WO2002046845A1 - Verwendung eines packbands als holographischer datenträger - Google Patents

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WO2002046845A1
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polymer film
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packing tape
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PCT/EP2001/012238
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Stefan Stadler
Stefan Roeber
Steffen Noehte
Jörn LEIBER
Christoph Dietrich
Matthias Gerspach
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Tesa Scribos Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to the use of a packaging tape which has a polymer film.
  • Packing tapes containing a polymer film are used to a large extent in the packaging of objects.
  • the polymer film is often reinforced by a fabric insert.
  • Such a packing tape can e.g. be wrapped around a cardboard box to seal the cardboard box and, if necessary, also to seal or reinforce it.
  • barcodes are currently used for logistical purposes. For example, a label with a one-dimensional or two-dimensional barcode is stuck onto a package.
  • the barcode contains, for example, a reference number, to which further information can be assigned using electronic data processing.
  • the direct storage capacity of barcodes is very limited.
  • transponders for logistical purposes can also be expected.
  • the advantage of transponders is that they can be detected without a clear optical view.
  • their storage capacity is low and the costs for mass use are still too high.
  • a packing tape which has a polymer film, is used as the holographic data carrier, the packing tape being set up for storing holographic information.
  • the packaging tape is preferably used for packaging objects. Other applications, e.g. as a label, but are also conceivable.
  • the packing tape has an adhesive layer so that it adheres to an object in a self-adhesive manner. It can also have other components, e.g. a fabric insert as reinforcement.
  • the packing tape Since the packing tape is set up to store holographic information, it can hold large amounts of data. In contrast to conventional barcodes, larger amounts of information can therefore be directly assigned to an object. Examples of this for a package that is packed using the packing tape are the delivery address, the sender, transport documents, but also, for example, safety data sheets, manuals and the like. Thus, the invention makes it possible to pack objects quickly and inexpensively while saving on work steps and to provide them with information for logistical purposes, but also with additional information.
  • the holographic information is preferably stored in the form of machine-readable data pages, as explained in more detail below.
  • holographic information can first be entered into the packaging tape, for example after unwinding from a supply roll in a writing device provided for this purpose, and then the item is packaged using the packaging tape.
  • Mixed forms are also conceivable in which holographic information is written into the packaging tape before and after the object is packaged.
  • Conventional packaging machines can be used in such applications.
  • An additional writing device is required only for entering the holographic information.
  • Such writing devices which have a laser lithograph, for example, have a relatively small volume, so that an existing packaging machine can be retrofitted with reasonable effort.
  • the information to be entered into the packing tape can be specifically tailored to the given object to be packed without any problems.
  • Suitable materials for the polymer film are e.g. Polypropylene, polyvinyl chloride, polyester, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalene, polymethylpentene (PMP; also poly-2-methylpentene) and polyimide.
  • the polymer film preferably has a thickness which is customary in conventional packaging tapes and is required for the desired strength. If only a number of limited areas of the packaging tape are set up to store holographic information (see below), such areas can have their own polymer film, which is considerably thinner than the supporting structure of the packaging tape; in this case it is also conceivable that the support structure of the packaging tape itself does not have any polymer film at all.
  • the polymer film can be stretched and is preferably biaxially stretched, for example by being inside during production its plane is biased in two mutually perpendicular directions. This usually increases the strength of the polymer film. Furthermore, in the case of a stretched polymer film, a high energy density is stored in the film material. A relatively strong change in material with a change in the local properties of the polymer film can be achieved by local heating with deposition of a relatively small amount of energy per unit area, for example with the aid of a writing beam from a writing device.
  • Stretched polymer films are therefore particularly suitable for an advantageous embodiment of the invention.
  • the polymer film can be changed locally by heating and is set up to store holographic information about the local properties of the polymer film. There are several ways to take advantage of this effect.
  • the refractive index of the polymer film can be changed locally by heating, wherein optical phase information about the local optical path length can be stored in the polymer film and it is provided that the polymer film is transmitted in transmission when information is read out.
  • Phase information can therefore be stored locally in the polymer film, ie in an area provided for storing an information unit, by changing the refractive index in this area by heating (for example with the aid of a writing beam from a writing device).
  • the local change in the refractive index causes a change in the optical path length of the radiation used when reading information from the polymer film (which radiates through the polymer film in transmission).
  • the optical path length is namely the product of the geometric path length and the refractive index;
  • the refractive index By changing the refractive index, the local phase position of the radiation used when reading out information can be influenced, ie the desired holographic information can be stored as phase information.
  • a hologram produced in this way in the polymer film of the packaging tape is accordingly a refractive phase hologram.
  • the surface structure of the polymer film can be changed locally by heating, wherein holographic information about the local surface structure of the polymer film can be stored.
  • the surface structure or topography of the polymer film can thus be changed locally, for example by focusing a laser beam serving as a writing beam onto the polymer film, preferably its surface zone, so that the light energy is absorbed there and converted into thermal energy.
  • a laser beam serving as a writing beam onto the polymer film, preferably its surface zone
  • the material change in the polymer film which leads to the local change in the surface structure remains limited to a very narrow volume due to the generally poor thermal conductivity of the polymer.
  • the holograpic information is entered point by point into the polymer film of the packaging tape, the area assigned to a point typically having linear lateral dimensions on the order of 0.5 ⁇ m to 1 ⁇ m, the height profile of the polymer film typically changes by 50 n to 500 nm, which depends in particular on the properties and operating conditions of the write beam and the properties of the packaging tape.
  • the dot matrix ie the center distance between two points (“pits”), is typically in the range from 1 ⁇ m to 2 ⁇ m. As a general rule, shorter light wavelengths of the write beam allow a tighter grid of points.
  • the polymer film can be assigned an absorber dye which is set up to at least partially absorb a write beam used for entering information and to at least partially emit the heat generated thereby locally to the polymer film.
  • an absorber dye enables sufficient local heating of the polymer film to change the local properties of the polymer film (for example the change in the local refractive index or the local surface structure) with a relatively low intensity of the writing beam.
  • the absorber dye can be contained in the material of the polymer film. However, it can also be arranged in a separate absorber layer, which preferably has a binder; Mixed forms are also conceivable.
