DE3215978A1

DE3215978A1 - Optisches datenspeichermedium und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3215978A1
Application number: DE19823215978
Authority: DE
Inventors: Jerome Los Altos Hills Calif. Drexler
Original assignee: Drexler Technology Corp
Current assignee: Drexler Technology Corp
Priority date: 1981-05-01
Filing date: 1982-04-29
Publication date: 1983-01-05
Also published as: JPH0253855B2; FR2505075A1; GB2102134B; CA1181518A; US4385372A; GB2102134A; JPS57183641A; FR2505075B1

Description

Optisches Datenspeichermedium und Verfahren zu seiner Herstellung

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf reflektierende optische. Daten-Speicher- und -Aufzeichnungsmedien und betrifft insbesondere derartige Medien zur Verwendung bei im Wege der Voraufnahme hergestellten Aufzeichnungen von kodierten Informationen in einem Dielektrikum.

Häufig benötigt man beim Lesen optisch aufgezeichneter Daten voraufgenommene Informationen, z.B. Steuerinformationen als Begleitung für Anwenderdaten derart, daß die Anwenderdaten einwandfrei identifiziert und längs der richtigen Datenspuren verfolgt werden können. Die voraufgenommenen Informationen können sowohl während des Schreibens als auch nach dem Schreibvorgang gelesen werden, und sie können auch Anwender- , informationen auf einer nur zum Ablesen bestimmten optischen Scheibe, z.B. einer Videoplatte, darstellen.

In einem Artikel mit dem Titel "Ten Billion Bits on a Disk" behandeln K. Bulthius u.a. in IEEE Spectrum, August 1979,

. .-Rillen versehenen die Vorteile einer vorweg mit/ , phasenkodierten optischen Datenspeicherplatte. Eine solche Platte kann in kuchenstückförmige Sektoren unterteilt sein, wobei sich kreisförmige Datenspuren über sämtliche Sektoren hinweg erstrecken. Hierbei weist jeder Sektor Daten^uren auf, die mit einer Kopfadresse und Synchronisationsinformationen versehen sind. Die Platte besteht aus einer Hauptfläche mit .Rillen,

deren Tiefe gegenüber einer Bezugsebene der Fläche einem Viertel bzw. einem Achtel einer Wellenlänge entspricht. Der auf der Bezugshöhe liegende Teil und die Rillen sind reflexionsfähig und lichtundurchlässig· Die Informationen sind

auf der Platte in den voraufgezeichneten Rillen sowie in - mit Hilfe eines Lasers erzeugten Grübchen, die den Rillen gewöhnlich durch den Benutzer überlagert werden, kodiert. Der Benutzer zeichnet Daten in Form von Bits auf den Datenspuareninnerhalb eines Sektors auf, wobei die voraufgezeichneten Rillen dazu dienen, einen Schreiblaser zu führen.

Die Daten werden durch die Kontrastdifferenzen gelesen, die zwischen reflektiertem Licht von verschiedenen· Teilen des Materials vorhanden sind. Rillen, deren Tiefe

einem Viertel einer Wellenlänge bzw. einem Achtel einer Wellenlänge entspricht, reflektieren Licht infolge von Interferenzeffekten mit unterschiedlichen Amplituden. Ein mittels eines Lasers erzeugtes Loch, das einer der Flächen überlagert ist, innerhalb welcher die Tiefe der Rillen einem Achtel einer Wellenlänge entspricht, verringert die Reflexionsausgangsintensität des Lochs nahezu auf Null. Insgesamt sind vier Pegel der Intensität des reflektierten Lichtes vorhanden: 1. der Reflexionsbezugspegel, der die größte Menge an reflektiertem Licht liefert, 2. eine Achtelwellenlängenrille die reflektiertes Licht mit einem niedrigeren zweiten Pegel liefert, 3. eine Viertelwellenlängenrille,die einen noch niedrigeren dritten Pegel erzeugt, sowie 4. ein niedriger Loch-

pegel für reflektiertes Licht ähnlich dem unter 3. genannten Pegel,. Eine solche Platte wird gewöhnlich durch

O f^ & Y* r^ T** 3 Π ("^T^-I

Pressen /" der benotigten Rillen in ein Kunststoffmaterial hergestellt, woraufhin im Wege des Aufdampfens ein reflektierender Metallüberzug zur Laser-Aufzeichnung, der z. B. aus Tellur besteht, über den behandelten Flächen aufgebracht wird.

