DE2521671A1

DE2521671A1 - Optisch lesbarer informationstraeger und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2521671A1
Application number: DE19752521671
Authority: DE
Inventors: Claude Bricot; Jacques Carre; Francois Le Carvennec; Jean Claude Dubois; Jean Claude Lehureau; Claude Puech
Original assignee: Thomson-Brandt SA
Current assignee: Thomson-Brandt SA
Priority date: 1974-05-15
Filing date: 1975-05-15
Publication date: 1975-11-27
Also published as: FR2271617B1; US4037251A; FR2271617A1; IT1035723B; CA1066801A; GB1513873A; JPS51304A

Description

Optisch lesbarer Informationsträger und Verfahren zu seiner

Herstellung

Die Erfindung betrifft mit hindurchgehender konzentrierter optischer Strahlung lesbare Informationsträger. Diese Träger bestehen in der Regel aus einem biegsamen oder starren Plättchen aus einem für optische Lesestrahlung durchlässigen Material, das auf mindestens einer seiner Oberflächen eine bleibende Einprägung einer Spur mit etwa konstanter Breite aufnehmen kann. Diese Spur besteht aus einer Folge von aus abwechselnden Vertiefungen und Erhöhungen gebildeten Beugungselementen. Wenn der Träger mit einem quasi punktförmigen Lesefleck belichtet wird, der sich entlang der Achse der Spur verschiebt, beobachtet man beim Übergang über die Beugungselemente eine mehr oder weniger ausgeprägte Verbreiterung des optischen Lesestrahls. Eine solche

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Anordnung eignet sich zur Umsetzung der Information durch die Winkelmodulation einer Trägerschwingung. Die durch den Träger durchgelassene optische Strahlung wird selektiv von fotoelektrischen Wandlern aufgefangen, welche die elektrischen Lesesignale,· welche Träger der gespeicherten Information sind, abgeben.

Das zur Herstellung des Informationsträgers verwendete Material läßt sich leicht verschrammen und die auf seiner Oberfläche gebildete sehr feine Einprägung kann in Folge von Kratzern und Verschmutzungen, die bei unvorsichtiger Handhabung des Trägers auftreten, leicht starke Beschädigungen erleiden.

Um die Beeinträchtigung der gespeicherten Information zu vermeiden, muß die Einprägung geschützt werden, indem man sie äusseren Einflüssen, wie z.B. Fingerabdrücken, Kratzern und Staub, entzieht.

Der Schutz eines Trägers, der durch Reflexion einer optischen Strahlung abgelesen wird, wurde dadurch erzielt, daß man die Einprägung mit einem undurchsichtigen metallischen Überzug versieht. Ein metallischer Überzug eignet sich Jedoch dann nicht, wenn der Träger auf Grund von Lichtdurchlaß abgelesen wird, da das Schutzelement für die Einprägung dann notwendigerweise für die optische Lesestrahlung durchlässig sein muß.

Zur Erzielung eines Schutzes des auf Grund von Lichtdurchlaß lesbaren Informationsträgers schlägt die Erfindung vor, die durch Pressen oder Formgebung erhaltene Einprägung mit einer lichtbrechenden Schicht zu verkleiden, die sich genau dem Relief der Einprägung

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an der Kontaktfläche anpaßt, jedoch eine nahezu glatte Oberseite aufweist, die ohne Beeinträchtigung für das Lesen der Information beschmutzt oder zerkratzt werden kann.

Das zur Herstellung der Schutzschicht verwendete Material bildet mit dem Material des die Einprägung tragenden Plättchens ein· Brechungssystem und. dieses übt im Innern des Tr%ers auf die Lesestrahlung eine Beugungswirkung aus, welche die Feststellung der gespeicherten Information ermöglicht.

Die Erfindung betrifft somit einen mit durchgehendem Licht mittels einer bestimmten optischen Strahlung lesbaren Informationsträger, enthaltend ein Plättchen aus einem für die Strahlung durchlässigen Material, das entlang mindestens einer seiner Oberflächen eine bleibende Einprägung einer Spur aus aufeinanderfolgenden, aus abwechselnden Vertiefungen und Erhebungen gebildeten Beugungselementen aufnehmen kann, wobei diese Beugungselemente die Aufzeichnung einer mit der Information winkelmodulierten Trägerschwingung darstellen; die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß diese Einprägung mit mindestens einer für die Strahlung durchlässigen Schutzschicht bedeckt ist; diese Schutzschicht besitzt eine glatte, ebene Oberfläche und eine andere Seite, die sich eng an das Relief der Einprägung anpaßt und mit dem Plättchen ein Brechungssystem bildet.

