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Die Erfindung betrifft ein optisches Speichermedium, mit dem Information
optisch aufgezeichnet und abgespielt oder gelöscht werden kann. Genauer
gesagt, betrifft sie eine verbesserte vorformatierung eines optischen
Speichermediums.
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In den letzten Jahren wurden, einhergehend mit der Entwicklung von
Informationsverarbeitungssystemen, billige Speicher großer Kapazität erforderlich.
Um diesem Bedarf zu genilgen, wurden verschiedene optische Speichersysteme
entwickelt. Derartige optische Speichersysteme werden grob in drei
Kategorien eingeteilt: solche vom nur lesbaren Typ; solche vom einmal
beschreibbaren Typ sowie solche vom umschreibbaren Typ.
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Bei einem optischen Speichermedium, wie es beim einmal beschreibbaren oder
beim umschreibbaren Typ verwendet wird, wird Information dadurch
aufgezeichnet, abgespielt oder gelöscht, dass ein Lichtstrahl wie ein
Laserstrahl entlang Spuren (nachfolgend als "Aufzeichnungsspuren" bezeichnet)
eingestrahlt wird. Um einen Laserfleck genau auf eine Zielposition der
optischen Platte zu lenken, werden Gräben zum Führen des Laserflecks
(nachfolgend als "Führungsgräben" bezeichnet) sowie Aufzeichnungsflecke für
voraufgezeichnete Information vorab auf einem Glas- oder Kunststoffsubstrat
ausgebildet. Derartige Aufzeichnungsflecke werden als
"vorab-Aufzeichnungsflecke" bezeichnet. Die in den vorab-Aufzeichnungsflecken aufgezeichnete
Information umfasst allgemein die Spuradresse einer Aufzeichnungsspur sowie
Synchronisiersignale zum Drehen der optischen Platte mit konstanter
Lineargeschwindigkeit. Wenn eine Aufzeichnungsspur in Sektoren unterteilt ist,
enthält die vorabaufgezeichnete Information auch die Sektoradresse.
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In Fig. SA, siehe z.B. auch die Fig. 3 von JP-A-62 129 644, ist ein
Beispiel des vorformatierungsabschnitts bei einem bekannten optischen
Speichermedium schematisch dargestellt. Bei der beispielhaften Konfiguration
sind Führungsgräben 1 konzentrisch oder spiralförmig auf der Oberfläche
eines Substrats 2 ausgebildet. Vorab-Aufzeichnungsflecke 3 mit einer Anzahl
von Längen sind in Ausrichtung mit den Führungsgräben 1 ausgebildet. Dann
ist eine Aufzeichnungsschicht aus einem geeigneten Material wie GdTbFe (Co)
durch Vakuumabscheidung, ein Sputterverfahren oder ein
Schleuderbeschichtungsverfahren ausgebildet. Dann ist das Substrat durch ein Schutzsubstrat
abgedeckt, oder es ist mit einer harten Beschichtungszusammensetzung
versehen, um ein optisches Speichermedium zu erhalten.
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Wenn die Führungsgräben 1 und die vorab-Aufzeichnungsflecke 3 durch einen
Laserfleck abgerastert werden, werden Signale mit dem in Fig. 5B
dargestellten Signalverlauf aus dem reflektierten Lichtstrahl erhalten. Die
erhaltenen Signale sind entsprechend den Längen der
vorab-Aufzeichnungsflecke 3 moduliert. Die Signale werden dadurch demoduliert und binär codiert,
dass ein geeigneter Schnittpegel eingestellt wird. Es ist bekannt, dass die
modulierten Signale in enger Beziehung zur physikalischen Struktur der
vorab-Aufzeichnungsflecke 3 stehen. Wie es aus den Fig. 6A und 6B erkennbar
ist, existiert eine Phasendifferenz zwischen dem an einem Abschnitt ohne
Aufzeichnungsflecke reflektierten Lichtstrahl (Fig. 6A) und demjenigen, der
an einem Abschnitt mit Aufzeichnungsflecken reflektiert wurde (Fig. 6B).
