EP1214710A1 - Datenspeicher - Google Patents

Datenspeicher

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Publication number
EP1214710A1
EP1214710A1 EP00956357A EP00956357A EP1214710A1 EP 1214710 A1 EP1214710 A1 EP 1214710A1 EP 00956357 A EP00956357 A EP 00956357A EP 00956357 A EP00956357 A EP 00956357A EP 1214710 A1 EP1214710 A1 EP 1214710A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data memory
core
polymer carrier
memory according
refractive index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00956357A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörn LEIBER
Bernhard MÜSSIG
Stefan Stadler
Steffen Noehte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Scribos GmbH
Original Assignee
EML European Media Laborat GmbH
Tesa SE
Tesa Scribos GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EML European Media Laborat GmbH, Tesa SE, Tesa Scribos GmbH filed Critical EML European Media Laborat GmbH
Publication of EP1214710A1 publication Critical patent/EP1214710A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/002—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier
    • G11B7/0025—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier with cylinders or cylinder-like carriers or cylindrical sections or flat carriers loaded onto a cylindrical surface, e.g. truncated cones
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/002—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier
    • G11B7/003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier with webs, filaments or wires, e.g. belts, spooled tapes or films of quasi-infinite extent

Definitions

  • the invention relates to a data storage device with an optical information carrier which has several layers of a polymer carrier.
  • DE 298 16 802 describes a data storage device with an optical information carrier which contains a polymer carrier in the form of a polymer film.
  • a polymer carrier in the form of a polymer film.
  • the polymer film is spirally wound in several layers on a core, with an adhesive layer between each of the adjacent layers.
  • Information can be written into this data memory by locally heating the polymer film with the aid of a write beam from a data drive, as a result of which the refractive index and thus the reflection (reflectivity) change locally at the interface of the polymer film. This can be detected with the aid of a read beam in the data drive.
  • the core can be optically transparent and have a cutout in its central area, which serves to accommodate the writing and reading device of a data drive.
  • the read and write device is moved relative to the data memory while the data memory is at rest, so that the data memory does not have to be balanced with regard to a rapid rotational movement.
  • the core of the previously known data storage device is made of polystyrene.
  • Polystyrene is not particularly scratch-resistant and has a refractive index (1.59 at the wavelength of the reading beam used), which differs significantly from that of the polymer film material (1.49 for biaxially oriented polypropylene at the wavelength of the reading beam). Since the wall of the core must be irradiated by the write beam and the read beam when the data storage device is used in a data drive, the write and read device of which is placed in the recess of the core (and even twice with each read operation), a bad one caused by scratches has an effect optical quality and especially the reflection losses associated with the large difference in refractive index.
  • the data storage device has an optical information carrier which has a plurality of layers of a polymer carrier, through which information can be read out from a preselected polymer carrier layer and optionally written into a preselected polymer carrier layer.
  • the information carrier is formed around an optically transparent core, the refractive index of which differs from the refractive index of the polymer carrier by less than 0.08. The refractive indices are based on a light wavelength with which the optical reading device of a drive tuned to the data memory works.
  • the core is preferably sleeve-like or cylinder-like and has a cutout in its central region.
  • This also includes configurations in which the cross section of the periphery of the core is not circular, but has a step so that the core is better adapted to the course of the layers of the polymer carrier adjacent to the core. This is explained in more detail below using an exemplary embodiment.
  • the cutout in the central area of the core can be set up to accommodate a reading device and, optionally, a writing device of a drive matched to the data memory.
  • the data memory is used in a drive which has a reading device and optionally a writing device, the reading device and the optional writing device being arranged in the cutout in the central region of the core and for reading or writing information relative to that Data storage are moved while the data storage is at rest.
  • the data storage does not have to be balanced in order to enable high rotational speeds, which has a favorable effect on the production costs.
  • the polymer carrier which preferably has a polymer film, is wound spirally around the core.
  • a very high storage density can be achieved.
  • 10 to 30 layers of polymer film can be wound on top of one another, but also more or less.
  • a thickness of the polymer film between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably less than 50 ⁇ m or around 35 ⁇ m, the information on different polymer film layers can be separated from one another in a readily resolvable manner with the aid of reading and writing devices known for example from DVD technology.
  • the polymer carrier is not wound spirally around the core, but that, for example, several essentially concentric layers of the polymer carrier are arranged around the core.
  • the core can have a plastic.
  • a plastic of optically high quality is preferably used as the core material.
  • the refractive index of the plastic material must be in the range of the refractive index of the polymer carrier.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Zeonex a cycloolefinic sold by Nippon Zeon under the name "Zeonex” are suitable Copolymer, especially if a polymer film made of biaxially oriented polypropylene (BOPP; see below) is used for the polymer carrier.
  • the core is made of plastic or consists entirely of plastic
  • the core is preferably provided with an anti-scratch coating.
  • Anti-scratch coatings such as those e.g. are known from eyewear optics, at least largely prevent scratching of the surfaces of the core exposed to a reading beam or writing beam, which increases the operational reliability and service life of the data memory. It must be ensured that the anti-scratch coating does not lead to a large jump in the refractive index.
