DE3850942T2

DE3850942T2 - Optische Medien mit sich kreuzenden Datenringen.

Info

Publication number: DE3850942T2
Application number: DE3850942T
Authority: DE
Inventors: Milford B Kime
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2008-11-26
Also published as: DE319800T1; EP0319800B1; DE3850942D1; EP0319800A3; JPH025249A; EP0319800A2; CA1333668C; JP2758910B2; US5045676A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf optische Informationsspeichermedien und insbesondere auf optische Informationsspeichermedien, wie beispielsweise Karten, die eine erhöhte Speicherkapazität besitzen.
Bei der heutigen Informationsgesellschaft besteht ein Bedürfnis zur Speicherung und natürlich zur Wiedergabe von Informationen in der Weise, daß eine schnelle, billige, betriebssichere Speicherung auf kleinstem Raum wirtschaftlich gewährleistet ist. Es ist zu erwarten, daß dieser Bedarf teilweise durch Informationsspeicherkarten zustande kommen wird, die für eine Bank, eine medizinische Aufzeichnung und dergleichen benötigt werden, wobei eine hohe Kapazität von Datenspeicherung möglich ist und der Datenspeicher beispielsweise in der Geldtasche oder Brieftasche mitgeführt werden kann.
Mit dem relativ schnellen Fortschritt in der optischen Aufzeichnungstechnik werden beispielsweise optisch kodierte und/oder dekodierbare Medien für viele Anwendungen bevorzugt, weil sie beträchtlich größere Informationsmengen speichern können als beispielsweise entsprechend bemessene magnetische Aufzeichnungsmedien. Es gibt jedoch anerkannte Standardabmessungen für solche Karten hinsichtlich Länge, Breite und Dicke. Es ist daher erwünscht, die Informationsspeicherkapazität derartiger Karten in einer Weise zu erhöhen, wodurch die physikalischen Abmessungen nicht über diese Standardabmessungen vergrößert werden müssen.
Eine weitgehende Anwendung optischer Datenkarten besteht bereits. Eine bekannte Kartentype enthält einen Informationsspeicher auf einem Laseraufzeichnungsmedium in Form eines Streifens. Dabei ist es wesentlich, daß die zu speichernde Information in einen digitalen Code übertragen und optisch als eine Reihe mikroskopisch kleiner Punkte oder Vertiefungen mit Zwischenräumen aufgezeichnet wird. Diese Vertiefungen und Zwischenräume werden allgemein auf linearen Spuren aufgezeichnet. Eine Lesevorrichtung und/oder eine Schreibvorrichtung, die in Verbindung hiermit benutzbar ist, muß daher eine geradlinige Abtastbewegung gegenüber diesen Datenspuren durchführen. Eine solche optische Kartenlesevorrichtung und/oder Kartenschreibvorrichtung nutzt den Raum auf der Karte in zufriedenstellender Weise aus, aber eine solche Vorrichtung ist nichtsdestoweniger in ihrer Konstruktion relativ kompliziert, wenn eine hohe Aufzeichnungsdichte gewünscht wird. Auch ist die Herstellung relativ kostspielig. Um jedoch weniger kostspielige Leseund/oder Schreibvorrichtungen zu schaffen, die in Verbindung mit derartigen Karten benutzbar sind, ist ein Kompromiß in bezug auf die Speicherkapazität erforderlich, da größere Punktabmessungen benötigt werden. Eine Karte dieser Bauart mit geringer Kapazität ist in der US-A-4 500 777 beschrieben.
Eine andere Ausbildung einer optischen Aufzeichnungskarte ist in der US-A-3 501 586 beschrieben, wobei Daten auf Datenspuren aufgezeichnet werden, die in bogenförmige Rasterlinien über der Oberfläche der Karte aufgeteilt sind. Derartige Karten können durch ein Wiedergabesystem gelesen werden, wie dieses beispielsweise in der US-A-4 090 031 beschrieben ist, wobei die Karte stationär gehalten wird und jedes Spurensegment durch eine entsprechende Gruppe von Abtastelementen gelesen wird. Eine solche optische Karte arbeitet zusammen mit der zugeordneten Hardware zufriedenstellend, jedoch ergeben sich auch hier gewisse Nachteile. Beispielsweise werden die bogenförmigen Spuren auf der Karte an den Kartenrändern unterbrochen. So wird entweder die Hardware komplex, da zahlreiche Vorkehrungen getroffen werden müssen, oder es wird der Datenstrom unterbrochen. Auch die Nachführung und Fokussierung werden relativ komplexer als bei einer geradlinigen Abtastung. Von besonderer Wichtigkeit ist jedoch die Tatsache, daß die Kartenoberfläche bei dieser Art von Karten sehr viel weniger ausgenutzt wird als bei den oben beschriebenen Karten, die eine geradlinige Abtastung bewirken, weil die bogenförmigen Spuren der Daten am Ende der Karte jeweils unbenutzte Bereiche aufweisen, die verlorengehen.
Eine weitere Möglichkeit der Aufbringung von Informationen auf einer Karte besteht darin, daß eine Kreisringspur benutzt wird, die aufgezeichnet und/oder gelesen werden kann, während die Karte oder der Schreibkopf um eine Drehachse der Karte rotiert. Beispiele derartiger Karten finden sich in der US-A-3 727 656 und in der japanischen Patentschrift 61-190 721. Das letztgenannte Patent beschreibt eine optische Karte, die einen kreisförmigen Bereich eines optischen Aufzeichnungsmediums benutzt. Diese Karte ist jedoch nicht zweckmäßig in der Ausnutzung des auf der Karte zur Verfügung stehenden Raumes, da die Anwendung auf ein einziges ringförmiges Band beschränkt ist. Selbst unter Situationen, wo die Endbereiche der Karte durch bogenförmige oder gekrümmte Segmente außerhalb des erwähnten Kreisbandes benutzt werden, erfordern diese bogenförmigen Segmente eine aufwendige Fokussierung, und es ergeben sich Nachführungsprobleme insofern, als der optische Kopf von der Karte weggehen muß, um entsprechende Spuren an beiden Enden der Karte abzulesen. Außerdem kann der Nabenbereich nicht wirksam ausgenutzt werden, wenn nicht extrem hohe Drehzahlen benutzt werden.
In der WO-A-86/05 620 ist ein Datenregistriermedium für optische Datenspeicherung beschrieben, bestehend aus einer rechteckigen Karte, die vorzugsweise die gleiche Größe wie eine Kreditkarte besitzt. Der Bereich, wo die Daten gespeichert sind, ist ein Kreisring mit einer Breite, die sehr viel kleiner ist als der Durchmesser. Der Kreisringbereich ist entweder unsymmetrisch auf der Karte plaziert, oder der Mittelpunkt des Kreisringbereichs liegt im Massenmittelpunkt der Karte. Der Bereich des kreisringförmigen Abschnitts, wo die Daten gespeichert werden, ist klein im Vergleich mit der Fläche der gesamten Karte.
Die GB-A-930 978 zeigt ein magnetisches Aufzeichnungsblatt aus Papier, welches auf beiden Seiten je eine Spiralspur derart trägt, daß die Spiralspuren auf der Vorderseite die Spiralspuren auf der Rückseite überlappen. Um von einer Spiralspur auf die andere umzuschalten, muß das Blatt gewendet werden, oder es müssen zwei Magnetköpfe für die beiden Spiralspuren vorgesehen werden.