Demgemäß ändert sich die Stärkeverteilung des reflektierten Lichtstrahls,
was eine Anderung der Intensität des durch die Objektivlinse tretenden
Lichts erzeugt.
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Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen Aufzeichnungsfleckbreiten τ, die auf
den Durchmesser des Lichtflecks (P × 1/e²; Durchmesser, bei dem die
Lichtstärke das 1/e²-fache der Spitzenstärke beträgt) normiert sind, und den
Signalpegeln, wie sie von Vorab-Aufzeichnungsflecken erhalten werden, die
länger als der Durchmesser des Lichtflecks sind, wobei die auf die
Wellenlänge des Lichtflecks normierte Tiefe δ als Parameter verwendet ist. In
Fig. 7 sind die Signalpegel der reflektierten Strahlen in Beziehung zum
Signalpegel aufgetragen, wie er von nicht mit Aufzeichnungsflecken
versehenen Abschnitten erhalten wird. Aus Fig. 7 ist erkennbar, dass der
Auslenkungs- oder Modulationsgrad des reflektierten Lichtstrahls dann am größten
ist, wenn die Breite der Vorab-Aufzeichnungsflecke ungefähr das 0,32-fache
des Durchmessers des Lichtflecks beträgt. Daher werden die
Vorab-Aufzeichnungsflecke so hergestellt, dass ihre Breite so nahe wie möglich an diesem
Wert liegt.
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Wenn diese Eigenschaften berücksichtigt werden, wird ein Substrat für ein
optisches Speichermedium wie folgt hergestellt. Es wird ein Photoresist auf
ein Glassubstrat aufgetragen, und das Substrat wird dadurch belichtet, dass
ein Laserstrahl mit kurzer Wellenlänge, wie von einem Ar-Laser, der
entsprechend einem codierten Signal für die vorabaufzuzeichnende Information
moduliert ist, durchgerastert wird. Die durch den Laserstrahl belichteten
Abschnitte werden durch Entwicklung entfernt, um Vorab-Aufzeichnungsflecke
oder Gräben auszubilden. Unter Verwendung des erhaltenen
Originalglassubstrats als Muttersubstrat wird das Muster des Originalsubstrats auf ein
Glas- oder Kunststoffsubstrat übertragen, um ein Substrat für ein optisches
Speichermedium zu erhalten. In einem einem langen Vorab-Aufzeichnungsflecke
entsprechenden Schnitt C verfügt das codierte Signal über kontinuierlich
erzeugte Rechteckimpulse (Fig. 8).
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Beim oben beschriebenen Prozess der Herstellung des Originalsubstrats tritt
es häufig auf, dass Ungleichmäßigkeiten bei der Belichtung, der
Entwicklungszeit und der Übertragung eine Schwankung der Breite der
Vorab-Aufzeichnungsflecken oder der Gräben eines optischen Aufzeichnungsmediums
hervorrufen, was zu einer Störung des von den Vorab-Aufzeichnungsflecken
abgespielten Signals führt.
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Z.B. ist der von langen Vorab-Aufzeichnungsflecken 3' mit großer Breite
(Fig. 9A) erhaltene Signalverlauf ausgeprägt verzerrt, wie es in Fig. 9B
dargestellt ist. Dies führt möglicherweise zu einer fehlerhaften Erkennung
der Flanken des Impulses, wenn die Daten binärcodiert sind, was zu einem
fehlerhaften Lesen der Adresseninformation oder dergleichen führt. Der
verzerrte Signalverlauf tritt wahrscheinlich im mittleren Abschnitt eines
Vorab-Aufzeichnungsflecks auf, wo die Breite groß ist, statt in den
Endabschnitten, in denen die Breite allmählich zunimmt oder abnimmt. Dies, da
der Beugungswirkungsgrad im mittleren Abschnitt verringert ist, und dies
erscheint deutlich, wenn ein langer Vorab-Aufzeichnungsfleck abgerastert
wird.