  • the core can also have a glass. Glasses generally have a better optical quality and a higher scratch resistance than plastics. A core made of glass also has mechanical advantages, because a data storage device with such a core is difficult to deform.
  • a type of glass which is particularly suitable for use with a polymer carrier made of biaxially oriented polypropylene is the glass sold by Schott under the name "BK7".
  • An adhesive layer is preferably arranged in each case between adjacent polymer carrier layers in order to fix the polymer carrier layers to one another.
  • an adhesive layer can have a thickness in the range between 1 ⁇ m and 40 ⁇ m, preferably less than 25 ⁇ m or around 2 ⁇ m.
  • a suitable adhesive is, for example, an air bubble-free acrylate adhesive that is crosslinked, for example, chemically or by UV or electron radiation.
  • One or more layers with different or additional functions can also be located between adjacent polymer carrier layers, for example a layer with dye molecules of an absorber (see below).
  • the refractive index of the adhesive layer preferably deviates only slightly from the refractive index of the polymer carrier in order to minimize disturbing reflections of the reading beam or the writing beam at a boundary layer between a polymer carrier layer and an adjacent adhesive layer. It is particularly advantageous if the difference in refractive indices is less than 0.005. An existing difference in refractive indices can, however, be used to format the data memory.
  • the refractive index of the polymer carrier can be changed locally by heating.
  • a polymer film made of biaxially oriented polypropylene (BOPP) can be considered as the material for the polymer carrier, but other materials can also be used. If polypropylene is pre-stressed on two levels after extrusion to the film, a high level of self-energy is stored in the material. Local heating, for example by means of a writing beam, then leads to a strong change in material due to reshaping, and indeed even with the deposition of a relatively small amount of energy per unit area. In this way, for example, a change in the refractive index of about 0.2 over an area for a stored information unit with a diameter or a side length of about 1 ⁇ can be achieved, which can be easily detected with the aid of a reading beam.
  • BOPP biaxially oriented polypropylene
  • An absorber can be assigned to the polymer carrier, which is set up to at least partially absorb a write beam and to at least partially emit the heat generated thereby locally to the polymer carrier.
  • the absorber contains, for example, dye molecules, which are contained, for example, in the polymer carrier or in an adhesion layer adjacent to the polymer carrier, and enables local heating of the polymer carrier sufficient for changing the refractive index with a relatively low intensity of the writing beam.
  • FIG. 1 shows a data memory according to the invention, which has a spiral-wound polymer film, in a schematic perspective illustration, parts of a drive which is matched to the data memory being arranged in a cutout in the central region of the data memory,
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through the data memory from FIG. 1 and
  • FIG. 3 shows a schematic cross section through the central area of a data memory, which has a core with a periphery differently than that in FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a data store 1 and a read and write device 2 of a drive that is matched to the data store 1.
  • the data memory 1 has a number of layers 10 of a polymer carrier used for information storage in the form of a polymer film 11 which is wound spirally around an optically transparent core.
  • the core is not shown in FIG. 1 for the sake of clarity; it is located within the innermost layer 10 and is explained in more detail with reference to FIG. 2.
  • the individual layers 10 of the polymer film 11 are shown in FIG. 1 as concentric circular rings, although the layers 10 are formed by spiral winding the polymer film 11.
  • An adhesive layer 12 is arranged between adjacent layers 10 of the polymer film 11. For reasons of clarity, the adhesive layers 12 are shown in FIG. 1 in a thickness that is not to scale.
  • the polymer film 11 consists of biaxially oriented polypropylene and was used in both before winding Surface directions biased.
  • the polymer film 11 has a thickness of 35 ⁇ m; other thicknesses in the range from 10 ⁇ m to 100 ⁇ m or thicknesses outside this range are also conceivable.
  • the adhesive layers 12 are free of gas bubbles and, in the exemplary embodiment, consist of acrylate adhesive to which an absorber dye is added, with a thickness of 23 ⁇ m, preferred layer thicknesses being between 1 ⁇ m and 40 ⁇ m.
  • the data memory 1 contains twenty layers 10 of the polymer film 11 and has an outside diameter of approximately 30 mm. Its height is 19 mm. A different number of layers 10 or other dimensions are also possible.
  • the number of windings or layers 10 can be, for example, between ten and thirty, but can also be greater than thirty.
  • the read and write device 2 arranged in a recess in the central area of the core of the data memory 1 contains a read and write head 20 which can be rotated with the aid of a mechanism 21 in the directions of the arrows shown and moved axially back and forth.
  • the write and read head 20 has optical elements, with the aid of which a light beam (for example of the wavelength 630 nm or 532 nm) generated by a laser not shown in FIG. 1 can be focused on the individual layers 10 of the polymer film 11. Since the read and write head 20 is moved by means of the mechanism 21, it can completely scan all layers 10 of the data memory 1. In the exemplary embodiment, the data memory 1 is at rest.
  • FIG. 1 the elements provided for balancing the read and write head 20 are not shown.