Die US-A-3 131 937 beschreibt eine Vorrichtung zur magnetischen Signalaufzeichnung und -wiedergabe unter Verwendung eines Aufzeichnungsmediums, das aus einem Aufzeichnungsblatt besteht, auf dem ein magnetisches Überzugsmaterial abgelagert ist, und eine Aufzeichnungsspur auf jenem Überzug erstreckt sich in Form von überlappenden, sich schneidenden Schleifen, die sich über einen Pfad jenes Überzugs erstrecken, bei welchem der Abstand gemessen längs der Schleifen beträchtlich größer ist als der Abstand entlang jenem Pfad.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Informationsspeicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein optischer Informationsspeicher dieser Art ist in der oben erwähnten WO-A-86/05 620 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Informationsspeichermedium zu schaffen, das in Form einer Karte oder eines Bandes ausgebildet sein kann und eine erhöhte Speicherkapazität für eine vorbestimmte Länge aufweist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Die Speicherkarte besitzt ein allgemein rechteckiges Format. Auf wenigstens einer Oberfläche dieser Karte befinden sich mehrere allgemein kreisförmige, versetzte und ineinander verflochtene Datenbänder auf einem Informationsaufzeichnungsmedium. Jedes der Informationsaufzeichnungsdatenbänder besitzt eine getrennte Drehachse, um die die Karte und die entsprechenden Datenbänder gegenüber einem Lesekopf und/oder einem Schreibkopf gedreht werden können, derart, daß die Information auf einem Datenband gelesen und/oder geschrieben werden kann, ohne Störung oder Behinderung durch das andere Band.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für das Informationsaufzeichnungsmedium ist von jener Bauart, wobei eine optische Aufzeichnung und/oder optische Abtastung vorgenommen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das optische Medium integral in der Karte eingebaut.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die miteinander verflochtenen Datenbänder so angeordnet, daß wenigstens ein Band reserviert ist für einen ausschließlichen und kontinuierlichen Durchgang durch die Schnittbereiche der miteinander verflochtenen Bänder. Demgemäß ist das andere Band in den Überlappungsbereichen der Bänderunterteilt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind beide miteinander verflochtenen Datenbänder über die jeweiligen Überlappungsbereiche der Datenbänder unterteilt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist jedes Datenband integral mit dem Kartenaufbau so ausgebildet, daß die Datenspuren in jedem der Bänder kontinuierlich verlaufen und in den Überlappungsbereichen einander schneiden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist jedes der Bänder integral mit dem Kartenaufbau so ausgebildet, daß die Datenspuren auf jedem Band in einer Reihe im Abstand zueinander liegender diskontinuierlicher Abschnitte in den Überlappungsbereichen ausgebildet sind. Diese diskontinuierlichen Abschnitte bilden eine schachbrettartige Anordnung von diskontinuierlichen Abschnitten der Bänder in den Überlappungsbereichen.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist ein Informationsspeicherband anstelle einer Informationsspeicherkarte vorgesehen. Das Band ist in gleicher Weise ausgebildet wie die oben beschriebene Karte, soweit es die miteinander verflochtenen Datenbänder betrifft, jedoch ist hier die Möglichkeit gegeben, das Band auf eine Spule aufzuwickeln und von dieser abzuwickeln und zwischen den rotierenden Spulen einen geraden Vorlauf des Bandes vorzusehen.
Die Erfindung verfolgt demgemäß die folgenden Ziele: Es soll eine verbesserte Informationsspeicherkarte oder ein Band geschaffen werden, welche Karte oder welches Band eine beträchtlich erhöhte Speicherkapazität besitzt; es soll eine verbesserte Informationsspeicherkarte geschaffen werden, die die Speicherkapazität der Karte beträchtlich erhöht, wobei die Karte zur Aufzeichnung und zur Wiedergabe gedreht werden kann; es soll eine optische Datenkarte oder ein Band geschaffen werden, bei dem eine Mehrzahl kreisringförmiger Datenbänder versetzt und ineinander verflochten angeordnet sind; es soll eine optische Datenkarte oder ein Band geschaffen werden, bei welchem die Kreisringe eine Drehachse haben, um die die Karte oder das Band gedreht werden kann, und weitere Kreise, um die eine Drehung stattfinden kann, um eine Aufzeichnung und/oder eine Abtastung vornehmen zu können; es soll eine optische Aufzeichnungskarte geschaffen werden, die zwei miteinander verschlungene Bänder aufweist, wodurch der Informationsspeicher beträchtlich vergrößert wird, während die Standardgrößen für solche Karten eingehalten werden; es soll eine optische Datenkarte oder ein Band geschaffen werden, wobei die Ablesung und/oder die Aufzeichnung von Informationen auf einem Band vorgenommen werden kann, ohne durch das andere Band behindert zu werden; und es soll eine optische Datenkarte geschaffen werden, die eine betriebssichere und kostengünstige drehbare optische Ablesungs- und/oder Aufzeichnungs-Hardware benutzen kann.
Diese und weitere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer optischen Datenträgerkarte gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ist eine Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer optischen Datenkarte gemäß der Erfindung,
Fig. 3 ist eine Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer optischen Datenkarte gemäß der Erfindung,
Fig. 4 ist ein Querschnitt des Schichtenaufbaus der Karte gemäß der Erfindung,
Fig. 5 ist eine Ansicht, welche die geometrische Beziehung zwischen den versetzten Datenringen auf einer solchen Karte erkennen läßt,
Fig. 6 veranschaulicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, wobei die Nuten der jeweiligen optischen Datenbänder schachbrettartig angeordnet sind,
Fig. 7 veranschaulicht ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei welchem die Nuten der jeweiligen Datenbänder einander schneidend angeordnet sind,
Fig. 8 zeigt eine Ansicht einer Karte gemäß der Erfindung, angeordnet auf einem Drehtisch,
Fig. 9 ist eine Schnittansicht längs der Linie 9-9 gemäß Fig. 8, betrachtet in Richtung der Pfeile,
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform mit einem Band, auf dem mehrere ineinander verflochtene Datenbänder angeordnet sind.

