WO2000017864A1

WO2000017864A1 - Optischer datenspeicher

Info

Publication number: WO2000017864A1
Application number: PCT/EP1999/001852
Authority: WO
Inventors: Jörn LEIBER; Steffen Noehte; Matthias Gerspach
Original assignee: Beiersdorf Ag
Priority date: 1998-09-19
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2000-03-30
Also published as: JP2003507830A; DE59903925D1; US6386458B1; ES2186345T3; EP1112570B1; EP1112570A1; DE29816802U1; AU3415999A

Abstract

Ein Datenspeicher (1) weist einen spiralartig aufgewickelten Informationsträger auf, auf welchem optisch auslesbare Informationseinheiten vorgesehen sind. Der Informationsträger ist optisch transparent.

Description

Optischer Datenspeicher

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Datenspeicher.

Optische Datenspeicher sind bekannt. So sind flache runde Datenträger als CD-Roms, Audio-CDs usw. im Handel. Weiter sind bekannt flache runde Datenträger wie DVDs, bei welchen zwei Schichten mit optischer Information übereinander angeordnet werden und wahlweise ausgelesen werden können.

Ein optischer Datenspeicher ist auch aus der US 5,109,374 bekannt, in der aber lediglich die Anordnung eines Datenträgers in einer Lage auf einem Zylinder offenbart wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen optischen Datenspeicher zur Verfügung zu stellen, der eine hohe Aufnahmekapazi- tät für Daten hat, der leicht beschrieben und wieder ausgelesen werden kann, der gewährleistet, daß die auf ihm befindlichen Daten lange Zeit speicherbar sind, und der einfach aufgebaut und preisgünstig herstellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Datenspeicher, wie er im Hauptanspruch beschrieben ist. Gegenstand der Unteransprüche sind bevorzugte Ausführungsformen des Datenspeichers. Demgemäß betrifft die Erfindung einen Datenspeicher, der einen spiralartig aufgewickelten Informationsträger aufweist, auf welchem optisch auslesbare Informationseinheiten vorgesehen sind. Der Informationsträger ist optisch transparent. Der erfindungsgemäße Datenspeicher weist bedingt durch die Wicklung des Informationsträgers eine im wesentlichen runde Form (bevorzugt Rolle) auf .

In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenspeichers sind die Informationseinheiten durch mehrere Informationsträgerlagen hindurch auslesbar; insbesondere ist der Datenspeicher im aufgewickelten Zustand — also durch mehrere Wickellagen — auslesbar, was durch die Wahl eines hochtransparenten Informationsträgers erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Wahl des Informationsträgers sowie das Einbzw. Aufbringen der Informationseinheiten ergeben einen Datenträger, der einen sehr kompakten Speicher darstellt. Obwohl auf klar definierten Wickellagen geschrieben und davon ausgelesen werden kann, wird ein Speichermedium erhalten, das eine Abspeicherung im Volumen zuläßt. Damit lassen sich die Nachteile der bekannten flächigen Datenspeicher durch das spiralartige Aufwickeln vermeiden. Des weiteren ist es anders als etwa auf einer CD nicht erforderlich, eine sehr große Oberfläche vorzusehen.

Der transparente Wickelkörper, der aus den Lagen des aufgewik- kelten Informationsträgers gebildet ist, umfaßt bevorzugt wenigstens 10 Lagen und hat bevorzugt einen Durchmesser von etwa 20 bis 50 mm. Die Höhe des Wickelzylinders kann zum Beispiel um 19 mm betragen. Die Anzahl der Wicklungen kann z.B. zwischen 10 und 30 liegen, wobei aber auch durchaus höhere Zahlen verwirklicht werden können .

Der Datenspeicher kann einen Informationsträger aus transparentem Polymerfilm umfassen, wobei insbesondere PMMA (Polymethyl- methacrylat) oder BOPP (biaxial orientiertes Polypropylen) verwendbar sind.