  • the laser mentioned is located outside the read and write head 20 and is stationary; the laser beam is directed into the read and write head 20 via optical elements.
  • the laser in the exemplary embodiment is operated with a beam power of approximately 1 mW.
  • the laser beam serves as a write beam and is focused on a preselected layer 10 of the polymer film 11, so that the beam spot is less than 1 ⁇ m, the light energy being introduced in the form of short pulses of approximately 10 ⁇ s duration.
  • the energy of the write beam is absorbed in the beam spot, favored by the absorber in the adjacent adhesive layer 12, which leads to local heating of the polymer film 11 and thus to a local change in the refractive index and the reflectivity.
  • the laser In order to read stored information from the data memory 1, the laser is operated in continuous wave mode (CW mode). Depending on the stored information, the reading beam focused on the desired location is reflected, and the intensity of the reflected beam is detected by a detector in the writing and reading device 2.
  • CW mode continuous wave mode
  • the data memory can also be of an embodiment that is not writable by the user. In this case, it contains information units registered by the manufacturer. A write function in the data drive of the user is then unnecessary.
  • the information units are formed by changing the optical properties in a region with a preferred size of less than 1 ⁇ m.
  • the information can be stored in binary form, ie the local reflectivity only takes two values at the location of an information unit. This means that if the reflectivity is above a defined threshold value, a "1" is stored, for example, at the position of the information carrier under consideration, and if it is below this threshold value or below another, lower threshold value, correspondingly a "0". However, it is also conceivable to display the information in several gray levels. save. This is possible if the reflectivity of the polymer film can be changed in a targeted manner at the location of an information unit by a defined setting of the refractive index, without saturation being achieved in the process.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through the data memory from FIG. 1.
  • the core which is designated here by 30, is sleeve-shaped or hollow-cylindrical and has a cutout 32 in its central region.
  • the write and read device 2 of the drive can be received in the cutout 32, see FIG. 1.
  • the optical information carrier with the spiral wound Polymer film 11 and the adhesive layers 12 extend from the outer periphery 34 of the core 30 to an outer periphery 36.
  • the core 30 consists of polymethyl methacrylate (PMMA). It can be made by injection molding or extrusion. The surface of the core 30 delimiting the recess 32 is then preferably provided with an anti-scratch coating.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Examples of other materials for the core are a cycloolefinic copolymer marketed by Nippon Zeon under the name “Zeonex” or other plastics. Glasses are particularly advantageous, e.g. the glass with the designation "BK7" from Schott.
  • the refractive index of the material for the core is matched to the refractive index of the polymer carrier.
  • biaxially oriented polypropylene has a refractive index of 1.503, while the refractive indices of polymethyl methacrylate are 1.491, "Zeonex" 1.522 and the glass "BK7" 1.515 , In all cases, the difference between the refractive indices is small.
  • the data memory the central area of which is shown in a schematic cross section in FIG. 3, has a core 40, the shape of which is somewhat different from that of the data memory explained with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the core 40 has a cylindrical recess 41 for receiving a write and read device of a drive.
  • the outer contour 42 of the core 40 is not circular, as in FIG. 2, but is shaped like a spiral and has a step 43.
  • the height of the step 43 ie the size of the radial jump of the outer contour 42 at the step 43, is adapted to the thickness of the polymer film (including adjacent adhesive layer) designated here 44, which is wound onto the core 40.
  • FIG. 3 shows how the inner end 45 of the polymer film 44 (with an adhesive layer) is at the step 43.
  • the innermost layer 46 of the polymer film 44 lies against the outer contour 42 of the core 40 via the adhesive layer.
  • the step 43 ensures that the polymer film 44 largely runs on an ideal spiral, as can be seen from FIG.
  • an abrupt jump in the radial direction is prevented, as is the case with a core with a circular periphery, e.g. core 30, occurs when the polymer film hits the inner end at the beginning of the second turn, which marks the beginning of the first turn.
  • the inner windings of the spiral arrangement of the polymer film 44 have a more even course, so that the focus of a reading or writing beam can be better tracked.

Landscapes

  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Abstract

Ein Datenspeicher hat einen optischen Informationsträger, der mehrere Lagen (10) eines Polymerträgers (11) aufweist, durch die hindurch Information aus einer vorgewählten Polymerträgerlage (10) auslesbar und optional in eine vorgewählte Polymerträgerlage (10) schreibbar ist. Der Informationsträger ist um einen optisch transparenten Kern ausgebildet, dessen Brechzahl sich um weniger als 0,08 von der Brechzahl des Polymerträgers (11) unterscheidet.

Description

Datenspeicher
Die Erfindung betrifft einen Datenspeicher mit einem optischen Informationsträger, der mehrere Lagen eines Polymerträgers aufweist.