Einzelbeschreibung

Im folgenden wird auf die Fig. 1 bis 9 Bezug genommen, um verschiedene neuartige und verbesserte Versionen einer optischen Informationsspeicherkarte gemäß der Erfindung zu veranschaulichen. Diese Karten geben dem Benutzer eine beträchtliche Speicherkapazität, und sie können dennoch auf optischem Wege geschrieben und/oder gelesen werden, in Verbindung mit kostengünstigen optischen Aufzeichnungsvorrichtungen und Lesevorrichtungen, bei denen das Medium zum Zwecke der Aufzeichnung und Auslesung gedreht wird. Dies kann erreicht werden, ohne daß es notwendig wäre, die Größe einer solchen Karte gegenüber den Standardgrößen zu erhöhen, die für diese Karten benutzt werden, weil die Datenringe miteinander verschlungen sind. Diese Karten, die in der Brieftasche oder Geldbörse Platz finden und beispielsweise für medizinische Zwecke oder für Bankaufzeichnungen benutzt werden können, machen es gemäß der Erfindung möglich, den verfügbaren Informationsspeicher innerhalb der Abmessungen zu erhöhen, die gewöhnlich für solche für die Brieftasche bemessenen Karten benutzt werden. Diese Karten können eine rechteckige Gestalt haben und beispielsweise 86 mm lang und 54 mm breit sein. Natürlich können auch andere geeignete Größen (beispielsweise 82 mm lang und 59 mm breit) Anwendung finden.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Hier ist ein Ausführungsbeispiel einer optischen Informationsspeicherkarte 10 dargestellt. Auf wenigstens einer Oberfläche der Informationsspeicherkarte 10 befinden sich zwei gegeneinander versetzte Datenbänder oder Datenringe 12 bzw. 14. Die Datenringe 12, 14 sind in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise ineinandergeschachtelt. Diese Ineinanderschachtelung führt zu zwei Überschneidungszonen 16, 18, deren Eigenschaften weiter unten beschrieben werden. Die Datenringe 12, 14 bestehen vorzugsweise aus einem optischen Einmal-Schreibmedium, welches natürlich eine optische Aufzeichnung und Abtastung ermöglicht. Abgesehen davon, kann anstelle des Einmal-Schreibmediums auch ein ROM oder sogar ein löschbares Medium Anwendung finden. Die Datenringe 12, 14 können mit digitalen oder analogen maschinenlesbaren Informationen kodiert werden, nachdem die Karte ausgegeben ist. Gemäß der Beschreibung befinden sich die miteinander verschlungenen Datenringe 12, 14 auf einer einzigen Oberfläche, es ist jedoch klar, daß die andere Seite der Karte 10 auch mit wenigstens einem Paar ineinander verschachtelter Datenringe versehen sein kann. Es kann auch mehr als ein Paar pro Seite vorgesehen werden.
Nunmehr wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die in größerem Maßstab einen Teilschnitt eines einfachen Schichtenaufbaus einer optischen Einmal-Schreibkarte 10 zeigt.
Einzelheiten des Aufbaus der Karte 10 und der Art und Weise der Herstellung des Kartenaufbaus sind nicht Teil der Erfindung. Zum vollständigen Verständnis der obigen Betrachtung jedoch soll auf die US-Patentanmeldung Serial Nr. 103 745 vom 1. Oktober 1987 verwiesen werden. Demgemäß werden nur jene Einzelheiten der Konstruktion einer ähnlichen Karte beschrieben, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig sind.
Die Karte 10 weist ein Substrat 20, eine Informationsoberfläche 22, eine Reflexionsschicht 24, eine Schicht 26 aus einem optisch kodierbaren Einmal-Schreibmedium und eine Schutzschicht 28 auf. Der Kartenaufbau kann unterschiedlich ausgebildet sein und ist nicht auf die unten erwähnten Materialien beschränkt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können für das Substrat verschiedene Materialien benutzt werden, und unter den prägbaren Materialien befinden sich Materialien wie beispielsweise Polycarbonat; Polyester wie Polyäthylenterephthalat; Polypropylen; Polystyrol; Vinyl; Acryl; Celluloseacetatbutyrat; dünne Metalle wie beispielsweise Aluminium; und durch Elektronenstrahl und Ultraviolett härtbare Polymere und Polymere der Epoxyd-Art. Die erwähnte Aufzählung von prägbaren Materialien ist in keiner Hinsicht beschränkend im Hinblick auf die prägbaren Materialien, die benutzt werden können.
Die Dicke der Karte 10 liegt in der Größenordnung von ungefähr 0,7 mm. Diese Dicke ist für die Gesamtdicke von Kreditkarten der Brieftaschengröße bevorzugt. Demgemäß sollte die jeweilige Dicke der die Karte 10 bildenden Schichten insgesamt etwa gleich einer solchen erwünschten Dicke sein. Bei dieser Ausführungsform beträgt die Dicke des Substrats 20 etwa 0,09 mm, und das Substrat besteht aus einem Polycarbonatmaterial, beispielsweise LEXAN, was von der General Electric hergestellt wird.