  • the absorber layer can have a thin layer (eg a thickness of 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m) made of an optically transparent polymer (eg made of polymethyl methacrylate (PMMA) or, for applications for higher temperatures, made of polyethylene pentene, polyether ether ketone (PEEK) or polyether id), which serves as a matrix or binder for the molecules of the absorber dye.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PEEK polyether ether ketone
  • polyether id polyether id
  • the absorption maximum of the absorber dye should coincide with the light wavelength of the write beam used in order to achieve efficient absorption.
  • dyes from the Sudan red family (diazo dyes) or (for particularly polar plastics) eosin scarlet are suitable for a light wavelength of 532 nm of a writing beam generated by a laser.
  • Green dyes for example from the styryl family (which are commonly used as laser dyes), are more suitable for the
  • the polymer film carries a dye layer with a dye that can be changed by exposure.
  • the holographic information about the local absorption capacity can be stored in the dye layer.
  • the dye layer is irradiated, the absorption capacity in the dye layer which varies locally as a result of changes in the dye influencing the radiation, which enables the reconstruction of a holographic image.
  • the local area for storing an information unit typically has linear dimensions (i.e. e.g. a side length or a diameter) of the order of 0.5 ⁇ m to 1 ⁇ m, but other sizes are also possible.
  • the molecules of the dye are preferably bleached or destroyed when exposed to radiation which is used to enter holographic information.
  • “Bleaching” means damage to the chromophoric system of a dye molecule by excitation with intense light of a suitable wavelength without destroying the basic structure of the dye molecule.
  • the dye molecule loses its color properties and becomes optically transparent with sufficient exposure for the light used for bleaching. If, on the other hand, the basic structure of a dye molecule is also destroyed, the change caused by the exposure is called “destruction" of the dye.
  • the light used for exposing, i.e. for entering information does not have to be in the visible wavelength range.
  • the dye layer preferably has a polymer matrix in which dye molecules are embedded.
  • the dye molecules are preferably homogeneously distributed in the dye layer or in part of the dye layer.
  • Polymers or copolymers such as e.g. Polymethyl methacrylate (PMMA), polyimides, polyetherimides, polypentene, polycarbonate, cycloolefinic copolymers or polyether ether ketone (PEEK).
  • PMMA Polymethyl methacrylate
  • PEEK polyether ether ketone
  • a polymer matrix containing dye e.g. by application onto the polymer film serving as a support or onto a reflective layer previously applied to the polymer film (see below).
  • azo and diazo dyes for example the Sudan red family
  • dyes from the Sudan red family information can be entered with a writing beam with a light wavelength of 532 nm.
  • dyes are preferably not so unstable against exposure that a bleaching process already begins due to ambient light (sun, artificial lighting). If the write beam is generated with a laser, significantly higher intensities can be achieved in the dye layer than when exposed to ambient light, so that dyes are available which are at least largely insensitive to ambient light for the desired application.
  • the dye does not have to be sensitive to light, in contrast to a photographic film.
  • the dye should not be bleached out, but rather destroyed with a higher laser power, you can use a variety of dyes To fall back on.
  • the absorption maximum of the respective dye is preferably adapted to the wavelength of the laser used as the write beam.
  • Other suitable dyes are poly ethyne dyes, aryl ethyne dyes, aza [18] annulene dyes and triphenylmethane dyes.
  • the packing tape Since it should be possible to check the holograms of the packing tape, i.e. read out the holographic information entered into the packaging tape, even if the packaging tape e.g. is glued to a package, it is advantageous if the packing tape has a reflective layer which is set up to reflect light serving to read out holograpic information. The light is directed onto the packaging tape and reflected back by the reflection layer, wherein it is modulated by the changes on the packaging tape that are used to store holographic information. The reflected light can then be captured in a favorable geometric arrangement in order to reconstruct a holographic image of the holographic information.
  • the reflection layer is most advantageously arranged depends on the effect that is used for storing holographic information.
  • the reading process can also take place without an additional reflective layer, which, depending on the application, can even lead to better results.
  • the polymer film is preferably transmitted in transmission when reading out information.
  • the reflection layer is preferably located between the polymer film and an adhesive layer.
  • the reflection layer can also be arranged between the polymer film and an adhesive layer; in this case the surface structure of the polymer film is irradiated twice when reading out information.
  • the reflection layer can be arranged on the surface of the polymer film, its local one Structure is changed when entering the holographic information, so preferably on the top of the polymer film.
  • the reflection layer is, for example, between the polymer film and the dye layer or between an adhesive layer and the polymer film.
  • the holographic information to be stored can be entered into the packing tape by calculating the holographic information contained in a hologram of a storage object as a two-dimensional arrangement and directing a write beam from a writing device, preferably a laser lithograph, onto the packing tape and thus in accordance with the two-dimensional arrangement is controlled that the local properties of the packaging tape are set according to the holographic information. Since the physical processes involved in the scattering of light on a storage object are known, e.g.
  • a conventional structure for generating a hologram in which coherent light from a laser that is scattered by an object (storage object) is brought to interference with a coherent reference beam and the resulting interference pattern is recorded as a hologram
  • a computer program is simulated and the interference pattern or the modulation of the local properties of the packaging tape are calculated as a two-dimensional arrangement (two-dimensional array).
  • examples of the local properties of the packaging tape which are set according to the holographic information, are the local refractive index of the polymer film, the local surface structure of the polymer film and the local absorption capacity of a dye layer carried by the polymer film.
  • the resolution of a suitable laser lithograph is typically about 50,000 dpi (dots per inch).
  • the polymer film or a dye carrier carried by the polymer film can thus layer locally in areas or pits with a size of about 0.5 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the writing speed and other details depend, among other things, on the parameters of the writing laser (laser power, light wavelength) and the exposure time, as well as on the properties of the polymer film, the dye layer or any absorber dye.
  • the holographic information is therefore preferably entered in the form of pits of a predetermined size; the term "pit” is to be understood more generally in the sense of a changed area and is not restricted to its original meaning (hole or depression).
  • the holographic information can be stored in binary coded form in a pit. This means that in the area of a given pit, the local properties of the packing tape only take on one of two possible basic forms (basic values). These basic forms preferably differ significantly, so that intermediate forms occurring in practice, which are close to one or the other basic form, can be clearly assigned to one or the other basic form in order to store the information reliably and unambiguously.
  • the holographic information can be stored in a pit in a continuously coded form, the local properties of the packing tape in the pit being set according to a value from a predetermined value range.