In der DE 298 16 802 ist ein Datenspeicher mit einem optischen Informationsträger beschrieben, der einen Polymerträger in Form einer Polymerfolie enthält. Als Material für die Polymerfolie werden Polymethylmethacrylat sowie ein von der Beiersdorf AG unter der Bezeichnung "tesafilm kristallklar" vertriebener Polymerfilm genannt, der biaxial orientiertes Polypropylen aufweist . Die Polymerfolie ist in mehreren Lagen spiralartig auf einen Kern gewickelt, wobei sich zwischen benachbarten Lagen jeweils eine AdhäsionsSchicht befindet. In diesen Datenspeicher lassen sich Informationen einschreiben, indem die Polymerfolie mit Hilfe eines Schreibstrahls eines Datenlaufwerks lokal erwärmt wird, wodurch sich die Brechzahl und damit das Reflexions ermögen (Reflektivität ) an der Grenzfläche der Polymerfolie lokal ändern. Dies kann mit Hilfe eines Lesestrahls in dem Datenlaufwerk erfaßt werden. Durch Fokussieren des Schreibstrahls oder Lesestrahls läßt sich Information gezielt in eine vorgewählte Lage des Informationsträgers einschreiben bzw. daraus auslesen. Der Kern kann optisch transparent sein und in seinem Zentralbereich eine Aussparung aufweisen, die zum Aufnehmen der Schreib- und Leseeinrichtung eines Datenlaufwerks dient. Dabei wird die Schreib- und Leseeinrichtung relativ zu dem Datenspeicher bewegt, während der Datenspeicher ruht, so daß der Datenspeicher nicht im Hinblick auf eine schnelle Rotationsbewegung ausgewuchtet zu sein braucht .
Bei dem vorbekannten Datenspeicher besteht der Kern aus Polystyrol . Polystyrol ist nicht besonders kratzfest und hat eine Brechzahl (1,59 bei der Wellenlänge des verwendeten Lesestrahls), die sich deutlich von der des Polymerfolienmaterials (1,49 für biaxial orientiertes Polypropylen bei der Wellenlänge des Lesestrahls) unterscheidet. Da die Wandung des Kerns bei Verwendung des Datenspeichers in einem Datenlaufwerk, dessen Schreib- und Leseeinrichtung in der Aussparung des Kerns plaziert ist, vom Schreibstrahl und vom Lesestrahl durchstrahlt werden muß (und bei jedem Lesevorgang sogar zweimal), wirken sich eine durch Kratzer hervorgerufene schlechte optische Qualität und insbesondere die mit dem großen Brechzahlunterschied zusammenhängenden Reflexionsverluste ungünstig aus .
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Datenspeicher mit einem optischen Informationsträger, der mehrere Lagen eines Polymerträgers aufweist, zu schaffen, bei dem die zuvor erläuterten, auf einen unzureichenden Kern zurückzuführenden Nachteile nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Datenspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Anspruch 13 bezieht sich auf die Verwendung eines derartigen Datenspeichers in einem darauf abgestimmten Laufwerk. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung folgen aus den abhängigen Ansprüchen. Der erfindungsgemäße Datenspeicher hat einen optischen Informationsträger, der mehrere Lagen eines Polymerträgers aufweist, durch die hindurch Information aus einer vorgewählten Polymertragerlage auslesbar und optional in eine vorgewählte Polymer- trägerlage schreibbar ist. Der Informationsträger ist um einen optisch transparenten Kern ausgebildet, dessen Brechzahl sich um weniger als 0,08 von der Brechzahl des Polymerträgers unterscheidet. Dabei sind die Brechzahlen auf eine Lichtwellenlänge bezogen, mit der die optische Leseeinrichtung eines auf den Datenspeicher abgestimmten Laufwerks arbeitet.
Durch den relativ geringen Unterschied der Brechzahlen des optisch transparenten Kerns und des Polymerträgers wird erreicht, daß ein Lesestrahl, der von der Leseeinrichtung eines Laufwerks ausgesendet wird und den optisch transparenten Kern durchstrahlt, in den Polymerträger eindringen kann, ohne an den Grenzflächen zwischen dem Kern und dem Polymerträger zu stark reflektiert zu werden. Derartige Reflexionen sind nachteilig, weil sie einerseits den Lesestrahl abschwächen und andererseits einen starken Untergrundpegel hervorrufen, der das eigentliche Lesesignal überlagert. Entsprechendes gilt für einen Schreibstrahl, wenn der Datenspeicher optional als vom Anwender beschreibbarer Datenspeicher eingerichtet ist. Die Reflexionen sind um so geringer, je kleiner die Differenz der Brechzahlen ist. Wenn der Daten- Speicher eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen benachbarten Polymerträgerlagen aufweist (siehe unten), sollte auch die Brechzahl einer zusätzlichen Schicht nur geringfügig von der Brechzahl des Polymerträgers abweichen.