Wenn der Datenspeicher zwischen den Polymerfilmlagen ein transparentes Xdhäsionsmittel aufweist, insbesondere einen druckempfindlichen Kleber, werden sowohl Grenzflächenreflexionen minimiert als auch ein ungewolltes Abwickeln vermieden. Der Adhäsionsfilm ist bevorzugt blasenbefreit, genauso wie der Polymerfilm. Es ist zur Verbesserung der optischen Transparenz wünschenswert, wenn das Adhäsionsmittel einen nur geringfügig vom Brechungsindex des Informationsträgers abweichenden Brechungsindex besitzt. So kann der Unterschied der Brechungsindices von Informationsträger und Adhäsionsmittel so gering sein, daß die Reflexion an der Grenzschicht unter 2% beträgt, vorzugsweise unter 0,1%. Insbesondere bevorzugt ist der Unterschied der Brechungsindices kleiner als 0,005. Damit sind auch durch mehr als zwanzig Wickellagen Informationseinheiten gut auslesbar, ohne daß der Informationsträgerfilm antireflexbeschichtet sein muß.

Wenn der Polymerfilm eine Dicke zwischen 10 und 100 μ , bevorzugt um oder unter 50 μm, insbesondere bevorzugt um 35 μm, aufweist, stellt dies sicher, daß die Informationen auf unterschiedlichen Wickellagen gut auflösbar voneinander getrennt sind, ohne daß zu große Volumina benötigt werden.

Zugleich kann das Adhäsionsmittel eine Schichtdicke zwischen 1 und 40 μm, bevorzugt unter 25 μm, insbesondere um 2 μm, aufweisen. Wenn zugleich das Adhäsionsmittel mit einem Absorber für Schreiblicht ausgestattet ist, also die zum Schreiben der Informationseinheiten erforderliche Energie absorbiert und auf den Polymerfilm zu dessen thermischer Strukturierung überträgt, kann durch die angegebene Schichtdicke ein hinreichend großer Effekt erzielt werden. Die Dicke ist für typische Fokusausdehnungen im Material dabei ideal. Der Datenspeicher kann einen optisch transparenten Wickelkern aufweisen, der insbesondere als transparenter Hohlzylinder konstruiert ist. So wird der Datenspeicher von innen heraus auslesbar, was es ermöglicht, die Optik für Schreiben und/oder Lesen und/oder Wiederbeschreiben im Wickelinneren insbesondere rotierend anzuordnen. Eine solche Anordnung vereinfacht die Herstellung des Datenspeichers insofern, als daß nur die Optik ausgewuchtet werden muß, nicht jedoch jeder einzelne Datenträger. Zum Auswuchten der Leseoptik werden bevorzugt zwei sich diametral gegenüberliegende Linsenanordnungen vorgesehen, zwischen denen etwa eine zentrale Strahlteilereinheit zum Ein- und Ausstrahlen des Lichtes vorgesehen werden kann. Diese Linsen können mit dem Strahlteiler rotieren. Von diesen Linsen kann die erste für äußere Wickellagen, die zweite für die innen liegenden Wickeleinheiten vorgesehen sein, was die Zugriffsgeschwindigkeiten erhöht, da nicht mehr so weit umfokussiert werden muß.

Bevorzugt ist der Datenspeicher dadurch vorformatiert, daß die Formatierung durch und/oder mittels der Spirallagen gebildet ist. Eine Formatierung kann auch bei oder vor dem Aufwickeln in oder auf den Informationsträger während der Herstellung einbracht werden, zum Beispiel durch Heißprägung usw.

Besonders bevorzugt umfaßt der Datenspeicher einen Informationsträger, der eine hohe im Material gespeicherte Eigenenergie besitzt, zum Beispiel einen Polymerfilm, der vorgespannt ist, insbesondere in zwei Ebenen. Dies ist insofern besonders vorteilhaft, als dann durch Deposition einer nur geringen Energiemenge eine starke Materialänderung durch Rückverformung erhalten werden kann, so daß für sehr große, leicht auslesbare Materialveränderungen schwache optische Strahlen ausreichen.

Es ist möglich, daß die oder einige der Informationseinheiten durch lokale thermische Erwärmung des Informationsträgers gebildet sind. Bei einem vorgespannten Polymerfilm ändert sich durch die thermische Erwärmung die optische Weglänge im Material und/- oder der Brechungsindex bzw. die Reflektivität . Diese Änderung ist ohne weiteres an der Rückreflexionsintensität eines eingestrahlten Lichtstrahles, der insbesondere von einem herkömmlichen Halbleiterlaser emittiert wird, erfaßbar.