Die Erfindung betrifft auch das Verfahren zur Erzielung des Schutzes der Einprägung eines mit durchgehendem Licht optisch lesbaren Informationsträgers.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

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In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Teilstück eines Informationsträgers und der wesentlichen Organe, welche das Lesen mit durchgehendem Licht ermöglichen;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Informationsträgers mit erfindungsgemäß geschützter Einprägung ;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Informationsträgers und

Fig. 4 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Informationsträgers.

In Fig. 1 ist ein Bruchstück eines bekannten Informationsträgers aus einem Plättchen 2 aus für von einem Lesekopf 1 ausgehende optische Strahlung 7 durchlässigem lichtbrechendem Material dargestellt. Das Plättchen 2 kann auf seiner einen Seite 3 eine eingeprägte Spur aufnehmen,, von welcher in Fig. 1 mehrere Teilabschnitte 4 dargestellt sind. Diese Teilabschnitte können beispielsweise zu aufeinanderfolgenden Windungen einer spiraligen Spur gehören, in welchem Fall das Bruchstück des Trägers 2 zu einer biegsamen oder starren Scheibe gehört. Die Spur 4 nimmt auf der Seite 3 des Trägers 2 eine gestrichelte Fläche ein, deren Breite etwa konstant ist und in der Größenordnung von Mikron liegt. Diese Spur besteht aus einer Folge von vertieften oder erhabenen Beugungselementen 5, deren Länge und Abstand entlang der Achse OX variiert. Im Fall einer runden Scheibe verläuft die '* zur Achse OX senkrechte Achse OY radial.

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Das Lesen des Trägers 2 erfolgt in bekannter Weise mittels eines von dem Lesekopf 1 projezierten konzentrierten Lichtflecks6. Unter Berücksichtigung der kleinen Abmessung der Beugungselemente 5 in der Richtung OY, beobachtet man bei jedem Auftreffen des Lichtflecks 6 auf die in der Richtung OX hintereinander angeordneten Beugungselemente 5 eine Verbreiterung der Lesestrahlung 7 in Folge Beugung. Diese Verbreiterung wird optisch festgestellt, indem man die durch den Träger 2 hindurchgelassene Lesestrahlung auf fotoelektrischen Wandlern 8 auffängt, die in der Detektorebene X_D Y_D angeordnet sind. Da die Einprägung der Oberseite 3 des Trägers aus einer Folge von verschieden langen und in einem verschiedenen Abstand befindlichen Beugungselementen besteht, erhält man an den Klemmen der Wandler 8 in Folge der Verschiebung des Lichtflecks entlang der eingeprägten Spur ein elektrisches Signal. Dieses Signal besteht in der Regel in einer durch die Information winkelmodulierten Trägerschwingung.

Im Falle von Fig. 1 liegt die sehr feine Einprägung der Spur frei, was sie für Kratzer, Staub oder für Verschmutzungen durch Fettflecke sehr empfindlich macht. Um die Einprägung diesen Einflüssen zu entziehen, schlägt die Erfindung vor, die Einprägung mit mindestens einer lichtdurchlässigen Schutzschicht zu bedecken.

Fig. 2 zeigt im Schnitt einen mit einer solchen Schutzschicht versehenen Informationsträger. Er besteht aus einem durchsichtigen Plättchen 2, auf dessen Oberfläche 3 eine Einprägung mit der Tiefe e^ aufgepreßt oder eingeformt wurde. Über der Seite 3 wurde eine durchsichtige Schutzschicht gebildet, die eine nahezu ebene, glatte Seite 9 besitzt, welche sich nicht an das Zackenprofil der Einprägung anpaßt.