Vorzugsweise ist der Kern hülsenartig oder zylinderartig und weist in seinem Zentralbereich eine Aussparung auf. Darunter sind auch Ausgestaltungen zu verstehen, bei denen im Querschnitt die Peripherie des Kerns nicht kreisförmig ist, sondern eine Stufe aufweist, damit der Kern besser an den Verlauf der dem Kern benachbarten Lagen des Polymerträgers angepaßt ist. Dies ist weiter unten anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Aussparung im Zentralbereich des Kerns kann zur Aufnahme einer Leseeinrichtung und optional einer Schreibeinrichtung eines auf den Datenspeicher abgestimmten Laufwerks eingerichtet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Datenspeicher in einem Laufwerk verwendet wird, das eine Leseeinrichtung und optional eine Schreibeinrichtung aufweist, wobei die Leseeinrichtung und die optionale Schreibeinrichtung in der Aussparung im Zentralbereich des Kerns angeordnet sind und zum Lesen bzw. Schreiben von Information relativ zu dem Datenspeicher bewegt werden, während der Datenspeicher ruht. In diesem Fall muß der Datenspeicher nicht ausgewuchtet sein, um hohe Rotationsgeschwindigkeiten zu ermöglichen, was sich günstig auf die Herstellungskosten auswirkt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Polymerträger, der vorzugsweise eine Polymerfolie aufweist, spiralartig um den Kern gewickel . Mit einem derartigen mehrlagigen Aufbau des Datenspeichers läßt sich eine sehr hohe Speicherdichte erreichen. So können zum Beispiel 10 bis 30 Poly- merfolienlagen übereinander gewickelt sein, aber auch mehr oder weniger. Bei einer Dicke der Polymerfolie zwischen 10 μm und 100 μm, vorzugsweise unter 50 μm oder um 35 μm, läßt sich die Information auf unterschiedlichen Polymerfolienlagen mit Hilfe von zum Beispiel aus der DVD-Technologie bekannten Lese- und Schreibeinrichtungen gut auflösbar voneinander trennen. Es ist aber auch denkbar, daß der Polymerträger nicht spiralartig um den Kern gewickelt ist, sondern daß zum Beispiel mehrere im wesentlichen konzentrisch verlaufende Lagen des Polymerträgers um den Kern herum angeordnet sind.
Der Kern kann einen Kunststoff aufweisen. Vorzugsweise wird als Kernmaterial ein Kunststoff optisch hoher Qualität eingesetzt. Dabei muß die Brechzahl des Kunststoffmaterials im Bereich der Brechzahl des Polymerträgers liegen. So eignen sich z.B. Polymethylmethacrylat (PMMA) oder ein von der Firma Nippon Zeon unter der Bezeichnung "Zeonex" vertriebenes cycloolefinisches Copolymer, insbesondere, wenn für den Polymerträger eine Polymerfolie aus biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP; siehe unten ) verwendet wird .
Wenn der Kern einen Kunststoff aufweist oder ganz aus Kunststoff besteht, ist der Kern vorzugsweise mit einer Antikratzbeschich- tung versehen. Derartige Antikratzbeschichtungen, wie sie z.B. aus der Brillenoptik bekannt sind, verhindern zumindest weitgehend ein Verkratzen der einem Lesestrahl oder Schreibstrahl ausgesetzten Oberflächen des Kerns, was die Betriebssicherheit und Lebensdauer des Datenspeichers erhöht. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß die Antikratzbeschichtung nicht zu einem großen Brechzahlsprung führt.
Der Kern kann auch ein Glas aufweisen. Gläser haben in der Regel eine bessere optische Qualität und eine höhere Kratzfestigkeit als Kunststoffe. Ein Kern aus Glas hat auch mechanische Vorteile, denn ein Datenspeicher mit einem derartigen Kern läßt sich nur schwer deformieren. Eine insbesondere für die Anwendung mit einem Polymerträger aus biaxial orientiertem Polypropylen geeignete Glaεsorte ist das von Schott unter der Bezeichnung "BK7" vertriebene Glas .
Zwischen benachbarten Polymerträgerlagen ist vorzugsweise jeweils eine Adhäsionsschicht angeordnet, um die Polymerträgerlagen untereinander zu fixieren. Eine Adhäsionsschicht kann zum Beispiel eine Dicke im Bereich zwischen 1 μm und 40 μm haben, vorzugsweise unter 25 μm oder um 2 μm. Als Adhäsionsmittel eignet sich zum Beispiel ein luftblasenfreier Acrylatkleber, der z.B. chemisch oder durch UV- bzw. Elektronenstrahlung vernetzt wird. Zwischen benachbarten Polymerträgerlagen können sich auch eine oder mehrere Schichten mit anderen oder zusätzlichen Funktionen befinden, z.B. eine Schicht mit Farbstoffmolekülen eines Absorbers (siehe unten). Vorzugsweise weicht die Brechzahl der Adhäsionsschicht nur geringfügig von der Brechzahl des Polymerträgers ab, um störende Reflexionen des Lesestrahls oder des Schreibstrahls an einer Grenzschicht zwischen einer Polymertragerlage und einer benach- barten Adhäsionsschicht zu minimieren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Unterschied der Brechzahlen kleiner als 0,005 ist. Ein bestehender Unterschied der Brechzahlen kann jedoch zum Formatieren des Datenspeichers genutzt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenspeichers ist die Brechzahl des Polymerträgerε lokal durch Erwärmung veränderbar. Als Material für den Polymerträger kommt zum Beispiel eine Polymerfolie aus biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP) in Betracht, aber auch andere Materialien können verwendet werden. Wenn Polypropylen nach der Extrusion zur Folie in zwei Ebenen vorgespannt wird, wird im Material eine hohe Eigenenergie gespeichert. Bei einer lokalen Erwärmung, zum Beispiel durch einen Schreibstrahl, kommt es dann zu einer starken Materialänderung durch Rückverformung, und zwar bereits bei Deposition einer relativ geringen Energiemenge pro Flächeneinheit. Auf diese Weise läßt sich zum Beispiel eine Änderung der Brechzahl von etwa 0,2 über eine Fläche für eine gespeicherte Informationseinheit mit einem Durchmesser oder einer Seitenlänge von etwa 1 μ erzielen, was mit Hilfe eines Lesestrahls gut erfaßbar ist.