Auf dem Substrat 20 können vorgeformte Nachführpfade oder Nuten 30 in konzentrischer Form und/oder Spiralform angeordnet sein. Die Daten können in den Nachführpfaden oder Nuten 30 in Form von Stegen und Vertiefungen (nicht dargestellt) eingeprägt sein. Die Stege und die Vertiefungen in den Nachführnuten bilden die maschinenlesbare Informationsoberfläche 22. Es ist klar, daß die Einmal-Schreibschicht 26 auch über den Nachführpfaden oder Nuten 30 liegt. So können die Nachführpfade oder Nuten 30 nur eine Nachführinformation liefern, aber sie können auch Leseeinprägungen benachbart zu der Einmal-Schreibschicht 26 aufweisen. Die Informationsoberfläche 22 ist optisch durch ein laserartiges System abtastbar, welches Änderungen in der optischen Phase oder Durchlässigkeit zwischen Stegen und Vertiefungen und Nuten erkennt. Zur Veranschaulichung können die Nachführnuten 30 oder Vertiefungen in der Tiefe zwischen 0,0013 mm bis 0,004 mm betragen. Vorzugsweise haben jedoch die Nachführnuten 30 oder Vertiefungen eine Durchschnittstiefe von 0,0025 mm. Die Länge der Vertiefungen beträgt etwa 0,15 mm bis 0,25 mm. Die Breite der Nuten 30 oder Vertiefungen liegt zwischen 0,01 mm und 0,04 mm im typischen Fall.
Das Einprägen der Informationsoberfläche 22 wird dadurch bewerkstelligt, daß das Substrat 20 eingeprägt wird, während letzteres Teil eines Bandes ist, und zwar erfolgt die Einprägung mittels einer Master-Form, die ein Muster mit einer Reliefstruktur aufweist, die das Negativ zu der eingeprägten Informationsoberfläche 22 ist. Einzelheiten dieser Prägetechnik sind nicht Gegenstand der Erfindung. Es wird jedoch auf die US-A-4 543 251 Bezug genommen, um die Prägetechnik zu veranschaulichen, die zur Erzeugung der Informationsoberfläche 22 auf dem Substrat 20 benutzt werden kann. Die Erfindung umfaßt jedoch auch andere Bandprägetechniken oder andere bekannte Techniken zur Herstellung solcher Vertiefungen, beispielsweise Spritzgießen und Ausgießen. Die Nuten 30 sind konzentrisch und/oder spiralförmig in Form von Datenringen 12, 14 angeordnet, die ineinandergeschachtelt sind. Die Informationsoberfläche 22 in jedem der Datenringe 12, 14 ist so angeordnet, daß sie in Sektoren aufgeteilt ist. Diese Sektorbildung ist eine bekannte Technik, die derart durchgeführt wird, daß die Datenringe mit herkömmlichen drehenden optischen Diskettenantriebssystemen kompatibel sind, beispielsweise mit dem IBM-3363-System. Typisch bei einem solchen Antriebssystem sind etwa dreiundzwanzig (nicht dargestellte) Sektoren auf einem vollständigen Ring. Die Größe und die Anordnung der Nachführspuren 30 und/oder Vertiefungen und Erhebungen, die die Ringe 12, 14 bilden und mit einem solchen Diskettenantriebssystem benutzbar sind, sind bekannt. Über der Informationsoberfläche befindet sich eine Reflexionsschicht 24 mit einer Dicke, wie sie in der erwähnten Anmeldung beschrieben ist. Die Reflexionsschicht 24 liegt über der geprägten Informationsreliefoberfläche 22, die die spiralförmigen und/oder konzentrischen Nuten enthält. Die Reflexionsschicht 24 kann beispielsweise aus Aluminium bestehen und durch Vakuumablagerung nach dem Prägevorgang aufgebracht werden. Die Reflexionsschicht 24 sollte eine Dicke haben, die in der Lage ist, die Reflexionsfunktion durchzuführen, und es sollte außerdem die für den optischen Kopf erforderliche Spiegelreflexion aufrechterhalten werden, um Nachführung und Fokussierung zu gewährleisten.
Wie in der Zeichnung dargestellt, liegt über den Nuten 30 die Schicht 26 aus optisch kodierbarem Einmal-Schreibmedium. Die Einmal-Schreibmediumschicht 26 ist ein Farbstoff, der eine Schicht bildet, wie in der US-A-4 663 518 beschrieben, oder es kann ein Material auf Tellur-Basis sein, wie in der US-A-4 066 460 beschrieben. Das zuletzt genannte Material wird einer physikalischen Änderung unterworfen, wenn es einer Abbildungsenergie ausgesetzt wird, wodurch ein Material unterschiedlichen kristallinen Charakters oder einer unterschiedlichen Zusammensetzung erhalten wird, die sich in den Charakteristiken von dem Ausgangsmaterial unterscheidet. Die Dicken der Einmal-Schreibschicht und die Art der Herstellung sind in dem zuletzt erwähnten Patent beschrieben.
Die Schreibschicht 26 wird in geeigneter Weise durch herkömmliche chemische Überzugstechniken auf die Schicht 24 aufgebracht. Die Schicht 26 und die Reliefoberfläche 22 besitzen konzentrische und/oder Spiralnuten, um eine Ablesung durch Drehung des Substrats zu ermöglichen. Die Schreibschicht 26 ist durch eine Schutzschicht 28 abgedeckt, die in bekannter Weise auf der Unterlage festgelegt ist. Die Reflexionsschicht 24, das eingeprägte Informationssubstrat 20 und die Schutzschicht 28 bestehen aus den Materialien, und im Bereich der Dicke entsprechen sie den Schichten, die in der zuletzt genannten Anmeldung beschrieben sind, um eine optische Einmal-Schreibkarte zu schaffen, die einen solchen physikalischen Aufbau besitzt. Indem gewisse Einzelheiten und Charakteristiken des Aufbaus der Karte 10 und der Nuten 30 beschrieben sind, wird nunmehr Bezug genommen auf das Zusammenwirken der Datenringe oder Datenbänder 12, 14.