Eine andere Möglichkeit zur Verwendung von Phasen- und Interferenzeffekten bei einem optischen Aufzeichnungsmedium ist in der US-PS 4 233 626 beschrieben, wo die Verwendung einer in hohem Maße reflektierenden Aufzeichnungsschicht offenbart ist, die z.B. aus Aluminium besteht und auf einem Substrat angeordnet ist, wobei diese Schicht aus dem transparenten dielektrischen Material mit einer Metallschicht versehen wird, die z.B. aus Tellur oder Titan besteht und dazu dient, die Reflexionskraft zu verringern. Grübchen, die in dieser Schicht mit Hilfe eines Lasers erzeugt werden, zeigen eine hohe Ref lexi'onskraf t. Die Dicke des dielektrischen Materials ist derart, daß der Strahlenweg für Licht, das Grübchen in der reflektierenden oberen Schicht durchläuft, eine Phasenlöschung von Wellenfronten bei der reflektierten Welle bewirkt. Bei dieser bekannten Platte werden keine voraufgezeichneten Rillen verwendet. Ferner kann man bei dieser Platte die reflektierende obere Metallschicht durch einen dielektrischen Reflektor ersetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein reflektierendes optisches Datenspeicher- und Laseraufzeichnungsmedium anzugeben, das voraufgezeichnete kodierte Daten vom reflektierenden Typ aufweist, deren Erzeugung durch Lichtinterferenz und Streuung an voraufgezeichneten Rillen in einer dielektrischen Schicht auf der Oberseite des reflektierenden Laseraufzeichnungsmediums erfolgt, wobei alternativ eine nur zum Lesen geeignetereflektierende Fläche vorhanden ist, bei der es nicht erforderlich ist, nach der Herstellung der voraufgezeichneten

Rillen eine reflektierende Metallfläche zu erzeugen. Ferner soll die dielektrische kodierte Schicht gemäß der Erfindung dazu dienen, das reflektierende Laseraufzeichnungsmedium bzvi. die nur zum Lesen geeignete reflektierende Fläche einzuschließen und zu schützen.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung optischer Datenspeicher- und Laseraufzeichnungsmedien gelöst, die eine auf einem Substrat angeordnete,.in hohem Maße reflektierende Hauptfläche aufweisen, welche mit einem sehr dünnen optisch klaren dielektrischen Material beschichtet ist, z.B. einem mittels Ultraviolettstrahlung oder Wärme aushärtbaren Kunststoff oder einem mittels Wärme erweichbaren Kunststoff, in den Vertiefungen eingepreßt oder eingeformt sind. Einige der Vertiefungen haben eine Tiefe, die annähernd einer Viertelwellenlänge in Luft bei dem zum Lesen der Daten dienenden Laserlicht entspricht, während andere Vertiefungen eine Tiefe haben, die etwa einer Achtelwellenlänge des Laserlichts in Luft entspricht. Die Rillen mit einer Tiefe von etwa einer Viertelwellenlänge müssen bezüglich ihrer Länge versuchsmäßig so eingestellt werden, daß sich bei der Betrachtung durch die Rille hindurch der kleinste Wert der Reflexionskraft der Aufzeichnungsschicht ergibt. Die Tiefe der Rillen mit einer Tiefe entsprechend einer Achtelwellenlänge ist so zu wählen, daß sie annähernd der halben Tiefe der Rillen entspricht, deren Tiefe eine Viertelwellenlänge beträgt. Zwar wäre es möglich, Rillen zu verwenden, die eine Tiefe von drei Vierteln bzw. von drei Achteln einer Wellenlänge aufweisen, doch würde diese Anordnung nicht bevorzugt. Das dielektrische Material hat einen Brechungsindex, der hinreichend hoch ist, so daß Licht von den Vertiefungen aus in verschiedenen Richtungen gestreut wird oder. Interferenzen hervorruft, wodurch eine Verringerung der Menge des Lichtes herbeigeführt wird, das im Wege der Spiegelreflexion von Teilen der Platte dort zurückgeworfen wird, wo Rillen vorhanden sind, im Vergleich