Dem Polymerträger kann ein Absorber zugeordnet sein, der dazu eingerichtet ist, einen Schreibstrahl zumindest teilweise zu absorbieren und die dabei erzeugte Wärme zumindest teilweise lokal an den Polymerträger abzugeben. Der Absorber enthält zum Beispiel Farbstoffmoleküle, die z.B. in dem Polymerträger oder in einer zu dem Polymerträger benachbarten Adhäsionsschicht enthalten sind, und ermöglicht eine zur Veränderung der Brechzahl ausreichende lokale Erwärmung des Polymerträgers bei relativ geringer Intensität des Schreibstrahls . Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Datenspeicher, der eine spiralartig gewickelte Polymerfolie aufweist, in schemati- scher perspektivischer Darstellung, wobei in einer Aussparung im Zentralbereich des Datenspeichers Teile eines auf den Datenspeicher abgestimmten Laufwerks angeordnet sind,
Figur 2 einen schematischen Querschnitt durch den Datenspeicher aus Figur 1 und
Figur 3 einen schematischen Querschnitt durch den zentralen Bereich eines Datenspeichers, der einen Kern mit einer anders als in Figur 2 gestalteten Peripherie hat.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Datenspeicher 1 und eine Schreib- und Leseeinrichtung 2 eines auf den Datenspei- eher 1 abgestimmten Laufwerks. Der Datenspeicher 1 weist eine Anzahl von Lagen 10 eines zur Informationsspeicherung dienenden Polymerträgers in Form einer Polymerfolie 11 auf, die spiralartig um einen optisch transparenten Kern gewickelt ist. Der Kern ist in Figur 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt; er befindet sich innerhalb der innersten Lage 10 und wird anhand von Figur 2 näher erläutert. Zur besseren Veranschaulichung sind die einzelnen Lagen 10 der Polymerfolie 11 in Figur 1 als konzentrische Kreisringe gezeigt, obwohl die Lagen 10 durch spiralartiges Wickeln der Polymerfolie 11 ausgebildet sind. Zwischen benachbarten Lagen 10 der Polymerfolie 11 ist jeweils eine Adhäsionsschicht 12 angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Adhäsionsschichten 12 in Figur 1 in nicht maßstäblich vergrößerter Dicke eingezeichnet.
Die Polymerfolie 11 besteht im Ausführungsbeispiel aus biaxial orientiertem Polypropylen und wurde vor dem Wickeln in beiden Flächenrichtungen vorgespannt. Im Ausführungsbeispiel hat die Polymerfolie 11 eine Dicke von 35 μ ; andere Dicken im Bereich von 10 μm bis 100 μm oder auch außerhalb dieses Bereichs liegende Dicken sind ebenfalls denkbar. Die Adhäsionsschichten 12 sind gasblasenfrei und bestehen im Ausführungsbeispiel aus Acrylat- kleber, dem ein Absorber-Farbstoff beigemischt ist, bei einer Dicke von 23 μm, wobei bevorzugte Schichtdicken zwischen 1 μm und 40 μm liegen. Im Ausführungsbeispiel enthält der Datenspeicher 1 zwanzig Lagen 10 der Polymerfolie 11 und hat einen Außendurch- messer von etwa 30 mm. Seine Höhe beträgt 19 mm. Eine andere Anzahl von Lagen 10 oder andere Abmessungen sind ebenfalls möglich. Die Anzahl der Wicklungen oder Lagen 10 kann zum Beispiel zwischen zehn und dreißig liegen, aber auch größer als dreißig sein.