  • the local maximum change in height of the surface structure in the pit is selected from a predetermined range of values. This means that in a given pit the surface structure of the polymer film can assume intermediate shapes between two basic shapes, so that the maximum change in height of the present intermediate shape takes on a value from a predetermined value range, the limits of which are given by the maximum changes in height of the two basic shapes.
  • the information can be saved "in grayscale" so that each pit has more than comes to a bit. The same applies to the setting of the local refractive index of the polymer film or the local absorption capacity in the dye layer.
  • light preferably coherent light (e.g. from a laser)
  • the light is modulated by the locally varying properties of the packaging tape (e.g. the refractive index or the surface structure of the polymer film or the absorption capacity of the dye layer).
  • the packing tape i.e. preferably after reflection on a reflective layer
  • a holographic image at a distance from the packing tape is acquired as a reconstruction of the holographic information contained in the area captured by the light, e.g. with a CCD sensor, which is connected to a data processing device.
  • large area is to be understood as an area which is significantly larger than the area of a pit. In this sense, for example, an area of 1 mm 2 is large.
  • the locally varying properties of the packaging tape lead to differences in the runtime of the light waves emanating from different points, that is to say essentially to periodic phase modulation (which applies in particular when the refractive index or the surface structure of the polymer film is set locally) or to one Amplitude modulation (especially with a locally varying absorption ability of a dye layer).
  • the area of the packing tape that is captured by the light acts like a diffraction grating that deflects incident light in a defined manner. The deflected light forms an image of the storage object that represents the reconstruction of stored holographic information.
  • holographic information from different types of storage objects can be used with the packing tape.
  • the information contained in images, such as photographs, logos, writings, etc. can be saved and read out.
  • the storage of machine-readable data is particularly advantageous since, for example, the data mentioned at the outset, such as the delivery address, sender, transport documents, safety data sheets, manuals and the like, can be stored. This takes place, for example, in the form of so-called data pages, the holographic information contained in a hologram of a graphic bit pattern (which represents the data information) being entered into the packing tape as explained. When reading out, a holographic image of this graphic bit pattern is created.
  • the information contained therein can be recorded, for example, with the aid of a precisely adjusted CCD sensor and processed using the associated evaluation software.
  • a simple matte screen or, for example, a camera with an LCD screen is sufficient for the reproduction of images where high accuracy is not important.
  • the packaging tape has only a number of limited areas, each of which is set up to store holographic information. With such an embodiment, costs can be saved under certain circumstances, because a conventional, inexpensive packaging tape can be used as the starting material, which is designed to be more complex only in the limited areas in order to enable writing and reading out of holographic information.
  • Such limited areas can be created, for example, by applying an absorber dye to a packing tape made of stretched polypropylene, polyvinyl chloride or polyester film using a printing process.
  • the limited areas each have their own piece of polymer film, to which additional layers such as an absorber layer, a dye layer or a reflection layer may have been applied, in order to store holographic information, for example, according to one of the options explained in more detail above to allow.
  • Limited areas designed in this way can be applied to the supporting structure of the packaging tape (which can have a polymer film, but need not), e.g. be glued or welded on.
  • This polymer film can then be used e.g. by applying the additional layers mentioned, only provide zones in the limited areas in which there is the possibility of storing holographic information.
  • the delimited areas are preferably arranged on the packing tape at predetermined intervals. This makes it easier to enter and read out holographic information in automated systems.
  • the limited areas can, for example be circular with a diameter of 6 mm and have mutual center distances in the longitudinal direction of the packing tape of 40 mm.
  • the holograms concerned are preferably destroyed with a strong writing beam.
  • the destroyed area is no longer available for storing new information, which, however, is usually irrelevant, because due to the large storage density offered by holograms, there are mostly unused zones on the packaging tape that contain holographic information can be entered.
  • FIG. 1 is a schematic illustration that illustrates how holographic information is written into a packaging tape before the packaging tape is glued around a package.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating how holographic information is input into a packaging tape that is already glued to a package.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a section of an area of the packaging tape that is set up for storing holographic information
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through an area of the packaging tape set up for storing holographic information, in which holographic information about the local optical path length can be stored in a polymer film,
  • FIG. 5 shows a longitudinal section according to FIG. 4, the processes for reading out information being illustrated in a schematic manner
  • FIG. 6 shows a schematic longitudinal section through an area of the packaging tape set up for storing holographic information, in which holographic information about the local surface structure of a polymer film can be stored, with the aid of a
  • FIG. 7 shows a longitudinal section according to FIG. 6 after the surface structure has been changed locally to enter the information
  • FIG. 8 shows a longitudinal section according to FIG. 7, the processes for reading out information being illustrated in a schematic manner
  • FIG. 9 shows a schematic longitudinal section through an area of the packaging tape set up for storing holographic information, in which holographic information about the local absorption capacity can be stored in a dye layer, and
  • FIG. 10 shows a longitudinal section according to FIG. 9, the processes when reading out information being illustrated in a schematic manner.
  • FIGS. 1 and 2 schematically illustrate how a package is packed using a packing tape and in the process holographic information is input into the packing tape, which serves as a holographic data carrier.
  • This information can be provided for logistical purposes and can include, for example, the delivery address and the sender as well as the shipping documents for the package.
  • holographic data carriers have a high storage capacity
  • other data in the form of holograms can in principle also be stored on the packaging tape. Examples of this are safety data sheets, manuals and the like, ie data relating to the content of the package stand.
  • other data content can be stored in holographic form on the packaging tape.
  • a package 1 is transported on a treadmill 2.
  • a packing tape 3 ("Carton Sealing Tape", CST) is fed over the treadmill 2 and against its direction of travel using a conventional packaging device.
  • the packing tape 3 is set up for storing holographic information, as explained in more detail below.
  • a writing device 4 which uses a laser beam as the writing beam 5 in order to enter holographic information into the packing tape 3.
  • the writing device 4 is a laser lithograph.
  • the packing tape then runs through 3 deflection rollers 6 and is applied to the package 1.
  • the packing tape 3 is provided on its underside with an adhesive layer, so that it adheres to the package 1, which in the exemplary embodiment has a cardboard packaging, and closes and seals the package 1. These steps are carried out on a conventional system.