zu einem höheren Prozentsatz an reflektiertem Licht, das von der darunterliegenden reflektierenden Hauptaufzeichnungsfläche herrührt. Die dielektrische Schicht erhält vorzugsweise eine so geringe Dicke, daß sich die Vertiefungen und die reflektierende Aufzeichnungsschicht beide im Brennpunkt des Leselaserstrahls befinden, doch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Die Dicke der dielektrischen Schicht soll einer ganzen Zahl von halben Wellenlängen bei der charakteristischen Wellenlänge des Lese- und Schreiblasers gleichwertig sein, so daß die Reflexionskraft der durch die dielektrische Schicht hindurch betrachteten Aufzeichnungsschicht um einen minimalen Betrag verringert wird. Mit anderen Worten, ein maximales Reflexionsvermögen wird bevorzugt. Die in den Vertiefungen voraufgezeichneten Daten können entweder mit Hilfe des zum Aufzeichnen benutzten Lasers oder mit Hilfe eines gesonderten Leselasers gelesen werden. Unter dem spiegelnd reflektierten Licht wird derjenige Prozentsatz des- Lichtes verstanden, der im rechten Winkel zu einer reflektierenden Fläche zurückgeworfen wird, im Vergleich zu der Menge des einfallenden Lichtes, das auf die reflektierende Fläche im rechten Winkel zu der Fläche auftrifft. Ein Mindestbrechungsindex von 1,4 ist erwünscht, damit sich eine maximale Streuwirkung erzielen läßt, doch ist es auch möglich, mit niedrigeren Werten des Brechungsindex zu arbeiten. Die Tiefe der Vertiefungen soll vorzugsweise etwa einer Viertelwellenlänge bzw. einer Achtelwellenlänge entsprechen. Die Breite der Vertiefungen liegt gewöhnlich im Bereich von einer halben Wellenlänge bis zur ganzen Wellenlänge des Leselasers, doch könnte man auch mit einer etwas kleineren oder größeren Breite der Vertiefungen arbeiten.

Die Vertiefungen können in Kunststoff eingepreßt oder eingeformt werden, woraufhin das verwendete flüssige dielektrische Material ausgehärtet wird. Diese Vertiefungen können verwendet werden, um Servospuren und Adresseninformationen festzulegen,

die zum Schreiben und Lesen von Informationen benötigt werden. Als besonders nützlich erweisen sich die Vertiefungen bei in Sektoren unterteilten Platten, bei denen gewöhnlich voraufgezeichnete Informationen dem für den Verwender bestimmten Datenraum vorgeschaltet sind. Ferner ist eine Verwendung zum Aufzeichnen von Programmierungsinformationen möglich.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums in Form einer gerillten Platte;

Fig. 2 den vergrößerten Teilschnitt 2-2 in Fig. Ij der längs einer Datenspur verläuft;

Fig. 3 einen Teil einer vergrößerten Draufsicht von sieben einander benachbarten Daten spuren; und

Fig. 4 _reine graphische Darstellung der Amplitude des reflektierten Lichtes über der Datenspur nach Fig. 2 für den Fall, daß ein Leselaser zum Beleuchten der Oberfläche der Platte benutzt wird.

In Fig. 1 ist ein plattenförmiges Aufzeichnungsmedium 11 dargestellt. Dieses Medium braucht nicht unbedingt die Form einer Platte zu haben, doch wird diese Form häufig bevorzugt, da bereits Wiedergabesysteme entwickelt worden sind, zu denen Servosteuereinrichtungen gehören, die einen direkten Zugriff .zu den gewünschten Daten erleichtern. Jedoch könnte man auch Platten von anderer Form sowie rechteckige Streifen verwenden. Diese Servoeinrichtungen sind analog zu ähnlichen Servoeinrichtungen aufgebaut, die auf dem Gebiet der Magnetaufzeichnung eingesetzt werden. Bei der Platte handelt es sich allge-

mein um eine ebene Ringfläche, die einer Schallplatte ähnelt und auf der Innenseite durch einen Kreis 13 und auf der Außenseite durch einen damit konzentrischen Kreis 15 abgegrenzt ist. Innerhalb des Kreises 13 ist keinerlei Material vorhanden, so daß man die Platte auf eine Zentrierspindel aufsetzen kann, wenn sie in Drehung versetzt werden soll. Zwischen den konzentrischen Kreisen 13 und 15 zum Abgrenzen der Platte liegt eine Aufzeichnungsfläche 17, die auf nicht dargestellte Weise in mehrere kuchenstückförmige Sektoren unterteilt sein kann·

Die Platte trägt konzentrische oder spiralförmige Daten spuren die die Sektoren durchqueren, wobei der Radius jeder Spur sich geringfügig von demjenigen der benachbarten Spur unterscheidet. Die Spuren brauchen keine sichtbaren Begrenzungen zu haben, doch sind aus Gründen der Deutlichkeit solche Begrenzungen eingezeichnet, um in Vergrößerung einen Abschnitt 19 zu zeigen, der aus sieben einander benachbarten Spuren besteht. Diese vergrößert dargestellten Spuren können durch einen Mittenabstand von 1 bis 10 Mikrometer voneinander getrennt sein. In den kreis- oder spiralförmigen Spuren werden Daten optisch eingeschrieben und gelesen, wozu vorzugsweise kleine Halbleiter für das nahe Infrarot verwendet werden, doch kann auch jeder sichtbares Licht erzeugende Laser Verwendung finden.