Fig. 1 zeigt die Karte 10, bei der die Datenringe 12 Nuten (nicht dargestellt) in einem kontinuierlichen Format aufweisen. Demgemäß können die Datenringe 12 kontinuierlich geschrieben und/oder gelesen werden. Die Nuten besitzen daher volle Einzelpfade, die durch die Überschneidungszonen 16, 18 hindurchgehen. Daher bestehen keine Schwierigkeiten, den optischen Kopf fokussiert zu halten und ihn durch die Überschneidungszonen 16, 18 zu führen. Der Datenring 12 hat eine Breite, die allgemein gleich ist wenigstens einem der Sektoren auf dem Ring 14. Demgemäß wird der Datenring 14 physikalisch zweimal von dem Datenring 12 unterbrochen. Dies vermindert die Kapazität der auf dem Datenring 14 speicherbaren Daten. Eine solche Verminderung wird jedoch auf nur zwei Sektoren des Ringes 14 reduziert, die normalerweise verfügbar sind. Dies ist etwa gleich einem Verlust von nur etwa 9% der Information, die sonst zur Speicherung auf einem solchen Datenring 14 verfügbar wäre. Natürlich verdoppelt die Überschneidung fast die Informationsmenge, die auf der Karte 10 gespeichert werden kann, wenn die Datenringe benutzt werden. Dies geschieht, ohne daß es notwendig wäre, die Dimension der Karte 10 zu vergrößern.
Was den Datenring 14 anbetrifft, so ist jede Gruppe von Nuten zweimal durch den Datenring 12 unterbrochen. Der optische Kopf ist in der Lage, eine ordnungsgemäße Fokussierung aufrechtzuerhalten, und er muß wieder eine Nachführung bewirken. Die Fokussierungsfunktion kann relativ einfach aufrechterhalten werden, da die Informationsoberfläche 22 der Datenringsegmente 14a, 14b im wesentlichen in der gleichen Ebene liegt, da sie integral auf der gleichen Oberfläche der Karte 10 ausgebildet werden. Demgemäß haben die Nuten alle die gleiche Fokussierungstiefe, und es ist daher einfacher für den optischen Kopf, die Fokussierungstiefe aufrechtzuerhalten und die Nachführung wieder aufzunehmen. Jede der Nuten in den Datenringsegmenten 14a, 14b besitzt eine geeignete Taktinformation, und Schreibschutzmaßnahmen, die vorher beispielsweise durch Prägen aufgebracht wurden, verursachen eine Unterdrückung der Lese- und/oder Schreibfunktion und der Nachführungsfunktion durch den optischen Kopf während jenes Zeitintervalls, in dem der optische Kopf die Breite des Datenrings 12 überquert. Nach der Datenschreibunterdrückung für eine vorbestimmte Zeitperiode bewirkt der optische Kopf eine Rückführung auf die spezielle Nut, der er im Datenring 14 folgte. Dieses Muster wiederholt sich, wenn der optische Kopf über die Überschneidungszonen fliegt. In derartigen Situationen ist das Nachführungssignal des optischen Kopfes derart beschränkt, daß eine geringere Tendenz für den Kopf besteht, eine andere Spur zu suchen, wenn er über die Überschneidungszonen läuft.
Nunmehr wird auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 Bezug genommen, bei welchem eine optische Karte 40 ähnlich wie bei dem vorigen Ausführungsbeispiel gestaltet ist. Der Hauptunterschied liegt in der Tatsache, daß keiner der Datenringe 42, 44 voll durchgehende Pfade besitzt. Infolgedessen sind die Nuten und/oder die nicht dargestellten Vertiefungen ähnlich den Nuten und/oder Vertiefungen bei dem vorigen Ausführungsbeispiel in jeden der Ringe 42, 44 dimensioniert und im Abstand zueinander angeordnet, wie bei diesem Ausführungsbeispiel erläutert. Demgemäß schneiden sich die Datenringe 42, 44 jeweils in Überschneidungsbereichen 46, 48. Demgemäß wird die Nachführung des optischen Kopfes unterdrückt, wenn er über diese Zonen 46, 48 fliegt. Die Kapazität der auf den Datenringen 42, 44 speicherbaren Informationen ist die gleiche wie die der Datenringe 12 und 14.
Nunmehr wird auf die Fig. 3, 5 und 7 Bezug genommen, worin ein weiteres Ausführungsbeispiel einer optischen Karte 50 dargestellt ist. Die Karte 50 ist in gleicher Weise aufgebaut wie die Karte bei den vorherigen Ausführungsbeispielen. Ein wesentlicher Unterschied besteht jedoch darin, daß die Pfade oder Nuten 52 (Fig. 7) in den Datenringen 54, 56 sich in den Überschneidungszonen 58, 59 schneiden. Damit dieses Ausführungsbeispiel wirksam arbeiten kann, sind verschiedene Faktoren erforderlich, die den Kopf daran hindern, die Nachführung auf jedem der Ringe 54, 56 zu verlieren. Die Breite der Nuten 52 ist schmal und liegt beispielsweise in der Größenordnung von 0,013 bis 0,02 mm, und der Abstand dazwischen liegt in der Größenordnung von etwa 0,04 mm. Ein weiterer Unterschied besteht in der Tatsache, daß die Breite der jeweiligen Datenringe 54, 56 und ihr jeweiliger Abstand den Schnittwinkel der ineinander verschachtelten Nuten 52 beeinträchtigen.
Es wurde gefunden, daß die Nuten 52 in den jeweiligen Datenringen 54, 56 sich unter etwa 90º (Fig. 5) schneiden sollten. Bei einem derartigen Schnittwinkel besteht eine geringere Tendenz, daß der optische Kopf die Spur einer Nut verliert und versucht, einer anderen Spur das Datenringes nachzulaufen. Dieser Schnittwinkel beträgt vorzugsweise 90º, er kann jedoch in einem Bereich zwischen 40º und 140 liegen, und es kann trotzdem eine zufriedenstellende Nachführung über die Überschneidungszonen erreicht werden. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, daß der Wunsch nach einer rechtwinkligen Überschneidung die Größe der jeweiligen Datenringe 54, 56 und ihren Abstand zueinander begrenzt. Es wird nunmehr Bezug auf Fig. 5 genommen, worin die Rotationsmittelpunkte 54a, 56a der jeweiligen Datenringe 54, 56 in einem Abstand zueinander liegen, der gleich ist 1,414 R, so daß der Schnittwinkel etwa 90º beträgt, wobei R der Radius der mittleren Nut 52 eines jeden Ringes in bezug auf das Drehzentrum ist. Natürlich ändert sich diese geometrische Anordnung, wenn sich der Schnittwinkel ändert. Die Breite der Datenringe 54, 56 ist so gewählt, daß gewährleistet wird, daß der Winkel, unter dem sich die Nuten schneiden, innerhalb des Bereiches von 40º und 140º über die Breite der Ringe verbleibt.