Bevorzugt ist, wenn der vorgespannte Informationsträger am Ort der thermischen Erwärmung lokal eine geänderte optische Dichte aufweist, insbesondere mit einer Brechungsindexänderung von ca. 0,2. Bevorzugt ist weiter, wenn die Informationseinheiten durch Änderung der optischen Eigenschaften in einem Bereich von unter 1 μm Durchmesser gebildet sind. Dies ist mit kommerziellen Halbleiterlaserdioden und Optiken gut möglich.

Die Informationseinheiten können Information binär speichern, eine weitere Möglichkeit ist die Speicherung in mehreren Graustufen. Dies ist möglich, wenn sich der Polymerfilm auf gezielte Weise ohne Sättigung definiert verändern läßt, wie dies bei handelsüblichem BOPP-Polymerfilm mit Adhäsionsschichten dazwischen möglich ist, zum Beispiel bei Verwendung der Klebebandrolle "tesafilm kristallklar" ®.

Die Informationseinheiten sind bevorzugt derart ausgebildet sind, daß zumindest bei einigen Punkten keine Sättigung der Informationsträgerveränderung erfolgt ist und die Informationseinheiten mehr als zwei unterschiedliche Zustände einnehmen können .

Besonders vorteilhaft kann der Datenspeicher in einem Datenlaufwerk für einen Datenträger verwendet werden, in dem eine Relativbewegung zwischen Informationseinheiten und Lesekopf erfolgt, wobei der Datenträger sich allgemein in Ruhe befindet und/oder der Lesekopf sich insbesondere im Zentralbereich des Wickelkörpers dreht und axial hin- und herbewegt wird, um eine vorgegebene Spur zu finden. Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Hilfe eines Beispiels anhand einer Zeichnung beschrieben, ohne damit die Erfindung unnötig einschränken zu wollen. In dieser zeigt die

Figur 1 e^ne Datenspeicher der vorliegenden Erfindung in sche- matischer perspektivischer Darstellung.

Nach der Figur umfaßt der Datenspeicher 1 eine Anzahl von Wik- kellagen 10 aus Polymerfilm 11, der vor dem Wickeln in beiden Flächenrichtungen vorgespannt wurde. Der Polymerfilm 11 besteht aus BOPP und weist eine Dicke von 35 μm auf . Zwischen den Lagen 10 ist ein luftblasenfreies Adhäsionsmittel 12 (Acrylat-Disper- sionskleber) angeordnet mit einer Dicke von 23 μm. Der transparente Wickelkörper (Datenspeicher 1) umfaßt zwanzig Lagen 10 und hat einen Durchmesser von etwa 30 mm. Die Höhe des Wickel- zylinders beträgt 19 mm. Der Wickelkörper ist kommerziell von der Firma Beiersdorf unter der Bezeichnung " tesafilm kristallklar" ® erhältlich.

Im Inneren des Wickelkernträgers ist eine Optik 2 angeordnet, mit welcher ein Lichtstrahl z.B. der Wellenlänge 630 nm oder 532 nm auf die einzelnen Wickellagen 10 fokussiert wird. Weiter kann die Optik 2 axial hin- und herbewegt werden. Die Optik 2 ist so ausgebildet, daß einerseits Energie deponiert und andererseits die an einer wählbaren Stelle einer gewünschten Wickellage 10 reflektierte Lichtintensität bestimmt werden kann. Um alle möglichen Punkte einer Wickellage 10 ansprechen zu können, rotiert die Optik 2 im Wickelkörperinneren, wobei eine nicht näher dargestellte Auswuchtung hohe Rotationsgeschwindigkeiten zuläßt. Eine Servosteuerung erlaubt die Fokussierung auf unterschiedliche Wickellagen 10.