  • the only new addition is the writing device 4, which due to its relatively small size can be easily installed on an existing system.
  • FIG. 2 shows a variant of the process flow.
  • a package 1 ' is moved on a treadmill 2'.
  • the package 1 ' is already closed with a packing tape 3 1 .
  • a writing device 4 'with a writing beam 5' which is preferably designed as a laser lithograph, is arranged above the packet 1 '(ie at a point under which the packet 1' moves through).
  • the holographic information is thus entered into the packing tape 3 'after the object in the packet 1' has been packed using the packing tape 3 '.
  • the packing tape 3 or 3 ' has a polymer film with a thickness of 35 ⁇ m made of biaxially stretched polypropylene.
  • the adhesive layer On the underside of the polymer film is the adhesive layer, which is 20 ⁇ m thick and consists of functionalized poly (meth) acrylate.
  • the holographic information is stored in accordance with the method explained with reference to FIGS. 9 and 10, the upper side of the entire packing tape being set up for storing holographic information. For this reason, a semitransparent reflective layer made of aluminum (about 10 to 20 nm thick) is applied to the top of the polymer film, and a dye layer and a protective layer are located above it.
  • the packing tape can also have other materials or dimensions or have additional components, e.g. a reinforcing fabric insert.
  • a fabric insert is preferably arranged below a polymer layer and can also be embedded in additional polymer.
  • Additional components of the packaging tape may be components required for storing holographic information (see below).
  • only limited areas are provided, which are arranged at predetermined intervals from one another and are each set up for storing holographic information, while the packing tape in the intermediate zones is designed as a simple packing tape without the possibility of holographic data storage.
  • Such limited areas can e.g. each have a diameter of 5 mm and distances of 50 mm to each other.
  • they can each have a piece of polymer film, have one of the configurations described below, and can be glued or welded onto a conventional packing tape.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a section of an area 11 of a packaging tape that has been set up for storing holographic information and in which information is entered.
  • area 11 (hereinafter referred to as "storage area”) is a limited area with its own carrier in the form of a square piece of polymer film of 8 mm side length and is together with similarly constructed limited areas (storage areas) 3 or 5, so that the entire packing tape is set up to store holographic information, such a variant may even be less expensive.
  • the storage area 11 has a polymer film 12 set up as a storage layer, which at the same time serves as a carrier (and in the above-mentioned variant forms the support structure of the packing tape) and in the exemplary embodiment consists of biaxially oriented polypropylene (BOPP) and has a thickness of 35 ⁇ m.
  • BOPP biaxially oriented polypropylene
  • the refractive index of bipolar oriented polypropylene can be changed locally by heating, which can be used to store information, as explained above.
  • the polymer film 12 preferably has a thickness in the range between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m, but other thicknesses are also possible. Examples of further advantageous materials for the polymer film 12 are given above.
  • pits 14 Information in the form of pits 14 is stored in the memory area 11.
  • the polymer film 12 has a different refractive index than in the zones between the pits 14.
  • the term “pit” is to be understood here in the sense of a changed area, that is to say more generally than in its original meaning (“hole”).
  • the information can be stored in a binary coded form in a pit, in that the refractive index only takes on two different values (one of the two values also having the refractive index in the polymer film 12 in the zones between the pits 14 can match). It is also possible to store the information in a continuously coded form in a pit 14, the refractive index within the pit 14 being able to assume any value selected from a predetermined range of values.
  • a pit is "black” or "white”, while when stored in continuously coded form it can also assume all the gray values in between (gradations of the amplitude or phase).
  • a pit 14 has a diameter of approximately 0.8 ⁇ m. Shapes other than circular pits 14 are also possible, e.g. square or rectangular pits, but also other sizes.
  • the typical dimension of a pit is preferably about 0.5 ⁇ m to 2.0 ⁇ m.
  • FIG. 3 is therefore a greatly enlarged illustration and only shows a section of the memory area 11.
  • FIG. 4 shows a section of the storage area 11 in a schematic longitudinal section, and not true to scale. It can be seen that a pit 14 does not extend over the full thickness of the polymer film 12.
  • the transition zone in the lower area of a pit 14 to the lower region of the polymer film 12 is due to the writing method for inputting information, wherein the polymer film 12 is heated in the region of a pit 14 'continuously, ie the refractive index changes in this Zone gradually and not as sharply delineated as shown in Figure 4.
  • the polymer film 12 Under (i.e. behind) the polymer film 12 there is a reflection layer 16, which in the exemplary embodiment consists of aluminum.
  • the reflection layer 16 can also fulfill its function if it is significantly thinner than the polymer film 12.
  • an absorber layer 18 is applied to the top of the polymer film 12.
  • the absorber layer has 18 on the absorber dye Sudan red 7B, the molecules of which are embedded in a matrix made of an optically transparent polymer, namely polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the absorber layer 18 has a thickness of 0.5 ⁇ m.
  • Sudan red 7B absorbs light particularly well in the wavelength range around 532 nm; this wavelength is suitable for a write beam of a laser lithograph for inputting information into the memory area 11. Examples of other materials of the absorber layer 18 are given above.
  • Green dyes for example from the styryl family, are particularly suitable for light lengths of 635 nm or 650 to 660 nm or 685 nm, in which the laser diodes of current DVD devices work; laser diodes of this type can be modulated directly, which considerably simplifies and reduces the cost of pulse generation. In the future, the range from 380 to 420 nm could also be interesting if corresponding blue laser diodes are commercially and inexpensively available.
  • yellow absorber dyes are preferably to be used, such as stilbenes substituted with weak donors and acceptors, donor-substituted nitrobenzenes or coumarin dyes.
  • the absorber layer 18 has a preferred optical density in the range from 0.2 to 1.0; however, other values are also conceivable.
  • the optical density is a measure of the absorption, here based on the light wavelength of a write beam.
  • the optical density is defined as a negative decimal logarithm of the transmission through the absorber layer, which corresponds to the product of the extinction coefficient at the wavelength of the write beam used, the concentration of the absorber dye in the absorber layer 18 and the thickness of the absorber layer 18.
  • the absorber layer 18 facilitates the input of information into the memory area 11. Because when a write beam is focused on the area of a pit 14, it is at least partially absorbed in the absorber layer 18. The heat released in the process is largely transferred to the polymer film 12 and thus causes a local change in the refractive index in the polymer film 12 in the region of the pit 14. However, it is possible to do without the absorber dye entirely when using very short laser pulses.