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Wie oben beschrieben, hat die Einstellung der Breite eines
Vorab-Aufzeichnungsflecks, der länger als der Durchmesser eines Lichtflecks ist, beim
Herstellen eines Originalsubstrats großen Einfluss auf eine Beschränkung
der Verzerrung des abgespielten Signals bei einem optischen Speichermedium.
Demgemäß erfordert die Struktur eines herkömmlichen optischen
Speichermediums eine feine Einstellung der Belichtungsbedingungen beim Herstellen des
Originalsubstrats sowie eine genaue Kontrolle der Genauigkeit beim
Übertragungsprozess, was ein Hindernis hinsichtlich einer Verbesserung der
Ausbeute darstellt.
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Ein anderes Beispiel für den Vorformatierungsabschnitt bei einem bekannten
optischen Speichermedium ist in Fig. 10 dargestellt. Im optischen
Speichermedium von Fig. 10 sind Führungsgräben 1 auf einem Substrat 4 ausgebildet,
und eine Aufzeichnungsspur 2 ist zwischen benachbarten Führungsgräben 1
ausgebildet. Information wie eine Spuradresse ist in Form von auf der
Aufzeichnungsspur 2 ausgebildeten Vorab-Aufzeichnungsflecken 3
vorabaufgezeichnet. Die Breite und die Tiefe der Führungsgräben 1 hat einen großen
Effekt auf die Eigenschaft eines Signals zum Zählen von Spuren, um einen
Zugriffsvorgang mit hoher Geschwindigkeit auszuführen, sowie auf die
Eigenschaften der Spurregelung zum Halten eines Lichtflecks auf der Führungsspur
2. Demgemäß wird die Breite der Führungsgräben 1 innerhalb des Bereichs von
ungefähr 0,3 um bis ungefähr 0,5 um eingestellt.
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Die vorabaufgezeichnete Information wird unter Verwendung von Beugung in
den Vorab-Aufzeichnungsflecken 3 ausgelesen. Wenn ein Lichtfleck von a nach
c läuft, wie in Fig. 11A dargestellt, ändert sich die Intensität des
reflektierten Lichts so, wie es in Fig. 11B dargestellt ist. In Fig. 11B ist
I&sub1; die Intensität des reflektierten Lichts, wie es erhalten wird, wenn sich
der Lichtfleck auf den Vorab-Aufzeichnungsflecken 3 befindet, und I&sub2; ist
die Intensität des reflektierten Lichts, wie es erhalten wird, wenn sich
der Lichtfleck auf einem anderen Abschnitt als den
Vorab-Aufzeichnungsflecken 3 befindet. Die Information wird auf Grundlage der Differenz zwischen
den Lichtintensitäten I&sub1; und I&sub2; ausgelesen. Daher hängt die Qualität des
abgespielten Signals vom Ausmaß der Differenz zwischen den
Lichtintensitäten I&sub1; und I&sub2; ab.
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Da, wie oben beschrieben, die Information vorab in den
Vorab-Aufzeichnungsflecken 3 aufgezeichnet wird, wie sie in der zwischen zwei Führungsgräben 1
angeordneten Aufzeichnungsspur 2 ausgebildet sind, werden die Eigenschaften
des aus den Vorab-Aufzeichnungsflecken 3 ausgelesenen Informationssignals
stark durch die Breite und/oder die Tiefe der Führungsgräben 1 beeinflusst.