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt eines Längsabschnitts einer einzelnen Spur des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums. Zu dem Medium gehört ein im wesentlichen ebenes Substrat 21, das vorzugsweise aus Glas, Metall oder einem stabilen Kunststoff besteht. Im Falle eines Laseraufzeichnungsmediums kann es sich bei dem Substrat um eine untere Schicht 22 handeln, die als Wärmeisolierung sowie als Unterlage dient und sogar Laserstrahlenenergie absorbieren kann. Über dieser Unterlage befindet sich eine reflektierende Schicht 23, die aus jedem

bekannten reflektierenden Laseraufzeichnungsmaterial wie Tellur, Rhodium oder dergl. bestehen kann, jedoch vorzugsweise aus der reflektierenden Komponente des unter der Bezeichnung Drexon (in USA eingetr. Warenzeichen) von der Anmelderin

auf den Markt gebrachten reflektierenden Aufzeichnungsmaterials, das aus photographischen Silberhalogenidemulsionen hergestellt wird und weiter unten näher beschrieben wird. Die Dicke der reflektierenden Schicht 23 beträgt im allgemeinen weniger als 0,2 Mikrometer und in typischen Fällen 0,03 bis 0,1 Mikrometer, während die Unterlage 22 eine gleichmäßige Dicke von etwa 1 bis 10 Mikrometer und eine möglichst ebene Oberfläche haben soll. Die Unterlage

22 kann aus einem oder mehreren photographischen Emulsionskolloiden bestehen, wie sie bei handelsüblichen photographischjen Filmen und Platten verwendet werden. Wenn die Schicht

23 aus der reflektierenden Komponente des Drexon-Materials besteht, handelt es sich bei der Unterlage 22 um eine Kolloidschicht, die über einer oder mehreren sehr dünnen G^undschichten aufgebracht ist. Die Unterlage 22 ist zwar vorzugsweise vorhanden, um die Aufzeichnungsempfindlichkeit zu verbessern, doch ist sie nicht unbedingt erforderlich.

Bei einer nur zum Ablesen bestimmten optischen Platte, z.B. einer Videoplatte, ist die Unterlage 22 nicht erforderlich, und die Schicht 23 besteht aus einer stark reflektierenden Metallschicht, z.B. aus Aluminium, wie es für Videoplatten verwendet wird, oder beispielsweise aus Chrom oder Silber. Die Löcher 25, 27, 29 sind in diesem Fall nicht vorhanden, da zum Ablesen der Daten ein Laserstrahl niedriger Leistung verwendet wird.

Die reflektierende Schicht 23 ist die Hauptfläche zum Aufnehmen von Laseraufzeichnungen mit Hilfe eines Lasers von vorbestimmter charakteristischer Wellenlänge und ausreichender Energie, um die reflektierende Schicht 23 mit Grübchen

oder Löchern zu versehen. Der zum Schreiben auf dem Aufzeichnungsmedium verwendete Laser und die Eigenschaften des Aufzeichnungsmaterials müssen also in einer solchen Weise gewählt werden, daß sie bei der Ausbildung von Grübchen oder Löchern in der Aufzeichnungsschicht zusammenwirken. Vorzugsweise durchdringen die Grübchen oder Löcher die reflektierende Schicht vollständig, so daß die reflektierende Schicht Hohlräume aufweist, z.B. die Löcher 25, 27 und 29·.

Über der reflektierenden Schicht 23 ist eine transparente dielektrische Schicht 31 vorhanden, die typisch aus einem transparenten Polymer besteht, das sich im flüssigen Zustand pressen oder formen läßt, um Rillen zu erzeugen. Zum Formen dieser mit Rillen versehenen dielektrischen Schicht können gebräuchliche Verfahren zum Reproduzieren handelsüblicher Videoplatten dienen. Als Beispiel hierfür sei die US-PS 4 238 179 genannt. Es kann auch durchsichtiges Polymethylmethacrylat oder Polyvinylchlorid in Verbindung mit einem Spritzguß- oder Warmpreßvorgang oder einem in zwei Schritten erfolgenden Spritzguß- und Warmpreßvorgang verwendet werden« Die mit Rillen versehene dielektrische Schicht kann auch mit Hilfe .des von der Firma Minnesota Mining and Manufacturing zur Herstellung von Videoplatten entwickelten Verfahrens hergestellt werden, bei dem mit polymerisierbarem Harz gearbeitet wird. Das flüssige Harz wird auf eine mit den Rillen versehene Form gegossen, und das mit dem reflektierenden Material beschichtete Substrat wird mit der Oberseite nach unten auf die flüssige Harzschicht aufgebracht. Hierauf wird Ultraviolettlicht durch die Form geleitet, die mindestens durchscheinend sein muß, damit das Ultraviolettlicht das Harz polymerisieren kann, um die erwünschte dielektrische Schicht auszubilden. Das flüssige Harz kann auch ein chemisches Aushärtungsmittel enthalten. Die Dicke der transparenten Schicht 31 ,kann zwischen 0,5 und 20 Mikrometer liegen und beträgt vorzugsweise 1 bis 2 Mikrometer zum Aufzeichnen von Löchern mit