  • phase information contained in a hologram of a memory object is first calculated as a two-dimensional arrangement. This can be carried out as a simulation of a classic setup for generating a photographically recorded hologram, in which coherent light from a laser, after scattering on the storage object, is brought into interference with a coherent reference beam and the resulting interference pattern is recorded as a hologram.
  • the two-dimensional arrangement (two-dimensional array) then contains the information that is required to control the write beam of a laser lithograph.
  • the laser lithograph has a resolution of approximately 50,000 dpi (i.e. approximately 0.5 ⁇ m).
  • the write beam of the laser lithograph is guided in pulsed operation (typical pulse duration of approximately 1 ⁇ s to 10 ⁇ s with a beam power of approximately 1 mW to 10 mW for inputting a pit 14) over the top of the memory area 11 in order to sequentially place the desired information into the memory area 11 (or a preselected area of the memory area 11).
  • the write beam heats the absorber layer 18 in accordance with the two-dimensional array and thus generates the pits 14, as explained above.
  • FIG. 5 shows schematically how the information stored in the memory area 11 can be read out.
  • coherent light is directed by a laser (preferably a wavelength that is only slightly absorbed by the absorber layer 18) onto the upper side of the storage area 11.
  • a laser preferably a wavelength that is only slightly absorbed by the absorber layer 18
  • FIG. 5 shows only a small section of this coherent light, which is preferably incident in parallel, which is denoted by 20 (incident reading beam).
  • the coherent light is directed and covered over a large area on the polymer film 12 a range of, for example, 1 mm 2 . Because for the reconstruction of the stored information, the light coming from many pits 14 must be detected.
  • the intensity of the incident reading beam 20 is too weak to change the refractive index in the polymer film 12 and thus the information stored.
  • a CCD sensor connected to a data processing device is particularly suitable for the reproduction of machine-readable data (data pages), while a simpler detector is also useful for pure image reproduction, especially if the image data are not to be further processed.
  • the storage area 11 can have additional layers, for example a transparent protective layer above the absorber layer 18.
  • a transparent protective layer below the reflection layer 16 there is an adhesive layer with which the storage area 11 is glued to the conventional packing tape. If, for example, an absorber dye that is invisible in visible light (that absorbs in the infrared, for example) or no absorber dye is used, or if an absorber layer is washed off after entering information in the storage area, the storage area can be made largely transparent and very inconspicuous.
  • FIGS. 6 to 8 A further possibility for storing holographic information by means of a packing tape is explained on the basis of FIGS. 6 to 8.
  • limited areas or storage areas which are fastened at predetermined intervals on a conventional packing tape, are again provided for storing the information.
  • the entire packing tape can again have the layer sequence explained with reference to FIGS. 6 to 8, so that the entire packing tape is set up for storing holographic information, similar to the example described above.
  • FIG. 6 shows a section of the storage area designated 31 here in a schematic longitudinal sectional view.
  • the storage area 31 has a polymer film 32 set up as a storage layer, which in the exemplary embodiment consists of biaxially oriented polypropylene (BOPP) and has a thickness of 50 ⁇ m.
  • a polymer film 32 set up as a storage layer, which in the exemplary embodiment consists of biaxially oriented polypropylene (BOPP) and has a thickness of 50 ⁇ m.
  • the entire packaging tape is set up to store holographic information, the polymer film can simultaneously serve as a support structure, and an adhesive layer is preferably arranged under the reflection layer.
  • An absorber dye is contained in the material of the polymer film 32, which absorbs light from a writing beam and converts it into heat.
  • Sudan red 7B is used as the absorber dye, which is particularly good light in the wave length range around 532 nm absorbed; this wavelength is suitable for a write beam of a laser lithograph for inputting information into the memory area 31.
  • the absorber dye can also be present in a separate layer, similar to the absorber layer 18 from the example according to FIGS. 3 to 5; in this case the absorber layer has a preferred optical density (see above) in the range from 0.2 to 1.0, although other values are also possible. If the absorber dye is distributed over the entire polymer film, a larger value for the optical density is recommended so that there is sufficient absorber dye in the surface zone of the polymer film that is to be heated especially during the writing process.
  • the absorber dye facilitates the input of information into the storage area 31. Because if a write beam 34 is focused on the polymer film 32, for example with the aid of a lens 35, and preferably in its surface zone, the light energy of the write beam 34 becomes particularly efficient Heat converted.
  • FIG. 6 shows two writing beams 34 and two lenses 35 in order to illustrate the writing of information at two different locations on the polymer film 32. In practice, however, the writing beam 34 preferably moves sequentially over the surface of the polymer film 32.
  • a laser lithograph with a resolution of approximately 50,000 dpi (ie approximately 0.5 ⁇ m) is suitable, for example, for entering the information.
  • the write beam of the laser lithograph is guided over the upper side of the polymer film 32 in pulsed operation (typical pulse duration from approximately 1 ⁇ s to approximately 10 ⁇ s with a beam power of approximately 1 mW to approximately 10 mW for exposing or heating a point), that is to say generally in two directions to sequentially input the desired information into the storage area 31 (or a preselected area of the storage area 31).
  • FIG. 7 shows the result of the action of the pulsed write beam 34. Because of the poor thermal conductivity of the material of the polymer film 32, there is a significant increase in temperature in a narrowly limited volume, at which the surface structure of the polymer film 32 changes locally. This creates a pit 36, ie the local area in which information is stored.
  • a central depression 38 which is surrounded by a peripheral projection 39, belongs to each pit 36.
  • a pit 36 has a diameter of approximately 0.8 ⁇ m. Shapes other than circular pits 36 are also possible.
  • the typical dimension of a pit is preferably about 0.5 ⁇ m to 1.0 ⁇ m.
  • the information can be stored in binary-coded form, in that H only takes two different values (one of the two values preferably being 0). It is also possible to store the information in a pit 36 in a continuously coded form, H being able to take any value from a predetermined range of values for a given pit 36.
  • holographic information contained in a hologram of a storage object is first calculated as a two-dimensional arrangement. This can be carried out, for example, as a simulation of a classic setup for generating a photographically recorded hologram, in which coherent light from a laser that is scattered by the storage object is brought into interference with a coherent reference beam and the resulting module pattern is recorded as a hologram.