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Wählt man als Bestandteil der Schutzschicht ein lichtbrechendes Material, dessen Brechungsindex η,, von dem des Plättchens 2 verschieden ist, so bildet die Einprägung ein Brechungssystem. Die von diesem Brechungssystem auf den Lesestrahl 7 ausgeübte Beugungswirkung hängt von dem jeweiligen Brechungsindizes η und n^ des Plättchens 2 und der Schutzschicht ab. Die Tiefe e. der Einprägung bestimmt die Phasenverschiebung αφ der Lesestrahlung, wenn man die Lichtdurchlässe entlang einer Vertiefung und einer Erhebung der Prägung vergleicht. Für einen den Träger auf dem kürzesten Wege durchquerenden Lesestrahl ist die PhasenverschiebungΔΦ durch die Gleichung gegeben:

(n - ttj e₁

ΔΦ = 2 π r—· —

In dieser Gleichung bedeutet λ die Wellenlänge des Lesestrahls. Der WertΔΦ für die optimale Beugung ist gleich —5—'. Bei Kenntnis von η und n^ kann man somit die optimale Tiefe der Einprägung e^ in Anwesenheit einer Schutzschicht berechnen.

Man stellt fest, daß diese Tiefe e^ größer ist als die in Abwesenheit einer Schutzschicht zu wählende Tiefe e. Diese beiden Tiefen sind durch die folgende Gleichung

verbunden: e. = ■ .
1 (η - U₁ \

Die Abweichung wird umso größer je weniger der Brechungsindex η,, der Schutzschicht von dem Brechungsindex η des die Prägung tragenden Plättchens differiert. Damit die Tiefe e^ nicht zu groß wird, soll man ein Material für die Schutzschicht finden, dessen Brechungsindex n^ von

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dem Brechungsindex η des die Prägung erhaltenden Plättchens zu stark wie möglich verschieden ist.

Wenn beispielsweise die Basis des Informationsträgers aus einem Polyvinylchloridplättchen mit einem Brechungsindex von etwa η = 1,52 für eine Lesewellenlänge λ= 0,6 Mikron besteht, kann man die Schutzschicht aus den folgenden Materialien herstellen: Cellulosenitrat (Kollodion, ru = 1,5), Celluloseacetat (n^ = 1,46), Polyvinylcarbazol (n^ = 1,68), Polymethylmethacrylat (n^ = 1,62, Parylen (n^ = 1,66). Man kann auch eine Verbindung aus der Gruppe der Silikone mit einem niedrigen Brechungsindex verwenden. Diese Stoffe werden im Hinblick auf ihre Durchlässigkeit für die Lesestrahlung und ihrem Brechungsindex n., gewählt, der höher oder niedriger sein soll als derjenige von Polyvinylchlorid. Ein anderes Kriterium für die Wahl ist die Löslichkeit der Stoffe in einem Lösungsmittel, welches das Polyvinylchlorid nicht lösen kann.

Die Erfahrung zeigt, daß ein geringer Unterschied im Brechungsindex (n - n^) genügt, um eine merkliche Beugungswirkung auf den Lesestrahl auszuüben. Wählt man einen Brechungsindex n* zv/isehen 1 und n, wird der Durchgang der Lesestrahlung auf Höhe der freien Oberfläche der Schutzschicht verbessert.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Prägung wirkungsvoll vor äusseren Beeinträchtigungen des Trägers geschützt wird, daß jedoch die Rückseite 10 des Plättchens 2 und die ebene Seite 9 der Schutzschicht diesen Einflüssen ausgesetzt sind. Die Seiten 9 und 10 können somit verkratzt und verschmutzt werden; solche Beschädigungen machen sich jedoch beim Lesen kaum bemerkbar.

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Das wird dadurch erklärt, daß die Lesestrahlung 7 ein Bündel bildet, welches auf Höhe der Prägung 3 konvergiert. Die Schnittstelle des Lesebündels mit den freiliegenden Seiten 9 und 10 umfaßt viel ausgedehntere beleuchtete Bereiche als der quasi punktförmige Fleck, welcher die Feinabtastung der Prägung 3 durchführt. Die durch Kratzer, Staub und Fettflecken in den Eingangs- und Ausgangsbereichen des Lesebündels 7 erzeugten Störungen machen sich nur dann bemerkbar, wenn diese Fehlstellen eine mit diesen Bereichen vergleichbare Größe aufweisen.

Beispielsweise kann die Abmessung des Leseflecks einige Mikron betragen und das Plättchen 2 kann eine Dicke von 150 Mikron besitzen. Mit einem weit offenen Strahlenbündel kann der Austrittsbereich des Bündels einen Durchmesser von 150 Mikron haben und =das gleiche gilt für den Eintrittsbereich des Bündels, wenn die Schutzschicht die gleichje Dicke hat. Eine Schutzschicht mit einer Dicke von einigen zig Mikron genügt, um den sich aus der Trägeroberfläche ergebenden Störungspegel bedeutungslos zu machen; diese Dicke kann jedoch noch herabgesetzt werden.