Wenn die Breite der Führungsgräben 1 auf 0,3 um bis 0,5 um eingestellt
wird, wie oben ausgeführt, verringert sich der Beugungswirkungsgrad in den
Vorab-Aufzeichnungsflecken 3, so dass die Differenz zwischen den
Lichtintensitäten klein wird, was dazu führt, dass von den
Vorab-Aufzeichnungsflecken 3 kein Abspielsignal hoher Qualität erhalten werden kann. Dieser
Effekt kann bei einer Platte wie derjenigen, die in JP-A-62 110 637 (Fig. 6)
offenbart ist, angetroffen werden. Diese Platte umfasst langgestreckte
Vorab-Aufzeichnungsflecke, auf die ein Lichtfleck fällt, um Information
(Adresseninformation) zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung ist ein optisches Speichermedium mit langgestreckten
Vorab-Aufzeichnungsflecken geschaffen, auf die ein Lichtfleck fällt, um
Information zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass
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- jeder unter den vorab-Aufzeichnungsflecken, der länger als der
Durchmesser des Lichtflecks ist, eine Reihe von Abschnitten mit kreisförmigem
Aufzeichnungsfleck sowie Abschnitten ohne Aufzeichnungsfleck aufweist, wobei
alle Abschnitte mit kreisförmigem Aufzeichnungsfleck im Wesentlichen
denselben Durchmesser aufweisen, wobei dieser Durchmesser der Abschnitte mit
kreisförmigem Aufzeichnungsfleck und die Länge jedes der Abschnitte ohne
Aufzeichnungsfleck kleiner als der Durchmesser des Lichtflecks sind.
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Bei einer Ausführungsform ist die Länge jedes der
Vorab-Aufzeichnungsflecke, die nicht länger als der Durchmesser des Lichtflecks sind, größer als
der Durchmesser jedes der kreisförmigen Aufzeichnungsfleck-Abschnitte.
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Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung ist es möglich, eine steile
Änderung des Beugungswirkungsgrads zwischen dem End- und dem
Mittelabschnitt von Vorab-Aufzeichnungsflecken selbst dann zu unterdrücken, wenn
ungleiche Belichtung, ungleiche Entwicklungszeit oder ungleiche Übertragung
beim Herstellprozess des Originalsubstrats aufgetreten sind. Daher kann das
vorliegende optische Speichermedium verhindern, dass das Abspielsignal
verzerrt wird, so dass ein Signal hoher Qualität abgespielt werden kann.
Anders gesagt, kann das erfindungsgemäße optische Speichermedium sicher ein
Abspielsignal liefern, dessen Qualität gut mit derjenigen eines
herkömmlichen Mediums vergleichbar ist, das lange Vorab-Aufzeichnungsflecke mit
genau kontrollierter Breite aufweist.
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So ermöglicht es die hier beschriebene Erfindung, die folgenden Ziele zu
erreichen: (1) Schaffen eines optischen Speichermediums, von dem
unverzerrte Signale vorabaufgezeichneter Information erzeugt werden können; (2)
Schaffen eines optischen Speichermediums, das mit hoher Ausbeute
hergestellt werden kann; und (3) Schaffen eines optischen Speichermediums,
dessen Original leicht hergestellt werden kann.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beispielhaft weiter beschrieben.
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Fig. 1A ist eine Draufsicht, die den Vorformatierungsabschnitt des ersten
Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
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Fig. 1B ist ein Kurvenbild, das die Änderung der Intensität des
reflektierten Lichtstrahls zeigt, wie er vom optischen Speichermedium gemäß Fig. 1A
erhalten wird.
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Fig. 1C ist ein Diagramm, das das vom reflektierten Lichtstrahl gemäß Fig.
1B erhaltene Signal zeigt.
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Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines
Originalsubstrats für das erfindungsgemäße optische Speichermedium.
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Fig. 3 ist ein Diagramm, das ein der Vorrichtung von Fig. 2 zugeführtes
Signal zeigt.
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Versuchsergebnis unter Verwendung eines
herkömmlichen optischen Speichermediums sowie des optischen Speichermediums
gemäß Fig. 1 zeigt.