Hiermit werden Daten gespeichert und gelesen wie folgt:

Es wird zunächst mit einer Leistung von 1 mW fokussiert auf einen Fleck von kleiner 1 μm (ein Mikrometer) eine bestimmte Energiemenge im Polymerfilm deponiert, wobei die Deposition der Energie direkt im Polymerfilm oder indirekt durch Erwärmung des Adhäsionsmittels erfolgen kann. Diese deponierte Energie verändert die optischen Eigenschaften des Polymerfilms, der sich aus dem vorgespannten Zustand rückverformt.

Nachfolgend kann die Änderung der optischen Eigenschaften durch Messung der Reflexionsintensität mit dem gleichen Laser und verringerter Einstrahlleistung ausgelesen werden.

Ein derart aufgebauter Datenspeicher ist kompakt, preiswert hinsichtlich der Datenträger und läßt eine Speicherdichte von wenigstens 10 Gigabyte pro Rolle zu. Höhere Speicherdichten ergeben sich bei verbesserten Filmdicken- und Materialwahlen.

Es ist möglich, die Datenspeicher vor dem Aufwickeln mit Information zur Formatierung und/oder mit gewünschter Information zu bespielen.

Claims

Patentansprüche

1. Datenspeicher, mit einem spiralartig aufgewickelten Informationsträger, auf welchem optisch auslesbare Informationseinheiten vorgesehen sind, wobei der Informationsträger optisch transparent ist.

2. Datenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationseinheiten durch mehrere Informationsträgerlagen (10) hindurch auslesbar sind.

3. Datenspeicher nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Datenspeicher im aufgewickelten Zustand auslesbar ist.

4. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger ein transparenter Polymerfilm (11) ist.

5. Datenspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymerfilm (11) PMMA oder BOPP verwendet wird.

6. Datenspeicher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Polymerfilmlagen (10) ein transparentes Adhäsionsmittel (12) verwendet wird, insbesondere ein druckempfindlicher Kleber.

7. Datenspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Adhäsionsmittel (12) einen nur geringfügig vom Brechungsindex des Informationsträgers abweichenden Brechungsindex besitzt.

8. Datenspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied der Brechungsindices von Informationsträger und Adhäsionsmittel (12) so gering ist, daß die Reflexion an der Grenzschicht unter 4% beträgt, vorzugsweise unter 1%, ganz besonders, daß der Unterschied der Brechungsindices kleiner als 0,005 ist.

9. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerfilm (11) eine Dicke aufweist zwischen 10 und 100 μm, bevorzugt um oder unter 50 μm, insbesondere bevorzugt um 35 μm.

10. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Adhäsionsmittel (12) eine Schichtdicke aufweist zwischen 1 und 40 μm, bevorzugt unter 25μm, insbesondere um 2μm.

11. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenspeicher einen optisch transparenten Wickelkern aufweist, der insbesondere als transparenter Hohlzylinder gebildet ist.

12. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenspeicher vorformatiert ist, wobei die Formatierung durch und/oder mittels der Spirallagen (10) gebildet ist.

13. Datenspeicher, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Datenspeicher als Informationsträger einen transparenten Polymerfilm (11) umfaßt, der vorgespannt ist, insbesondere in zwei Ebenen.

14. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die oder einige der Informationseinheiten durch lokale thermische Erwärmung des Informationsträgers erzeugbar sind.

15. Datenspeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgespannte Informationsträger am Ort der thermischen Erwärmung lokal eine geänderte optische Dichte aufweist, insbesondere mit einer Brechungsindexänderung von ca. 0,2.

16. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationseinheiten durch Änderung der optischen Eigenschaften in einem Bereich von unter 1 μm Durchmesser gebildet sind.

17. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationseinheiten für die Speicherung von einem -von zwei Zuständen ausgebildet sind.

18. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationseinheiten derart ausgebildet sind, daß zumindest bei einigen Punkten keine Sättigung der Informationsträgerveränderung erfolgt ist und die Informationseinheiten mehr als zwei unterschiedliche Zustände einnehmen können.

19. Verwendung eines Datenspeichers in einem Datenlaufwerk für einen Datenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem eine Relativbewegung zwischen Informationseinheiten und Lesekopf (2) erfolgt, wobei der Datenträger sich allgemein in Ruhe befindet und/oder der Lesekopf (2), insbesondere im Zentralbereich des Wickelkörpers, sich dreht.