1 Mikrometer Durchmesser. Die' Dicke wird unter Bezugnahme auf die Oberfläche 33 der transparenten Schicht gemessen, die eine Bezugshöhe bildet. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse müssen die~ Dicke der transparenten Schicht und der Brennpunkt des Läserstrahls so gewählt sein, daß das fokussierte Laserlicht des Ablesestrahls sich über nicht mehr als eine Rille ausbreitet. Die Dicke der dielektrischen Schicht soll das Äquivalent einer ganzen Zähl halber Wellenlängen bei der charakteristischen Wellenlänge des Lese- und Schreibstrahls sein, so daß die Reflexionskraft der durch die dielektrische Schicht betrachteten Aufzeichnung'sschicht em einen minimalen Betrag verringert wird. Dies bedeutet, daß eine maximale Reflexionskraft bevorzugt' wird. -

Unter Bezugnahme auf"""die" charakteristische Wellenlänge eines zum Ablesen der kodierten Daten zu verwendenden Lasers werden in der transparenten-Schicht Rillen mit einer Tiefe von annähernd einem Achtel und annähernd einem Viertel der charakteristischen Ablesewellenlänge in Luft gegenüber der Bezugshöhe 33 ausgebildet. Der Ausdruck "annähernd" bezeichnet hier eine Tiefe innerhalb von 10 bis 15% und vorzugsweise 5% der angegebenen Wellenlänge. In Fig. 2 sind Rillen 35, 37 und 39 mit einer Tiefe von einer Viertelwellenlänge sowie die lange Rille 41 mit einer Tiefe von einer Achtelwellenlänge zu erkennen, welch letztere einem Plateau ähnelt.

Das transparente Beschichtungsmaterial ist vorzugsweise zunächst flüssig, läßt sich jedoch mit Hilfe von Wärme, Chemikalien oder Strahlung oder einer Kombination dieser Mittel zu einer zähen, festen Fläche aushärten. Die Rillen 35, 37, 39 und 41 werden in dem Material ausgebildet, bevor es ausgehärtet wird. Die Rillen können auf die gleiche Weise wie bei der Herstellung von Videoplatten geformt werden. Die innere Erstreckung jeder Rille in Längsrichtung sowie in Querrichtung von Wand zu Wand beträgt annähernd 1/3 Mikrometer und typisch

0,3 bis 0,8 Mikrometer, wobei der Steg zwischen benachbarten Rillen etwa 1 Mikrometer mißt. Das Material für die transparente Schicht 31 soll so gewählt sein, daß der Brechungsindex so hoch ist, daß die Bezugsrillen 35, 37, 39 eine minimale spiegelnde Reflexion liefern, die weniger als 50% der an dem Bezugspunkt 33 vorhandenen beträgt. Ein optisch klares PoIymethylmethacrylat oder Polyvinylchlorid erfüllt diese Aufgabe.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht von sechs in Fig. 1 dargestellten Datenspuren 19. im einzelnen entspricht die Datenspur 1 in Fig. 3 dem in Fig. 2 im Schnitt gezeigten Weg. In Fig. 3 entsprechen die ersten drei Markierungen 45, 47, 49 den Viertelwellenlängenrillen 35, 37 und 39 in Fig. 2. Diese Rillen erzeugen Interferenzeffekte mit einem Einwellenlängenlaser, die sich in einem Photodetektor, z.B. einer Gegentakt-Photodiode der in der US-PS 4 209 804 beschriebenen Art, leicht erfassen lassen.

Die Vollinie 51 stellt eine lange Rille entsprechend dem Plateau 41 in Fig. 2 dar. Diese Rille hat eine Tiefe von etwa einer Achtelwellenlänge gegenüber der Oberfläche zu ihren beiden Seiten. Die Rille erzeugt eine gewisse Lichtstreuwirkung. Die ovalen Markierungen 55, 57 und 59 entsprechen den Löchern 25, 27 und 29 in Fig. 2. Alle Markierungen 45, 47, 49, 55, 57 und 59 befinden sich auf der gleichen kreisförmigen Spur. Wenn die Platte rotiert, kann ein Lesestrahl diese Markierungen, die sich direkt unter ihm hinwegbewegen, abtasten. Die Brenntiefe des Strahls sowie seine Einstellung in seitlicher Richtung werden durch Servomechanismen gesteuert. Der Brennpunkt des Strahls wird auf der reflektierenden Schicht nach Fig. 2 festgehalten, während seine seitliche Einstellung durch Servomarkierungen erfolgt. Es ist gleichgültig, ob die Viertelwellenlängen- oder Achtelwellenlängenrillen als Spuroder Datenwegmarkierungen, d.h. als Servospuren verwendet werden, doch benutzt man gewöhnlich die Achtelwellenlängenspuren