Für den Fall, daß die Schutzschicht mit dem Brechungsindex n^ eine auf einige Mikron verringerte Dicke besitzt, kann man sie mit einer zweiten durchsichtigen Schutzschicht bedecken, die gegebenenfalls aus dem gleichen Material wie das die Prägung tragende Plättchen bestehen kann.

Diese Ausführungsform ist im Schnitt in Fig. 3 dargestellt, die ein Plättchen 2 mit einer Reliefprägung 3 zeigt. Die Prägung 3 ist mit einer ersten Schicht 9 mit

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einem anderen Brechungsindex n^ als der Brechungsindex η des Plättchens 2 bedeckt. Die im wesentlichen glatte, ebene Seite 11 der ersten Schicht 9 ist mit einer zweiten Schutzschicht 12 mit einer von der Prägung 3 ziemlich entfernten freien Oberfläche 13 bedeckt. Diese zweite Schicht kann den gleichen Brechungsindex η wie das Plättchen besitzen.

Eine andere, im Schnitt in Fig. 4 dargestellte Ausführuiigsform zeigt ein Plättchen 2 mit Einprägungen 3 und 13 auf beiden Seiten, die jeweils durch Schichten 9» 12 und 14, 16 geschützt sind. Die freien Seiten 18 und 17 sind ziemlich weit von den Einprägungen 3 und 13 entfernt und die dazwischenliegenden ebenen Flächen 11 und 15 sind nicht an das Relief der Prägungen 3 und angepaßt. Das in Fig. 4 dargestellte Lesebündel 7 befindet sich in der Lesestellung für die Prägung 3; es belichtet einen weiten Bereich der Prägung 13» wodurch ein gleichzeitiges Lesen derselben vermieden wird.

In allen Figuren der Zeichnung sind die Abmessungen der Einprägungen gegenüber anderen Dimensionen stark vergrößert.

Die Herstellung eines gemäß Fig. 2 bis 4 geschützten Informationsträgers beginnt mit der Herstellung eines nackten geprägten Trägers, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Auf diesem muß dann mindestens eine Schutzschicht mit einer im wesentlichen glatten, ebenen Oberfläche und einer sich getreu an das Relief der Prägung anlegenden Seite abgeschieden werden.

Eine Möglichkeit zur Aufbringung dieser Abscheidung besteht in der Verwendung eines Lösungsmittels, das

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auf das die Prägung tragende Plättchen keine Wirkung ausübt. Dieses Lösungsmittel ermöglicht die Auflösung des für die Schutzschicht gewählten Materials. Man erhält so eine Lösung, die nach Verdampfung des Lösungsmittels einen festen Film bilden kann.

Zur Erzielung eines Films mit gleichbleibender Dicke und mit glatter ebener Oberfläche kann man die Lösung in einen Trog bringen und das die Prägung tragende Plättchen eintauchen. Man zieht dann mit konstanter Geschwindigkeit dieses Plättchen aus dem Bad und erhält so einen geeigneten Film, den man nur trocknen zu lassen braucht.

Man kann auch den Film auf die Prägung mittels einer Rolle aufstreichen oder durch. Zerstäubung der Lösung erhalten.

Beispielsweise kann man eine 5%-ige Lösung von Kollodion in 1 Liter Aether verwenden und diese im Augenblick der Verwendung durch Zugabe eines weiteren Liters Aether verdünnen. Das erhaltene Bad ermöglicht das Überziehen einer runden Scheibe durch Eintauchen. Man zieht dann die Scheibe mit einer Geschwindigkeit von 3 cm/s aus dem Bad, wobei man eine gleichförmige Schicht mit der gewünschten Dicke erhält. Man kann auch, z.B. im Fall von Parylen, eine Schutzschicht durch Abscheidung aus der Gasphase erhalten.

Das die Einprägung tragende Plättchen wird dabei in eine Abscheidungskammer gebracht, in welcher ein gasförmiges Momomeres von Para-xylylen zirkuliert. Den Gasstrom erhält man durch Verdampfung von Di-para-xylylen, gefolgt von einer Pyrolyse und die Abscheidung bildet sich in der Kammer durch Polymerisation des Monomeren bei Umgebungstemperatur unter niedrigem Druck von 0,1 Torr.