  • the two-dimensional arrangement (two-dimensional array) then contains the information which is required to control the write beam of a laser lithograph already explained above. If the write beam of the laser lithograph is guided over the upper side of the storage area 31 in the pulsed mode, it heats the polymer film 32 in accordance with the two-dimensional array. The pits 36 are generated as seen above.
  • FIG. 8 shows schematically how the information stored in the memory area 31 can be read out.
  • coherent light from a laser preferably a wavelength which is not or only slightly absorbed by the absorber dye in the polymer film 32
  • a very bright LED can also be used, which may even lead to more favorable results, especially with a view to reducing so-called speckies noise.
  • coherent light (incident reading beam ) only a small section is shown in FIG. 8, namely the incident light waves denoted by 42 and 43.
  • the coherent light is directed over a large area onto the polymer film 32 and covers an area of, for example, 1 mm 2 . Because to reconstruct the stored information, the light coming from many pits 36 must be detected. The intensity of the incident reading beam is too weak to change the surface structure of the polymer film 32 and thus the stored information.
  • the light waves 42 and 43 have a fixed phase to one another. For practical reasons, they fall at an angle on the upper side of the polymer film 32, penetrate the polymer film 32 and are reflected on the reflection layer 33, so that reflected light waves 44 and 45 emanate from the reflection layer 33 and in turn penetrate the polymer film 32. Since the local surface structure of the polymer film 32 via the pits 36 varies, a phase shift occurs, and the reflected light waves 44 and 45 emerge with a phase ⁇ , as illustrated in FIG. As a result, light waves emanate from the storage area 31 in the manner of a diffraction grating in many directions, in which phase information is contained. At some distance from the storage area 31, a detector can be used to record a holographic image which is produced by interference of these light waves and which represents a reconstruction of the stored information.
  • FIGS. 9 and 10 illustrate a further possibility for storing holographic information using a packing tape. This time, in the exemplary embodiment, the entire packaging tape is set up for storing holographic information.
  • FIG. 9 shows a section of the packaging tape, designated 51, in a schematic longitudinal section, and not to scale; holographic information has already been entered.
  • the packing tape 51 has a support structure 52 made of a 40 ⁇ m thick polymer film made of stretched polyvinyl chloride, on the underside of which there is a 25 ⁇ m thick or somewhat thinner acrylic adhesive layer (which is not shown in FIG. 9).
  • a reflection layer 54 made of aluminum with a thickness of 100 nm is applied to the top of the support structure 52.
  • a polymer matrix is arranged above the reflection layer 54, in which dye molecules are embedded, as a result of which a dye layer 56 is formed.
  • the polymer matrix consists of polymethyl methacrylate (PMMA) and has a thickness of 1 ⁇ m. Other thicknesses are also possible.
  • Sudan red is used as the dye in such a concentration that an optical density of 0.8 results over the thickness of the dye layer 56, provided that the dye in the dye layer 56 is not changed by exposure. Preferred values for the optical density are in the range from 0.2 to 1.0; however, other values are also conceivable.
  • On the A protective layer 57 is applied on top of the dye layer 56.
  • Information in the form of pits 58 is stored in the packing tape 51, the term “pit” being understood as before in the sense of a localized changed area.
  • the absorption capacity in the dye layer 56 is different than in the zones between the pits 58.
  • the information can be stored in a pit 58 in a binary-coded form in that the absorption capacity only assumes two different values (one of which Both values can also correspond to the absorption capacity in the dye layer 56 in the zones between the pits 58). It is also possible to store the information in a pit 58 in a continuously coded form, the absorption capacity within the pit 58 being able to assume any value selected from a predetermined range of values.
  • a pit 58 has a diameter of approximately 0.8 ⁇ m. Shapes other than circular pits 58 are also possible, e.g. square or rectangular pits, but also other sizes.
  • the typical dimension of a pit is preferably about 0.5 ⁇ m to 1.0 ⁇ m.
  • a pit 58 does not extend over the full thickness of the dye layer 56.
  • the transition zone in the lower area of a pit 58 to the lower area of the dye layer 56 is continuously, ie the absorption capacity changes gradually in this zone and is not as sharply delimited as shown in FIG. 9.
  • the distance between the lower regions of the pits 58 and the reflection layer 54 and the thickness of the dye layer 56 are preferably set up such that when the holographic layer is read out, interference and interference effects that interfere with the information.
  • the reflection layer 54 made of aluminum is first evaporated onto the support structure 52, then the polymer matrix with the dye of the dye layer 56 is applied with an anilox roller and the protective layer 57 is finally laminated on.
  • holographic information contained in a hologram of a storage object is first calculated as a two-dimensional arrangement (amplitude modulation). This can be used, for example, as a simulation of a classic setup to create a
  • the 20 nale array then contains the information required to control the write beam of a laser lithograph.
  • the laser lithograph has a resolution of approximately 50,000 dpi (i.e. approximately 0.5 ⁇ m).
  • the write beam of the laser lithograph is used in pulsed mode (typical pulse duration
  • FIG. 10 shows schematically how the
  • coherent light from a laser preferably a wavelength emitted by the dye of dye layer 56 is significantly absorbed
  • FIG. 10 which is designated by 60 (incident reading beam).
  • the coherent light is directed over a large area onto the dye layer 56 and covers an area of, for example, 1 mm 2 . This is because the light emitted by many pits 58 must be detected in order to reconstruct the stored information.
  • the intensity of the incident reading beam 60 is too weak to change the dye in the dye layer 56 and thus the stored information.
  • the incident reading beam 60 which for practical reasons strikes the surface of the packaging tape 51 at an angle, shines through the dye layer 56 and is reflected at the interface 62 between the dye layer 56 and the reflection layer 54, so that a reflected reading beam 64 from the interface 62 emanates.
  • the pits 58 are penetrated with their different local absorption capacity, which causes an amplitude modulation with periodically different light absorption.
  • the incident reading beam 60 is thus deflected in a defined manner, with the result that spherical waves 66, which reproduce the stored holographic information, emanate from the packing tape 51 in the manner of a diffraction grating.
  • a detector can record a holographic image that is created by interference of the spherical waves 66.