für diesen Zweck. Die voraufgezeichneten Rillen können als Spuridentifikatoren und für Mikroprogramminformationen verwendet werden. Zum Beispiel können die Markierungen 45, 47 und 49 in Fig. 3 benutzt werden, um eine Sektoradresse anzugeben. Die ovalen Markierungen 55, 57 und 59 bezeichnen Benutzerdaten, die durch Grübchen oder Löcher in der reflektierenden Schicht 23 aufgezeichnet sind. Andere Rillen zeigen ähnliche Servoanzeigeeinrichtungen sowie andere Adressen und Benutzerdaten.

In Fig. 4 ist die Amplitude des reflektierten Lichtes als Funktion der Rillenposition dargestellt. Das Diagramm nach Fig. 4 entspricht einem Beispiel der Rillen und Grübchen der oberen Spur in Fig. 3. In der Bezugshöhe 33 nach Fig. 2, die keinerlei Spuren oder Grübchen aufweist, ergibt sich die höchste Reflexionskraft 61, d.h. annähernd 42 % einfallenden Lichtes. Die Viertelwellenlängenrillen 35, 37, 39 erzeugen eine Lichtinterferenz relativ zu dem durch die unmittelbare Umgebung reflektierten Licht, so daß sich ein Reflexionsgrad 63 von annähernd 12% ergibt. Die Achtelwellenlängenrille 41, die durch die Linie 51 in Fig. 2 angedeutet ist,, erzeugt reflektiertes Licht einer dritten Stärke 65, die etwa 26% des ausgestrahlten Lichtes entspricht. Die Löcher 25, 27 und 29 erzeugen einen ähnlichen Reflexionsgrad 67 von etwa 10%. Im allgemeinen beträgt die Reflexion der Viertelwellenlängenrillen weniger als 20% und die Reflexion der Achtelwellenlängenrillen weniger als 40% und vorzugsweise weniger als 30%.

Drexon-

Das bevorzugte reflektierende/Material wird wie folgt hergestellt. Die Oberfläche einer feinkörnigen Silberhalogenidemulsion wird kurzzeitig einer aktinischen Strahlung von geringer bis mäßiger Stärke ausgesetzt. Das exponierte Silberhalogenid wird dann zu einer Schwärzungsdichte entwickelt, die bei Messung mit dem roten Licht eines Schwärzungsmeßgeräts in einem typischen Fall 0,05 bis 2,0 beträgt. Diese Gelatine-

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schicht, die fadenförmige Silberteilchen enthält, weist eine typische Schwärzungsdichte von 0,05 bis 0,8 bei einer Emulsion von 3 Mikrometer Dicke und von 0,1 bis 1,5 bei einer 6 Mikrometer dicken Emulsion auf. Nach diesem ersten Verarbeitungsschritt ist die Emulsion von grauer Farbe, wobei jedoch ein großer Teil des Silberhalogenids in der Emulsion unverändert bleibt. Nunmehr wird eine sehr dünne Schicht nicht exponierten Silberhalogenids an der Oberfläche dieser teilweise entwickelten Emulsionsschicht chemisch verschleiert, um eine sehr dichte Schicht aus Silberausfällungskernen an dieser Oberfläche auszubilden. Das verschleierte Medium wird schließlich einem negativen Silberdiffusions-Übergangs-Behandlungsschritt unterzogen, wobei das Silberhalogenid in der Emulsion gelöst wird, um lösliche Silberkomplexe zu bilden. Diese Silberkomplexe werden auf den Silberausfällungskernen ausgefällt, um die reflektierende Schicht 23 zu bilden, welche nicht fadenförmige Silberteilchen enthält, die sich mit dem fadenförmigen Silber zusammenballen. Der Reflexionsgrad der Fläche kann in Abhängigkeit vom Verhältnis der beiden Silberarten auf eine Reihe von Werten eingestellt werden. Durch den gleichen Mechanismus werden einige der Silberionenkomplexe veranlaßt, sich auf dem fadenförmigen Silber in der absorbierenden Unterschicht 22 niederzuschlagen, so daß sich die Schwärzung gegenüber rotem Licht dieser bereits entwickelten Unterschicht um etwa das Doppelte der Lichtabsorptionszunahme verstärkt.