Bei schmalen Nuten, deren Dimensionen wie oben angegeben sind, ist es leichter für ein Kopfservosystem, insbesondere eines der push-pull-Bauart, eine wirksame Nachführung aufrechtzuerhalten. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß bei schmalen Nuten ein breiter Beleuchtungsstrahl 60 (Fig. 7) vom Kopf nicht zu einer wesentlichen Änderung im Nachführsignal im Bereich der Nutenüberschneidung führt. Der Strahl hat allgemein einen Durchmesser, der dreimal so groß ist wie die Nutbreite. Die Nuten 52 können auch mit Taktformationen versehen sein, um die Servosteuerung zu unterstützen. Wenn beispielsweise Schmutz auf der Kartenoberfläche abgelagert ist, oder wenn ein Kratzer vorhanden ist, dann verliert der Kopf einen Teil des Nachführsignals. So besteht in gleicher Weise eine Möglichkeit einer Fehlführung in den Bereichen der Nutüberschneidung, da hier die Möglichkeit besteht, daß der Kopf einen Teil des Signals einer der schneidenden Nuten aufnimmt. Diese Tendenz wird jedoch vermindert durch die schmalen Nuten, den rechten Winkel, unter denen sich die Nuten schneiden, und die Tatsache, daß der flache Bereich, der die nachzuführende Nut umgibt, relativ groß ist. In anderen Worten ausgedrückt: Selbst wenn der Strahl 60 beide Nuten jeweils unterschiedlicher Datenbänder 54, 56 schneidet, wird wahrscheinlich das Signal von der Nut, der nicht gefolgt werden soll, nicht stark genug sein, um einen Nachführfehler herbeizuführen. Außerdem wird diese Tendenz der Fehlführung vermindert, weil die Bandbreite des Servosystems geändert wird, wenn die Nut überkreuzt wird, so daß die Ansprechzeit verringert wird, wodurch der Kopf daran gehindert wird, seine Spur zu verlieren. Bei dieser Art der Nachführanordnung wird ein Schreiben durch den optischen Kopf unterdrückt, während die Nachführfunktionen in den Überschneidungsbereichen fortdauern.
Es wird nunmehr auf die Fig. 6 und 8 Bezug genommen, um ein anderes Ausführungsbeispiel der Karte 50' zu zeigen, wo die Nuten der jeweiligen Datenringe 54', 56' in den Überschneidungsbereichen 58', 59' schachbrettartig angeordnet sind. Die Konstruktion der Karte 50' mit den Datenringen 54' und 56' ist die gleiche wie bei den anderen Ausführungsbeispielen, mit dem Unterschied, daß die Nuten über die Überkreuzungsbereiche oder -zonen 58', 59' durchgehend verlaufen. Benachbarte Gruppen von Nuten 62'a, 62'b schneiden sich schachbrettartig, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, schneiden sich mehrere benachbarte Gruppen abwechselnder Nuten 62'a, 62'b der Datenringe ungefähr rechtwinklig. Die Breite der Nuten 62'a, 62'b liegt bei diesem Ausführungsbeispiel etwa in dem gleichen Bereich wie bei dem letztbeschriebenen Ausführungsbeispiel, und der Abstand zwischen benachbarten Nuten kann der gleiche sein. Außerdem liegt die Länge der Nutsegmente in der Größenordnung von wenigen Mikron bis 1 mm. Der optische Kopf unterdrückt das Schreiben von Informationen in diesen Bereichen, wo der Strahl die Spuren überkreuzt, während die Fokussierung aufrechterhalten bleibt. Zu diesem Zweck ist jede Nut der Gruppe von Nuten 62'a, 62'b mit einer Taktinformation versehen, die dem Kopf signalisiert, während der Zeitdauer, während der der Kopf über die Gruppe von Nuten läuft, die sich quer zur Richtung der Nachführung bewegen, mit der Abtastung aufzuhören. Die schachbrettartige Ausbildung ist gegenüber der Überschneidungsanordnung des letzten Ausführungsbeispiels zu bevorzugen, da Daten mit etwa 50% der normalen Rate selbst in den Überschneidungsbereichen aufgezeichnet werden können.
In den Fig. 8 und 9 ist eine Anordnung dargestellt, um die Karten zu drehen. Hierbei wird eine Karte in eine rechteckige Vertiefung 70 eingeführt, die in einem Drehtisch 72 angeordnet ist, der auf einer Spindel 74 einer nicht dargestellten optischen Lese- und/oder Schreibvorrichtung gekuppelt ist. Die Ausnehmung 70 ist so ausgebildet, daß dann, wenn die Karte darin aufgenommen ist, einer der beiden Drehmittelpunkte der Datenbänder mit einer Drehachse 76 des Drehtisches zusammenfällt. Da die Karte flexibel ist, und da die Datenringe zum Lesen und/oder Schreiben eben liegen sollen, kann eine nicht dargestellte Klemme benutzt werden, um die Oberseite der Karte nach unten zu drücken. Die Datenringe weisen nach unten, und der Drehtisch ist optisch transparent gegenüber den elektromagnetischen Wellenlängen, die zur optischen Auslesung und/oder zum Schreiben benutzt werden. Die Datenringe werden getrennt ausgelesen und/oder eingeschrieben, indem jeweils einer der beiden Datenringe auf dem Drehtisch 72 so angeordnet wird, daß der Drehmittelpunkt mit der Achse der Spindel zusammenfällt.