  • the reading beam is also reflected and possibly modulated at the interface of the packing tape 51 with air (not shown in FIG. 10 for the sake of clarity), but significantly weaker. Nevertheless, a suitable choice of materials and layer thicknesses should ensure that there is no interfering interference between the different reflected rays. If a dye that is invisible in visible light is used (which absorbs in the infrared, for example), the packing tape can be made largely transparent and very inconspicuous.
  • a packing tape can in principle also be used in connection with other holographic storage techniques.

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Abstract

Ein Packband (3), das eine Polymerfolie aufweist, wird als holographischer Datenträger verwendet. Dabei ist das Packband (3) zum Speichern von holographischer Information eingerichtet. Holographische nformation kann mit Hilfe einer Schreibeinrichtung (4) in das Packband (3) eingegeben werden, bevor ein Gegenstand (1) unter Benutzung des Packbands (3) verpackt wird, aber auch hinterher.

Description

Verwendung eines Packbands als holographischer Datenträger
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Packbands, das eine Polymerfolie aufweist.
Packbänder, die eine Polymerfolie enthalten, deren Unterseite in der Regel mit einer Klebeschicht versehen ist, werden beim Verpacken von Gegenständen in großem Umfang benutzt . Häufig ist die Polymerfolie durch eine Gewebeeinlage verstärkt. Ein derartiges Packband kann z.B. um einen Karton gewickelt werden, um den Karton zu verschließen und gegebenenfalls auch abzudichten oder zu verstärken.
Für logistische Zwecke werden derzeit neben herkömmlichen Transportpapieren vor allem Barcodes verwendet. Dabei wird z.B. ein Etikett mit einem eindimensionalen oder zweidimensionalen Barco- de auf ein Paket geklebt. Der Barcode enthält z.B. eine Referenznummer, der mit Hilfe der elektronischen Datenverarbeitung weitere Informationen -zugeordnet werden können. Die direkte Speicherkapazität von Barcodes ist aber sehr begrenzt. In naher Zukunft ist auch mit dem Einsatz von Transpondern für logistische Zwecke zu rechnen. Transponder haben den Vorteil, dass sie ohne freie optische Sicht detektiert werden können. Ihre Speicherkapazität ist dagegen gering, und die Kosten für einen Mas- seneinsatz sind derzeit noch zu noch.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zu schaffen, um einen Gegenstand, insbesondere einen verpackten Gegenstand bzw. dessen Verpackung, mit einer größeren Menge an Information zu versehen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung eines Packbands gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Packband, das eine Polymerfolie aufweist, als holographischer Datenträger verwendet, wobei das Packband zum Speichern von holographischer Information eingerichtet ist. Vorzugsweise wird das Packband zum Verpacken von Gegenständen benutzt. Andere Anwendungen, z.B. als Etikett, sind aber ebenfalls denkbar. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Packband eine Klebeschicht auf, damit es selbstklebend an einem Gegenstand anhaftet. Es kann auch weitere Komponenten haben, z.B. eine Gewebeeinlage als Verstärkung.
Da das Packband zum Speichern von holographischer Information eingerichtet ist, kann es große Datenmengen aufnehmen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Barcodes können daher einem Gegenstand auf direkte Weise größere Mengen an Information zugeordnet werden. Beispiele dafür sind bei einem Paket, das unter Benutzung des Packbands verpackt ist, die Lieferadresse, der Absender, Transportpapiere, aber auch z.B. Sicherheitsdatenblätter, Handbücher und ähnliches. So ermöglicht es die Erfindung, Gegenstände auf schnelle und kostengünstige Weise unter Einsparung von Arbeits- schritten zu verpacken und mit Informationen für logistische Zwecke, aber auch mit zusätzlichen Informationen zu versehen. Die holographische Information wird vorzugsweise in Form von maschinenlesbaren Datenseiten gespeichert, wie weiter unten näher erläutert. Bei der Verwendung des Packbands kann zunächst ein Gegenstand unter Benutzung des Packbands verpackt werden, und anschließend wird holographische Information in das Packband eingegeben. Alternativ kann zunächst holographische Information in das Packband eingegeben werden, z.B. nach dem Abwickeln von einer Vorratsrolle in einer für diesen Zweck vorgesehenen Schreibeinrichtung, und anschließend wird der Gegenstand unter Benutzung des Packbands verpackt. Mischformen sind ebenfalls denkbar, bei denen holographische Information vor und nach dem Verpacken des Gegenstands in das Packband eingeschrieben wird. Bei derartigen Anwendungen lassen sich herkömmliche Verpackungsmaschinen benutzen. Lediglich zum Eingeben der holographischen Information ist eine zusätzliche Schreibeinrichtung erforderlich. Derartige Schreibeinrichtungen, die z.B. einen Laserlitho- grafen aufweisen, haben ein relativ kleines Volumen, so dass eine vorhandene Verpackungsmaschine mit vertretbarem Aufwand nachgerüstet werden kann. Die in das Packband einzugebende In- formation lässt sich ohne Probleme spezifisch auf den gegebenen zu verpackenden Gegenstand abstimmen.
Geeignete Materialien für die Polymerfolie sind z.B. Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyethylenterephthalat (PET) , Polyethylennaphthala , Polymethylpenten (PMP; auch Poly-2-me- thylpenten) sowie Polyimid. Die Polymerfolie hat vorzugsweise eine Stärke, wie sie bei herkömmlichen Packbändern üblich ist und für die gewünschte Festigkeit erforderlich. Wenn nur eine Anzahl begrenzter Bereiche des Packbands zum Speichern von holo- graphischer Information eingerichtet ist (siehe unten) , können derartige Bereiche eine eigene Polymerfolie haben, die erheblich dünner ist als die Tragstruktur des Packbands; in diesem Fall ist es auch denkbar, dass die Tragstruktur des Packbands selbst gar keine Polymerfolie aufweist.
Die Polymerfolie kann vertreckt sein und ist vorzugsweise biaxial verstreckt, z.B. indem sie bei der Herstellung innerhalb ihrer Ebene in zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen vorgespannt wird. Dies erhöht in der Regel die Festigkeit der Polymerfolie. Ferner ist bei einer verstreckten Polymerfolie im Folienmaterial eine hohe Energiedichte gespeichert. Durch lokale Erwärmung unter Deposition einer verhältnismäßig geringen Energiemenge pro Flächeneinheit, z.B. mit Hilfe eines Schreibstrahls einer Schreibeinrichtung, kann eine relativ starke Materialänderung mit einer Veränderung der lokalen Eigenschaften der Polymerfolie erzielt werden.
