Material auf dieser reflektierenden Oberfläche des Substrats befindet.

';), Aufzeichnungsrohling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat (11) vorgesehen ist und daß sich die Schicht des hochreflektierenden Materials (13) auf einer Oberfläche dieses Substrats befindet.

4. Aufzeichnungsrohling nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (11) die Form einer scheibenförmigen Platte hat und daß die Schicht (13) hohen Reflexionsvermögens ein eine Hauptfläche dieser Platte bedeckender Metallbelag mit lichtreflektierender Oberfläche ist.

5. Aufzeichnungsrohlirig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11) aus Glas besteht.

6. Aufzeichnungsrohling nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtabsorbierende

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ORIGINAL INSPECTED

Material (15) ein organischer Farbstoff ist.

?. Aufzeichnungsrohling nach Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch '(- oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag (13) aus Aluminium besteht.

8. Aufzeichnungsrohling nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der organische Farbstoff (15) aus Fluoreszein besteht.

9. Aufzeichnungsrohling nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des absorbierenden Überzugs (15) zur Dicke der reflektierenden Schicht (13) und zu den optischen Konstanten des Substrats (11), des reflektierenden Materials und des absorbierenden Materials in einem solchen Verhältnis steht, daß eine Antireflexbedingung bei der gegebenen Lichtfrequenz erfüllt wird.

10. Aufzeichnungsgerät zum Einbringen einer Aufzeichnung in einen Rohling nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Beleuchtungseinrichtung (32, 35, 37, 39, 4-1, 4-3) mit einer Lichtquelle (31) zur Fokussierung eines Lichtstrahls auf die überzogene Oberfläche des Aufzeichnungsrohlings (ΙΟ¹); eine Vorrichtung (61) zum Bewegen einer Folge von Bereichen der überzogenen Oberfläche durch den Weg des fokussierten Lichtstrahls; eine Modulationseinrichtung (51, 53, 55, 33) zum Modulieren der Intensität des fokussierten Lichtstrahls entsprechend der aufzuzeichnenden Information; eine solche Auslegung der Lichtquelle, daß die Lichtfreciuenz des fokussierten Strahls im wesentlichen derjenigen Freauenz entspricht, bei der die überzogene Oberfläche eine Antireflexwirkung hat.

11. Aus einem Aufzeichnungsrohling nach Anspruch 1 gebildete Aufzeichnung, die in einem mit einem abtastenden Licht-

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strahl einer vorbestimmten Lichtfrenuenz arbeitenden Abspielgerät abspielbar ist und bei der die hochreflektierende Schicht ein Substrat mit einer lichtreflektierenden Oberfläche ist, auf der sich der Überzug aus lichtabsorbierendem Material befindet, in das eine Informationsspur eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsspur aus einer Folge beabstandeter Vertiefungen (p) besteht, wobei sich der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Rändern der Vertiefungen in einer für die aufgezeichnete Information charakteristischen V/eise ändert; daß die Dicke des absorbierenden Überzugs (15) in allen unvertieften Bereichen (u) ein solches Maß hat, daß an diesen Bereichen eine Antireflexbedingung für Licht der vorbestimmten Freouenz des besagten abtastenden Lichtstrahls erfüllt wird; daß die Dicke der absorbierenden Schicht (15) an den Steilen der Vertiefungen kleiner ist als das zur Erfüllung einer Antireflexbedingung an diesen Stellen erforderliche Maß.

12. Aufzeichnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (11) eine scheibenförmige Platte ist und daß die reflektierende Oberfläche durch eine auf eine Hauptfläche dieser Platte aufgebrachte Metallschicht (13) gebildet ist.

13. Aufzeichnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtabsorbierende Überzug (15) aus einem organischen Farbstoff besteht.

14. Abspielgerät für eine Aufzeichnung nach Anspruch 11, deren Informationsspur aus miteinander abwechselnden vertieften und unvertieften Bereichen der überzogenen Oberfläche besteht, gekennzeichnet durch eine Beleuchtungseinrichtung (32, 35, 37, 39, 4-1, 4-3) mit einer Lichtquelle (31) zur Fokussierung eines Lichtstrahls

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im wesentlichen konstanter Intensität auf die Informationsspur; eine Vorrichtung (61) zum Bewegen aufeinanderfolgender Bereiche der Informationsspur durch den Weg des fokussierten Lichtstrahls; eine auf das von der Informptionsspur reflektierte Licht ansprechende Lichtfühleinrichtung (71» 73» 75» 77)/eine solche Auslegung der Lichtquelle, daß die Lichtfrequenz des fokussierten Strahls im wesentlichen derjenigen Frequenz entspricht, bei der die unvertieften Bereiche der überzogenen Oberfläche eine Antireflexbedingung erfüllen.

15· Anordnung nach Anspruch 1, 10 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser ist.

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