Das Endergebnis dieser Folge von Exponierungs- und Entwicklungsvorgängen ist ein Laseraufzeichnungsmedium mit einer Reflexionskraft von mindestens 15% und im typischen Fall von 45%, das aus einer sehr dünnen Schicht 23 aus reflektierendem, aber nicht elektrisch leitendem, reduziertem, nicht fadenförmigem Silber und einer kleineren Menge fadenförmigen Silbers besteht, unter welcher, falls erwünscht, eine Absorptionsschicht 22 liegen kann, die hauptsächlich aus fadenförmigem

Silber in einer Gelatinematrix besteht. Diese absorbierende Unterschicht hätte dann einen Schwärzungsgrad in rotem Licht von 0,2 bis 3,0 Das ursprüngliche lichtempfindliche Medium aus Silberhalogenidemulsion, aus dem das oben beschriebene reflektierende Laseraufzeichnungsmedium erzeugt wird, wird gewöhnlich auf ein Glassubstrat aufgebracht, das als Substrat 21 in Fig. 2 beibehalten wird. In dieses Substrat und seine Beschichtungen kann eine zentrale Öffnung 13 gemäß Fig. 1 eingeschnitten sein, so daß die gesamte Plattenanordnung durch einen Rotationsmechanismus in Umdrehung versetzt werden kann. Die reflektierende Fläche hat bei einer typischen Probe eine Reflexionskraft für grünes Licht von 44%, bevor die transparente dielektrische Schicht 31 aufgebracht wird.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in ihrem Herstellungsverfahren. Es ist nicht erforderlich, nach der Erzeugung der kodierten dielektrischen Schicht eine Vakuumbeschichtung mit einem metallischen reflektierenden Überzug vorzunehmen. Nachdem die reflektierende Schicht erzeugt worden ist, wird sie mit einem optisch transparenten dielektrischen Material überzogen, das abschnittsweise mit eingeformten oder gepreßten Rillen versehen ist, die zum Kodieren voraufgezeichneter Informationen dienen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die optisch klare dielektrische Beschichtung die reflektierende Schicht gegen Kratzer, Fingerabdrücke und gewisse unerwünschte atmosphärische Einflüsse schützt.

Es sei darauf hingewiesen, daß es möglich ist, die erfindungsgemäße Vorrichtung nur für Ablesezwecke zu verwenden; in diesem Fall dient das Medium als Datenspeicher. Hierbei können Flecken geringer Reflexionskraft, Löcher oder Grübchen durch Vervielfältigungsverfahren erzeugt werden, z.B. durch Photolithdgraphie oder durch Stanzen. Die Ausdrücke "Flecken geriqger Reflexionskraft", "Löcher" und "Grübchen" sind in

diesem Zusammenhang austauschbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch für Lese- und Schreibzwecke verwendet werden; in diesem Fall ist das Medium ein Laseraufzeichnungsmedium. Die Löcher oder Grübchen können bei dieser Anwendungsweise durch Laser oder mit Hilfe anderer Verfahren erzeugt werden.

Claims

Optisches Datenspeichermedium und Verfahren zu seiner Herstellung Ansprüche

1. Optisches Datenspeicher- und Laseraufzeichnungsmedium zum Ablesen mit Hilfe eines Laserstrahls mit einer charakteristischen Wellenlänge, gekennzeichnet durch eine reflektierende Hauptoberflächenschicht (23), die auf ein Substrat (21) aufgebracht ist und zur optischen Datenspeicherung und -aufzeichnung durch Ausbildung von Grübchen mit Hilfe eines Lasers dient, sowie durch einen optisch klaren dielektrischen Überzug (31), der die reflektierende Oberflächenschicht bedeckt und Rillen aufweist, welche parallele Datenspuenbilden, wobei mindestens einige dieser Rillen (35, 37, 39) in dem Überzug eine Tiefe von etwa einem oder drei Vierteln einer charakteristischen Lesestrahlwellenlänge aufweisen, wobei der Brechungsindex des Überzuges höher ist als derjenige von Luft und die Reflexionskraft eines mit den erwähnten Rillen versehenen Oberflächenabschnitts bei der charakteristischen. Wellenlänge weniger als 20% beträgt.

2. Optisches Datenspeicher- und Laseraufzeichnungsmedium zum Ablesen mit Hilfe eines Laserstrahls mit einer charakteristischen Wellenlänge, gekennzeichnet durch eine reflektierende Hauptoberflächenschicht (23), die auf ein Substrat (21) aufgebracht ist und zur optischen Datenspeicherung und -aufzeichnung durch Ausbildung von Grübchen mit Hülfe eines Lasers dient, sowie durch einen optisch klaren dielektrischen Überzug (31)', der die reflektierende Oberflächenschicht bedeckt und Rillen aufweist, die parallele Datenspuren bilden, wobei mindestens einige dieser Rillen (41) in dem Überzug eine Tiefe aufweisen, die etwa einem oder drei Achteln der charakteristischen Lesestrahlwelienlänge entspricht, wobei der Brechungsindex des Überzugs höher ist als derjenige von Luft und die Reflexionskraft eines mit Rillen versehenen Oberflächenabschnitts bei der charakteristischen Wellenlänge weniger als 40% beträgt.