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Im Fall des AufStreichens oder Überziehens wird die Prägung vollständig und ohne Luftblasen bedeckt, wenn man mit einer sehr fließfähigen Lösung arbeitet. Wenn die Fließfähigkeit der Lösung geringer ist, kann man Luftblasen durch Arbeiten unter einer Vakuumglocke vermeiden.

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Claims

Patentansprüche

' 1,'Mit durchgelassenem Licht einer vorherbestimmten op- •^y"' tischen Strahlung lesbarer Informationsträger mit einem Plättchen aus einem für die Strahlung durchlässigen Material das auf mindestens einer seiner Oberflächen die bleibende Einprägung einer Spur aufweist, die aus einer Folge von abwechselnd aus Vertiefungen und Erhebungen gebildeten Beugungselementen besteht, welche die Wiedergabe einer durch die Information winkel-*· modulierten Trägerschwingung darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägung mit mindestens einer für die Strahlung durchlässigen Schutzschicht bedeckt ist, wobei diese Schutzschicht eine im wesentlichen glatte, ebene Seite und eine andere Seite aufweist, die mit dem Plättchen ein Brechungssystem bildet und sich genau dem Relief der Einprägung anpaßt.
2. Informationsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht mit einer weiteren, ebenfalls für die Strahlung durchlässigen und an der im wesentlichen ebenen Seite der ersten Schutzschicht haftenden Schutzschicht bedeckt ist.
3· Informationsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des Materials des Plättchens größer ist als der Brechungsindex des Materials der Schutzschicht.
4. Informationsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des Materials der Schutzschicht größer ist als der Brechungsindex des Materials des Plättchens.

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— KJ: —
5« Informationsträger nach Anspruch. 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das Material der weiteren Schutzschicht das gleiche ist wie das Material des Plättchens.
6. Informationsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet:, daß der Träger die Form, einer runden Scheibe besitzt und die Spur spiralig verläuft.
7« Informationsträger mach einem der Ansprüche 1 bis 6» dadurch gekennzeichnet, daß der Träger biegsam ist.
8. Informationsträger mach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, &aB das Material der Schutzschicht aus flüssiger Phase abgeschieden werden kann und durch Verdampfung eimes ISsungsiiittels, in welchem das Material des Plättcfeems unlöslich ist, verfestigt werden kann.
9. Informationsträger nacfe einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Schutzschicht aus gasförmigem Monomeren, erhältlich ist» die sich durch Polymerisation auf de» Plättchen verfestigen lassen.
10. Informationsträger nach, einem der Ansprüche 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daffi das Plättchen auf beiden. Seiten eine geschützte Hinprägeng trägt«

11« Informationsträger nach eimern, der Ansprüche 1 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daS die Bifferenz der Lichtwege des zum Lesen des Trägers dtirch die Erhebungen bzw. die Vertiefungen der Prägung hindurchgehenden Lichts etwa gleich einem Viertel eier Wellenlange- der Strahlung ist.

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12, Verfahren zur Herstellung eines mit durchgehendem Licht mittels einer vorherbestimmten optischen Strahlung lesbaren Informationsträgers, wobei auf der Oberfläche eines Plättchens aus für die Strahlung durchlässigem Material eine Spur aus aufeinanderfolgenden, abwechselnd aus Vertiefungen und Erheblangen gebildeten Beugungselementen eingeprägt wird, welche die Wiedergabe einer durch die Information winkelmodulierten Trägerschwingung darstellen, dadurch gekennzeichnet» daß man die Prägung mit mindestens einer für die Strahlung durchläßigen Schutzschicht bedeckt.

15* Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,, daß man die Schutzschicht mit einer v/eiteren, ebenfalls für die Strahlung durchlässigen Schutzschicht bedeckt.

Verfahren nach einem der- Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eine im wesentlichen ebene Seite und eine andere Seite aufweist, die mit dem. Plättchen ein Brechungssystem, bildet und sich genau an das Relief der Prägung anlegt.

Verfahren nach einem. Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aus Cellulosenitrat besteht und in Form einer Lösung des Cellulosenitrats in einem. Lösungsmittel auf das Plättchen aufgebracht wird.

Verfahren nacii Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Aether verwendet wird.

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