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Fig. 5A ist eine Draufsicht, die den Vorformatierungsabschnitt eines
herkömmlichen optischen Speichermediums zeigt.
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Fig. 5B ist ein Kurvenbild, das die Änderung der Intensität des
reflektierten Lichtstrahls zeigt, wie er vom optischen Speichermedium gemäß Fig. 11A
erhalten wird.
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Fig. 6A und 6B veranschaulichen die Phasendifferenz zwischen dem an einem
Abschnitt ohne Aufzeichnungsfleck reflektierten Lichtstrahl und demjenigen,
der an einem Abschnitt mit Aufzeichnungsfleck reflektiert wurde.
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Fig. 7 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Breite eines
Aufzeichnungsfleck und einem Signalpegel zeigt.
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Fig. 8 ist ein Kurvenbild, das ein von einem herkömmlichen optischen
Speichermedium erhaltenes Signal zeigt.
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Fig. 9A veranschaulicht Vorab-Aufzeichnungsflecken, wie sie in einem
herkömmlichen optischen Speichermedium ausgebildet sind.
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Fig. 9B ist ein Diagramm, das ein von den Vorab-Aufzeichnungsflecken von
Fig. 9A erhaltenes Signal zeigt.
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Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes herkömmliches
optisches Speichermedium zeigt.
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Fig. 11A ist eine Draufsicht von Vorab-Aufzeichnungsflecken beim optischen
Speichermedium von Fig. 10.
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Fig. 11B ist ein Kurvenbild, das die Änderung der Intensität des
reflektierten Lichtstrahls zeigt, wie er von den Vorab-Aufzeichnungsflecken von
Fig. 11A erhalten wird.
Beispiel 1
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Fig. 1A veranschaulicht schematisch eine Anordnung von
Vorab-Aufzeichnungsflecken in einem optischen Speichermedium gemäß der Erfindung. Im optischen
Speichermedium gemäß Fig. 1 ist eine Reihe von Vorab-Aufzeichnungsflecken
11 und 11' ausgebildet, um Spuradresseninformation und/oder
Synchronisierinformation aufzuzeichnen. Durch Abrastern eines Laserflecks S entlang der
Reihe kann derartige Information aus dem Medium ausgelesen werden. Unter
den Vorab-Aufzeichnungsflecken 11 und 11' besteht jeder der zu
abzurasternden Vorab-Aufzeichnungsflecke 11' mit einer Länge über dem Durchmesser A
des Laserflecks S aus einer Reihe von Aufzeichnungsfleckabschnitten 11a
sowie Abschnitten 12 ohne Aufzeichnungsflecke. Die Länge oder der
Durchmesser der Aufzeichnungsfleckabschnitte 11a ist kleiner als der Durchmesser A
des Laserflecks S.
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In Fig. 2 ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines Originalsubstrats für
ein erfindungsgemäßes optisches Speichermedium dargestellt. Die in Fig. 2
dargestellte Vorrichtung 13 umfasst eine Laserstrahlquelle 14, von der ein
Laserstrahl zu einem Modulator 15 emittiert wird. Der Modulator 15 empfängt
den Laserstrahl sowie ein aufzuzeichnendes Signal, und er moduliert die
Stärke des Laserstrahls entsprechend dem Signal. Der modulierte Laserstrahl
wird über einen Spiegel 16 an eine Objektivlinse 17 übertragen. Der
Laserstrahl wird durch diese Linse 17 konvergiert, und er trifft auf ein
Originalsubstrat 18, um auf der Fläche des Substrats einen winzigen,
fokussierten Laserfleck auszubilden. Das Substrat 18, dessen Oberfläche mit einer
Photoresistbeschichtung vorbestimmter Dicke versehen wurde, wird durch
einen Antriebsmotor 20 mit konstanter Lineargeschwindigkeit gedreht. Die
Vorrichtung 13 ist mit einer Vorschubeinrichtung 19 versehen, die den
Laserfleck in radialer Richtung des Originalsubstrats 18 verstellt. Durch die
Kombination aus der Bewegung des Laserflecks und der Drehung des
Originalsubstrats 18 werden Vorab-Aufzeichnungsflecke konzentrisch oder
spiralförmig auf dem Originalsubstrat 18 hergestellt.