3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (35, 37, 39) einen ersten Satz von aufgezeichneten Daten definieren und das Medium weitere Rillen (41) in dem Überzug (31) aufweist, deren Tiefe etwa einem oder drei Achteln der charakteristischen Wellenlänge entspricht und die einen zweiten Satz von Daten definieren.

4. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (41) einen ersten Satz aufgezeichneter Daten definieren und daß das Medium weitere Rillen (35, 37, 39) in dem Überzug (31) aufweist, deren Tiefe etwa einem oder drei Vierteln der charakteristischen Wellenlänge entspricht und die einen zweiten Satz von Daten definieren.

5. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Grübchen (25, 27, 29) in der reflektierenden Oberflächenschicht (23) zum Kodieren von Daten.

6. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Satz von kodierten Daten aus Grübchen (25, 27, 29) in der reflektierenden Oberflächenschicht (23) besteht.

7. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem ersten Satz von Daten mehrere einzelne Rillen in dem dielektrischen Überzug (31) gehören, deren radiale Abmessung weniger als 1 Mikrometer beträgt.

8. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem zweiten Satz von Daten eine langgestreckte Rille (41) in dem dielektrischen Überzug (31) gehört, die direkt über den in der reflektierenden Oberflächenschicht vorhandenen Grübchen (25, 27, 29) liegt.

9. Verfahren zum Herstellen optischer Datenspeicher- oder Laseraufzeichnungsmedien zum Gebrauch in Verbindung mit einem Ableselichtstrahl mit einer charakteristischen Wellenlänge, gekennzeichnet durch Aufbringen eines reflektierenden Laseraufzeichnungsmaterials auf ein Substrat zum Ausbilden einer Hauptoberflächenschicht zur Aufnahme von.Grübchen, Beschichten der Hauptoberflächenschicht des Laseraufzeichnungsmaterials mit einem optisch transparenten dielektrischen Material, dessen maximale Dicke so gewählt ist, daß ein fokussierter Lesestrahl daran gehindert wird, mehr als eine Rille auf einmal zu passieren, sowie Voraufzeichnen von Informationen auf dem transparenten dielektrischen Material durch Ausbilden von Rillen in Teilen des dielektrischen Materials, wobei die Rillen eine Tiefe aufweisen, die zum Kodieren der Informationen durch Interferenz und zum Streuen des Leselichtstrahls geeignet ist, was zu einer Teilreflexion des Strahls von den Rillen aus im Vergleich zu der Reflexion durch die Hauptoberflachenschicht unterhalb des dielektrischen Materials führt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dielektrischen Material Rillen ausgebildet werden, deren Tiefe etwa einem oder drei Vierteln der charakteristischen Wellenlänge des Leselichtstrahls entspricht·

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dielektrischen Material Rillen ausgebildet werden, deren Tiefe etwa einem oder drei Achteln der charakteristischen Wellenlänge des Leselichtstrahls entspricht.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Überzug Datenspurmarkierunge η angebracht werden, die aus in dem dielektrischen Material vorgesehenen Rillen bestehen, ' deren Tiefe etwa einem oder drei Achteln der charakteristischen Wellenlänge des Leselichtstrahls entspricht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Datenspurmarkierungen Vorlauf informationen angebracht werden, die aus Rillen in dem dielektrischen Material bestehen, deren Tiefe etwa einem oder drei Vierteln der charakteristischen Wellenlänge des Leselichtstrahls entspricht.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe derDatenspurmarkierungen Benutzer-Datenbits dadurch angebracht werden, daß Laserlicht zur Ausbildung von Grübchen auf die Hauptoberflächenschicht gerichtet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Überzug Datenspurmarkierungen angebracht werden, die aus in dem dielektrischen Material vorgesehenen Rillen bestehen, deren Tiefe etwa einem oder drei Achteln der charakteristischen Wellenlänge des Leselichtstrahls entspricht.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Datenspurmarkierungen Vorlauf informationen ange-

bracht werden, die aus mehreren in dem dielektrischen Material ausgebildeten Rillen bestehen, deren Tiefe etwa einem oder drei Vierteln der charakteristischen Wellenlänge des Leselichtstrahls entspricht.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Benutzer-Datenbits in der Nähe der Datenspurmarkierungen dadurch angebracht werden, daß man Laserlicht auf die Hauptoberflächenschicht zur Ausbildung von Grübchen richtet.