Die in einer Aussparung im Zentralbereich des Kerns des Datenspeichers 1 angeordnete Schreib- und Leseeinrichtung 2 enthält einen Schreib- und Lesekopf 20, der mit Hilfe einer Mechanik 21 in den Richtungen der eingezeichneten Pfeile gedreht und axial hin- und herbewegt werden kann. Der Schreib- und Lesekopf 20 weist optische Elemente auf, mit deren Hilfe ein von einem in Figur 1 nicht dargestellten Laser erzeugter Lichtstrahl (zum Beispiel der Wellenlänge 630 nm oder 532 nm) auf die einzelnen Lagen 10 der Polymerfolie 11 fokussiert werden kann. Da der Schreib- und Lesekopf 20 mit Hilfe der Mechanik 21 bewegt wird, kann er alle Lagen 10 des Datenspeichers 1 vollständig abtasten. Im Ausführungsbeispiel ruht dabei der Datenspeicher 1. Er braucht also nicht im Hinblick auf eine hohe Rotationsgeschwindigkeit ausgewuchtet zu sein (und muß auch nicht abgewickelt bzw. umgespult werden), im Gegensatz zu dem Schreib- und Lesekopf 20. Der Übersichtlichkeit halber sind in Figur 1 die zum Auswuchten des Schreib- und Lesekopfs 20 vorgesehenen Elemente nicht gezeigt. Der erwähnte Laser befindet sich außerhalb des Schreibund Lesekopfes 20 und ist stationär; der Laserstrahl wird über optische Elemente in den Schreib- und Lesekopf 20 gelenkt. Zum Speichern oder Einschreiben von Information in den Datenspeicher 1 wird der Laser im Ausführungsbeispiel mit einer Strahlleistung von etwa 1 mW betrieben. Der Laserstrahl dient dabei als Schreibstrahl und wird auf eine vorgewählte Lage 10 der Polymerfolie 11 fokussiert, so daß der Strahlfleck kleiner als 1 μm ist, wobei die Lichtenergie in Form kurzer Pulse von etwa 10 μs Dauer eingebracht wird. Die Energie des Schreibstrahlε wird in dem Strahlfleck absorbiert, begünstigt durch den Absorber in der benachbarten Adhäsionsschicht 12, was zu einer lokalen Erwär- mung der Polymerfolie 11 und damit zu einer lokalen Änderung der Brechzahl und der Reflektivität führt.
Um gespeicherte Information aus dem Datenspeicher 1 auszulesen, wird der Laser im Continuous-Wave-Modus (CW-Modus) betrieben. In Abhängigkeit von der gespeicherten Information wird der auf die gewünschte Stelle fokussierte Lesestrahl reflektiert, und die Intensität des reflektierten Strahls wird von einem Detektor in der Schreib- und Leseeinrichtung 2 erfaßt.
Der Datenspeicher kann auch von einer Ausführungsform sein, die vom Benutzer nicht beschreibbar ist. In diesem Fall enthält er vom Hersteller eingeschriebene Informationseinheiten. Eine Schreibfunktion im Datenlaufwerk des Benutzers erübrigt sich dann.
In der Polymerfolie 11 sind die Informationseinheiten durch Änderung der optischen Eigenschaften in einem Bereich mit einer bevorzugten Größe von weniger als 1 μm ausgebildet. Dabei kann die Information binär gespeichert sein, d.h. die lokale Reflek- tivität nimmt an der Stelle einer Informationseinheit nur zwei Werte an. Das heißt, wenn die Reflektivität oberhalb eines festgelegten Schwellenwerts liegt, ist an der betrachteten Stelle des Informationsträgers z.B. eine "1" gespeichert, und wenn sie unterhalb dieses Schwellenwerts oder unterhalb eines anderen, niedrigeren Schwellenwerts liegt, entsprechend eine "0". Es ist aber auch denkbar, die Information in mehreren Graustufen ab- zuspeichern. Dies ist möglich, wenn sich die Reflektivität der Polymerfolie an der Stelle einer Informationseinheit durch definiertes Einstellen der Brechzahl auf gezielte Weise verändern läßt, ohne daß dabei eine Sättigung erreicht wird.
In Figur 2 ist ein schematiεcher Querschnitt durch den Datenspeicher aus Figur 1 dargestellt. Der Kern, der hier mit 30 bezeichnet ist, ist hülsenförmig oder hohlzylinderförmig und hat in seinem Zentralbereich eine Auεεparung 32. In der Aussparung 32 kann die Schreib- und Leseeinrichtung 2 des Laufwerks aufgenommen werden, siehe Figur 1. Der optische Informationsträger mit der spiralartig gewickelten Polymerfolie 11 und den Adhäsions- schichten 12 reicht von der äußeren Peripherie 34 des Kerns 30 bis zu einer äußeren Peripherie 36.
Der Kern 30 besteht im Auεführungsbeispiel aus Polymethylmethacrylat (PMMA) . Er kann durch Spritzgießen oder Extrudieren hergestellt werden. Vorzugsweise wird danach die die Ausεpa- rung 32 begrenzende Oberfläche deε Kernε 30 mit einer Antikratz- beεchichtung versehen.
Beiεpiele für andere Materialien für den Kern εind ein von Nippon Zeon unter der Bezeichnung "Zeonex" vermarktetes cycloolefini- scheε Copolymer oder auch andere Kunststoffe. Besonders vor- teilhaft sind Gläser, z.B. das Glas mit der Bezeichnung "BK7" von Schott.