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Das Eingangssignal für den Modulator 15 wurde vorab durch einen
Signalprozessor (nicht dargestellt) so verarbeitet, dass die
Vorab-Aufzeichnungsflecke 11' aus Aufzeichnungsfleckabschnitten ha und Abschnitten 12 ohne
Aufzeichnungsflecke bestehen. Genauer gesagt, wird das dem Signal C in Fig. 14
entsprechende Signal in eine Impulssignalkette umgesetzt, in der jeder
Impuls eine den Aufzeichnungsfleckabschnitten ha entsprechende Breite
aufweist, wobei die Anzahl der Impulse den Aufzeichnungsfleckabschnitten
11a entspricht (Fig. 3).
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Nach der Belichtung durch die Vorrichtung 13 wird das Originalsubstrat 18
an Entwicklungs- und Ätzprozesse gegeben, und die belichteten Abschnitte
werden so abgeätzt, dass Vorab-Aufzeichnungsflecke ausgebildet werden.
Unter Verwendung des so hergestellten Substrats 18 als Muttersubstrat und
unter Ausführung von Prozessen ähnlich denen bei der Herstellung
sogenannter Videoplatten oder CDs, kann ein optisches Speichermediurn hergestellt
werden, das so vorformatiert ist, wie es in Fig. 1A dargestellt ist. Wenn
es entlang den Vorab-Aufzeichnungsflecken 11 und 11' abgerastert wird, kann
von dem dem Vorab-Aufzeichnungsfleck 11' entsprechenden Abschnitt ein
Signal mit im Wesentlichen unverzerrtem Signalverlauf erhalten werden.
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Fig. 4 zeigt das Ergebnis eines Versuchs, wie er dazu ausgeführt wurde, den
Unterdrückungseffekt des Mediums dieses Beispiels hinsichtlich der
Verzerrung des Abspielsignals zu simulieren. Bei diesem Versuch wurde ein
Laserfleck mit einem Durchmesser von 1,3 um über ein herkömmliches optisches
Speichermedium mit einem langen Vorab-Aufzeichnungsfleck mit einer Länge
von 2,8 um, einer Breite von 0,8 um und einer Tiefe von λ/4 (λ ist die
Wellenlänge des Laserstrahls) (wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 14
dargestellt) gerastert, und er wurde auch über ein optisches Speichermedium
gemäß der Erfindung mit einem Vorab-Aufzeichnungsfleck 11' mit drei
Vorabaufzeichnungsfleck-Abschnitten 11a mit einem Durchmesser von 0,8 um (durch
die durchgezogenen Linien in Fig. 4 dargestellt) gerastert. Die
Vorabaufzeichnungsfleck-Abschnitte ha waren mit einer Schrittweite von 1 um
angeordnet. Im Kurvenbild von Fig. 4 ist der vom herkömmlichen Medium erhaltene
Signalpegel durch eine gestrichelte Linie dargestellt, während der vom
erfindungsgemäßen erhaltene durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist.
Wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist, war das vom herkömmlichen Medium
erhaltene Signal im mittleren Abschnitt des Vorab-Aufzeichnungsflecks merklich
verzerrt. Demgegenüber war das vom aktuellen Medium erhaltene Signal kaum
verzerrt.
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Es ist zu beachten, dass dem Fachmann verschiedene andere Modifizierungen
ersichtlich sind und dass solche von ihm leicht ausgeführt werden können,
ohne vom Schutzumfang der in den beigefügten Ansprüchen spezifizierten
Erfindung abzuweichen.