Die vorliegende Erfindung soll auch eine Anordnung umfassen, bei der die Datenringe nicht integral mit der Karte hergestellt sind. Beispielsweise könnten die Datenringe vorgeformt werden und auf einer Kartenoberfläche aufgeklebt werden. Aber durch das Aufkleben der Datenringe können die erwähnten schachbrettartigen Nuten in den Überschneidungszonen nicht auf einfache Weise erreicht werden. Vorstehend wurde die Erfindung unter Benutzung mit Nuten versehener optischer Medien beschrieben, jedoch kann die Erfindung auch andere Nachführtechniken und andere Aufzeichnungsmedien in Kreisringform aufweisen, beispielsweise magnetische Medien. Bei anderen Medien könnten die Datenringformate ähnlich jenen sein, wie sie in Verbindung mit den beiden ersten Ausführungsbeispielen beschrieben wurden.
Fig. 10 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Während bei den vorherigen Ausführungsbeispielen ineinandergeschachtelte Ringe auf Informationsspeicherkarten angeordnet waren, befinden sich bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere ineinander verschachtelte Datenbänder 80 auf einem dünnen Band 82 nebeneinander liegend und ineinander verschachtelt.
Hinsichtlich der Konstruktion des Bandes 82 ist es ähnlich der optischen Einmal-Schreibkarte des vorher beschriebenen Ausführungsbeispiels, mit dem Unterschied, daß eine dünne flexible und transparente Schutzschicht (nicht dargestellt) benutzt wird anstelle der relativ dicken Schutzschicht 28 bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel. Obgleich bei diesem Ausführungsbeispiel eine Einmal-Schreibkonstruktion benutzt wurde, können die Datenbänder 80 natürlich auch als optische ROM-Träger ausgebildet sein oder als löschbare optische Träger. Bei diesem Ausführungsbeispiel könnte die transparente Schutzschicht aus einem dünnen Lack oder einem dünnen UV-Schutz bestehen, mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,0025 mm und 0,025 mm. Die Techniken zum Aufbringen einer solchen Schutzschicht sind bekannt und sind nicht Gegenstand der Erfindung. Obgleich das Band 82 bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Reflexion gelesen wird, kann es natürlich auch durch Transmission gelesen werden, vorausgesetzt natürlich, daß keine Reflexionsschicht benutzt wird.
Die Dicke des Substrats im Band 82 kann verschieden sein, aber bei diesem Ausführungsbeispiel liegt die Dicke in der Größenordnung zwischen 0,013 mm und etwa 0,076 mm, und es besteht aus dem gleichen Polycarbonatmaterial wie für das Substrat 20 bei dem vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben (beispielsweise LEXAN).
Der Dickenbereich des Bandes 82 sollte so sein, daß das Band 82 leicht auf Spulen oder dergleichen aufgewickelt werden kann und trotzdem abgewickelt seine ebene Gestalt beibehält. Beispielsweise kann die Dicke des Bandes in einem Bereich zwischen 0,013 mm bis 0,09 mm liegen.
Es wird nunmehr auf die oben erwähnte Bandprägetechnik Bezug genommen, die benutzt wird, um die Datenbänder 80 auf dem Substratband 82 einzuprägen. Demgemäß ist eine ins einzelne gehende Beschreibung einer solchen Technik nicht erforderlich, um dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung zu verstehen. Die Datenbänder 80 können in dem Band 82 vorgeformte Nachführpfade oder Nuten (nicht dargestellt) in konzentrischer und/oder spiralförmiger Anordnung aufweisen, wie dies bei den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde. Die Daten können in den Nachführpfaden eingeprägt sein, oder es können Nuten in Form von Erhebungen und Vertiefungen (nicht dargestellt) vorgesehen werden. Die Erhebungen und Vertiefungen und die Nachführnuten bilden die maschinenlesbare Informationsoberfläche der Datenbänder 80 und können die gleichen Größenparameter besitzen wie bei dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel.
Die Datenbänder 80 können Überschneidungszonen aufweisen, wie dies in Verbindung mit den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen erläutert wurde. In gleicher Weise können die Größenbeziehungen und die geometrischen Beziehungen der Datenbänder 80 ebenso ausgebildet sein wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen. Die Datenbänder 80 können unterschiedliche Größen haben. Es ist jedoch wichtig, daß die Mittelpunkte der Datenbänder 80 von Informationen frei sein sollten. In anderen Worten ausgedrückt: Ein Datenband 80 sollte nicht durch die geometrische Mitte benachbarter Datenbänder hindurchlaufen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird demgemäß ein sehr dünnes Band 82 vorgesehen, welches flexible Charakteristiken besitzt, die es ermöglichen, es glatt auszuziehen, so daß die Datenbänder 80 in einer ebenen Form verbleiben und eine genügende Strahlfestigkeit besitzen, um in dieser ebenen Bedingung vorgeschoben zu werden. Das Band 82 kann geschnitten werden, so daß es verschiedene Datenbänder auf einem Datenstreifen vorbestimmter Länge aufweist. Dieses Ausführungsbeispiel lehrt, daß die Datenbänder aus optischem Medium bestehen, das integral im Substrat eingeformt ist. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise könnten die Datenbänder auf dem Substrat aufgeklebt sein, und es müssen auch nicht optische Medien sein, sondern es könnten auch magnetische Medien benutzt werden.