Wesentlich ist, daß die Brechzahl des Materials für den Kern auf die Brechzahl des Polymerträgers abgestimmt ist. So hat bei einer Lichtwellenlänge von 630 nm (also einer Lichtwellenlänge, die für einen Leseεtrahl oder Schreibstrahl in Frage kommt) biaxial orientiertes Polypropylen eine Brechzahl von 1,503, während die Brechzahlen von Polymethylmethacrylat 1,491, "Zeonex" 1,522 und dem Glas "BK7" 1,515 betragen. In allen Fällen ist also die Differenz zwischen den Brechzahlen gering. Der Datenspeicher, dessen zentraler Bereich in Figur 3 in einem schematischen Querschnitt dargestellt ist, hat einen Kern 40, desεen Form etwas anders gestaltet ist als bei dem anhand der Figuren 1 und 2 erläuterten Datenspeicher. Der Kern 40 hat eine zylindrische Aussparung 41 zum Aufnehmen einer Schreib- und Leseeinrichtung eines Laufwerks. Die Außenkontur 42 des Kerns 40 ist jedoch nicht kreisförmig, wie in Figur 2, sondern spiralartig ausgeformt und weist eine Stufe 43 auf. Die Höhe der Stufe 43, d.h. die Größe des radialen Sprungs der Außenkontur 42 an der Stufe 43, ist an die Dicke der hier mit 44 bezeichneten Polymerfolie (einschließlich benachbarter Adhäsionεεchicht ) angepaßt, die auf den Kern 40 aufgewickelt ist.
Die Figur 3 zeigt, wie sich das innenliegende Ende 45 der Polymerfolie 44 (mit Adhäsionsschicht) an der Stufe 43 befindet. Die innerste Lage 46 der Polymerfolie 44 liegt über die Adhäsionsschicht an der Außenkontur 42 des Kerns 40 an. Bei Beginn der folgenden Lage 47 sorgt die Stufe 43 dafür, daß die Polymerfolie 44 weitgehend auf einer idealen Spirale verläuft, wie aus Figur 3 ersichtlich. Insbesondere wird ein abrupter Sprung in radialer Richtung verhindert, wie er bei einem Kern mit kreisförmiger Peripherie, z.B. dem Kern 30, auftritt, wenn die Polymerfolie bei Beginn der zweiten Windung auf das innenliegende Ende trifft, das den Beginn der ersten Windung markiert. Vor allem die inneren Windungen der spiralartigen Anordnung der Polymerfolie 44 haben dadurch einen gleichmäßigeren Verlauf, so daß sich der Fokus eineε Leεestrahlε oder Schreibstrahls besser nachführen läßt.

Claims

Patentansprüche
1. Datenspeicher, mit einem optischen Informationsträger, der mehrere Lagen (10) eines Polymerträgers (11) aufweist, durch die hindurch Information aus einer vorgewählten Polymertragerlage (10) ausleεbar und optional in eine vorgewählte Polymertragerlage (10) εchreibbar ist, und der um einen optisch transparenten Kern (30) ausgebildet ist, desεen Brechzahl εich um weniger alε 0,08 von der Brechzahl des Polymerträgers (11) unterscheidet.
2. Datenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (30) hülsenartig oder zylinderartig ist und in seinem Zentralbereich eine Aussparung (32) aufweist.
3. Datenspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (32) zur Aufnahme einer Leseeinrichtung (2) und optional einer Schreibeinrichtung (2) eineε auf den Datenspeicher (1) abgestimmten Laufwerks eingerichtet ist.
4. Datenεpeicher nach einem der Anεprüche 1 biε 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerträger (11), der vorzugsweise eine Polymerfolie (11) aufweist, spiralartig um den Kern (30) gewickelt ist.
5. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (30; 40) einen Kunstεtoff aufweist.
Datenspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (30; 40) eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweist: Polymethylmethacrylat, cyloolefinisches Copolymer .
7. Datenspeicher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (30; 40) mit einer Antikratzbeschichtung verεehen ist.
8. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 biε 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (30; 40) ein Glaε aufweist.
9. Datenspeicher nach einem der Anεprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Polymerträgerla- gen (10) jeweils eine Adhäsionsschicht (12) angeordnet ist.
10. Datenspeicher nach Anεpruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahl der Adhäsionsschicht (12) nur geringfügig von der Brechzahl des Polymerträgerε (11) abweicht.
11. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahl des Polymerträgers (11) lokal durch Erwärmung veränderbar ist.
12. Datenspeicher nach Anεpruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polymerträger (11) ein Abεorber zugeordnet iεt, der dazu eingerichtet ist, einen Schreibstrahl zumindeεt teilweiεe zu abεorbieren und die dabei erzeugte Wärme zumindest teilweise lokal an den Polymerträger (11) abzugeben.
13. Verwendung eines Datenspeichers nach einem der vorhergehenden Anεprüche in Verbindung mit Anspruch 3 in einem darauf abgestimmten Laufwerk, das eine Leseeinrichtung (2) und optional eine Schreibeinrichtung (2) aufweist, wobei die Leseeinrichtung (2) und die optionale Schreibeinrichtung (2) in der Ausεparung (32) im Zentralbereich deε Kerns (30) angeordnet sind und zum Lesen bzw. Schreiben von Information relativ zu dem Datenspeicher (1) bewegt werden, während der Datenspeicher (1) ruht.
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