Claims

1. Optischer Informationsspeicher (10, 82), der durch eine optische Lesevorrichtung gelesen und/oder durch einen optischen Strahl eingeschrieben werden kann, wobei die Lesevorrichtung und/oder die Schreibvorrichtung mit einer Servo-Nachführung versehen ist, und der Informationsspeicher (10, 82) besteht aus:

- einem Substrat (20), welches ein allgemein rechteckiges Format mit überlappenden Spuren aufweist, gekennzeichnet durch

- mehrere allgemein kreisförmige, axial versetzte und überkreuzende Datenbänder (12, 14), die eine kontinuierliche Spiralspur oder mehrere konzentrische Spuren auf einer Oberfläche des Substrats bilden,

- eine Anordnung der Bänder mit einer Drehachse, um die der Informationsspeicher relativ zu einer optischen Lesevorrichtung und/oder einer Schreibvorrichtung gedreht werden kann, wobei jedes Band mit vorher aufgezeichneten Datensektoren und Servo-Nachführinformationen formatiert ist, die eine Unterdrückung der Lese/Schreib- und Nachführfunktionen derart bewirken, daß die Information auf jedem der Datenbänder gelesen und/oder eingeschrieben werden kann, ohne von irgendeinem anderen Band in jenen Bereichen daran gehindert zu werden, wo die Pfade dieser Bänder einander überkreuzen, während die Servo-Nachführung aufrechterhalten bleibt.

2. Optischer Informationsspeicher nach Anspruch 1, welcher aus einer Karte (10) mit zwei gegeneinander versetzten und einander überkreuzenden Datenbändern (12, 14; 42, 44; 54, 56) besteht.

3. Optischer Informationsspeicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- ein dünnes flexibles Band (82), das auf eine Spule aufgewickelt und abgewickelt und in allgemein ebener Konfiguration vorgeschoben werden kann; und

- mehrere allgemein kreisförmige, axial versetzte und einander überkreuzende Datenbänder (80), die eine kontinuierliche Spiralspur oder mehrere konzentrische Spuren bilden.

4. Die optische Einrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher:

wenigstens eines (12) der Bänder in den Überkreuzungsbereichen (16) allein und durchgehend angeordnet ist, während das andere Band (14) in den Überkreuzungsbereichen mit dem einen Band (12) segmentiert ist.

5. Die optische Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher:

jedes der Bänder mehrere im wesentlichen konzentrische oder spiralförmige Nachführpfade aufweist, die kontinuierlich sind und sich in den Überkreuzungsbereichen schneiden, wobei jeder Nachführpfad (52) eine relativ geringe Breite in bezug auf die Breite des optischen Lesestrahls (60) der optischen Leseeinrichtung besitzt, derart, daß im wesentlichen keine Tendenz für den Strahl besteht, einen anderen Nachführpfad des anderen Bandes zu suchen, das mit dem Lesestrahl überstrichen wird.

6. Die optische Einrichtung nach Anspruch 5, bei welcher:

die Breite eines jeden Nachführpfades (52) in der Größenordnung von 0,5 bis 0,8 Mikron (um) liegt und der Abstand zwischen benachbarten Spuren breit genug ist, um einen ununterbrochenen Durchtritt des Lesestrahls (60) zuzulassen.

7. Die optische Einrichtung gemäß Anspruch 6, bei welcher:

die sich kreuzenden Nachführpfade sich unter einem Winkel in dem Bereich zwischen 40 und 140 Grad schneiden.

8. Die optische Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher:

jedes der Bänder mehrere im wesentlichen konzentrische oder spiralförmige Nachführpfade aufweist, die in einer Serie von im Abstand zueinander angeordneten diskontinuierlichen Abschnitten in den Überkreuzungsbereichen angeordnet sind, wobei gewählte Gruppen von im Abstand angeordneten parallelen diskontinuierlichen Abschnitten (62a') in einem der Bänder mit gewählten Gruppen von im Abstand zueinander befindlichen parallelen diskontinuierlichen Abschnitten (62b') in dem anderen Band abwechseln und eine schachbrettartige Anordnung von Gruppen von diskontinuierlichen Abschnitten in den Überkreuzungsbereichen (50) bilden, wodurch die optische Lesestrahlnachführung auf einem der Pfade aktiv ist, wenn der Strahl über die im Abstand zueinander befindlichen diskontinuierlichen Abschnitte des einen Pfades hinwegstreicht, und unwirksam ist, wenn er über die im Abstand zueinander angeordneten diskontinuierlichen Abschnitte des anderen Pfades streicht.

9. Die optische Einrichtung nach Anspruch 8, bei welcher:

die Breite eines jeden Nachführpfades in der Größenordnung von 0,5 bis 0,8 Mikron (um) liegt und der Abstand zwischen benachbarten Pfaden breit genug ist, um einen ununterbrochenen Durchtritt des Lesestrahls (60) zu gewährleisten, wobei die Länge der Segmente in der Größenordnung zwischen etwa mehreren Mikron bis 1 mm liegt.