Verstreckte Polymerfolien eignen sich daher besonders für eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Dabei ist die Polymerfolie lokal durch Erwärmung veränderbar und zum Speichern von holographischer Information über die lokalen Eigenschaften der Polymerfolie eingerichtet. Es gibt verschiedene Möglichkeiten zum Ausnutzen dieses Effekts .
Bei einer Möglichkeit ist die Brechzahl der Polymerfolie lokal durch Erwärmung veränderbar, wobei optische Phaseninformation über die lokale optische Weglänge in der Polymerfolie abspeicherbar ist und es vorgesehen ist, die Polymerfolie beim Auslesen von Information in Transmission zu durchstrahlen. In der Polymerfolie lässt sich also lokal, d. h. in einem zum Speichern einer Informationseinheit vorgesehenen Bereich, Phaseninforma- tion ablegen, indem in diesem Bereich die Brechzahl durch Erwärmung (z.B. mit Hilfe eines Schreibstrahls einer Schreibeinrichtung) verändert wird. Die lokale Änderung der Brechzahl bewirkt eine Änderung der optischen Weglänge der beim Auslesen von Information aus der Polymerfolie verwendeten Strahlung (die die Polymerfolie in Transmission durchstrahlt) . Die optische Weglänge ist nämlich das Produkt aus der geometrischen Weglänge und der Brechzahl; über eine Änderung der Brechzahl lässt sich also die lokalen Phasenlage der beim Auslesen von Information eingesetzten Strahlung beeinflussen, d.h. die gewünschte holographi- sehe Information als Phaseninformation abspeichern. Ein auf diese Weise in der Polymerfolie des Packbands erzeugtes Hologramm ist demnach ein refraktives Phasenhologramm. Bei einer anderen Möglichkeit ist die Oberflächenstruktur der Polymerfolie lokal durch Erwärmung veränderbar, wobei holographische Information über die lokale Oberflächenstruktur der Polymerfolie abspeicherbar ist. In diesem Fall lässt sich also die Oberflächenstruktur oder Topographie der Polyerfolie lokal verändern, indem z.B. ein als Schreibstrahl dienender Laserstrahl auf die Polymerfolie, vorzugsweise deren Oberflächenzone, fokussiert wird, so dass die Lichtenergie dort absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt wird. Insbesondere, wenn der Laserstrahl kurzzeitig (gepulst) eingestrahlt wird, bleibt die zu der lokalen Änderung der Oberflächenstruktur führende Materialveränderung in der Polymerfolie aufgrund der allgemein schlechten Wärmeleitfähigkeit des Poylmers auf ein sehr enges Volumen begrenzt. Wenn die holograpische Information Punkt für Punkt in die Polymerfolie des Packbands eingegeben wird, wobei der einem Punkt zugeordnete Bereich typischerweise lineare seitliche Abmessungen in der Größenordnung von 0,5 μm bis 1 μm hat, ändert sich das Höhenprofil der Polymerfolie typischerweise um 50 n bis 500 nm, was im Einzelnen von den Eigenschaften und Betriebsbedingungen des Schreibstrahls sowie den Eigenschaften des Packbands abhängt. Das Punktraster, d.h. der Mittenabstand zwischen zwei Punkten ("Pits"), liegt typischerweise im Bereich von 1 μm bis 2 μm. Generell gilt, dass kürzere Lichtwellenlängen des Schreibstrahls ein engeres Punktraster zulassen.
Der Polymerfolie kann ein Absorberfarbstoff zugeordnet sein, der dazu eingerichtet ist, einen zum Eingeben von Information dienenden Schreibstrahl zumindest teilweise zu absorbieren und die dabei erzeugte Wärme zumindest teilweise lokal an die Polymerfo- lie abzugeben. Ein derartiger Absorberfarbstoff ermöglicht eine zur Änderung der lokalen Eigenschaften der Polymerfolie (z.B. der Änderung der lokalen Brechzahl oder der lokalen Oberflächenstruktur) ausreichende lokale Erwärmung der Polymerfolie bei relativ geringer Intensität des Schreibstrahls . Der Absorberfarbstoff kann in dem Material der Polymerfolie enthalten sein. Er kann aber auch in einer separaten Absorberschicht angeordnet sein, die vorzugsweise ein Bindemittel aufweist; Mischformen sind ebenfalls denkbar. So kann die Absorberschicht z.B. eine dünne Schicht (z.B. einer Dicke von 0,5 μm bis 5 μm) aus einem optisch transparenten Polymer aufweisen (z.B. aus Polymethylmethacrylat (PMMA) oder, bei Anwendungen für höhere Temperaturen, aus Poly ethylpenten, Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyetheri id) , das als Matrix oder Bindemittel für die Moleküle des Absorberfarbstoffs dient. Das Absorptionsmaximum des Absorberfarbstoffs sollte mit der Lichtwellenlänge des verwendeten Schreibstrahls zusammenfallen, um eine effiziente Ab- sorption zu erzielen. Für eine Lichtwellenlänge von 532 nm eines von einem Laser erzeugten Schreibstrahls sind z.B. Farbstoffe aus der Sudanrot-Familie (Diazofarbstoffe) oder (für besonders polare Kunststoffe) Eosinscharlach geeignet. Für die gebräuchlichen Laserdioden mit einer Lichtwellenlänge von 650 bis 660 nm oder 685 nm sind grüne Farbstoffe, z.B. aus der Styryl-Familie (die als Laserfarbstoffe gebräuchlich sind) , besser geeignet.
Bei einer alternativen Ausgestaltung trägt die Polymerfolie eine Farbstoffschicht mit einem durch Belichtung veränderbaren Farb- stoff. Dabei ist die holographische Information über das lokale Absorptionsvermögen in der FarbstoffSchicht abspeicherbar. Beim Auslesen von Information wird die FarbstoffSchicht durchstrahlt, wobei das infolge von Veränderungen in dem Farbstoff lokal variierende Absorptionsvermögen in der Farbstoffschicht die Strah- lung beeinflusst, was die Rekonstruktion eines holographischen Bildes ermöglicht. Der lokale Bereich zum Speichern einer Informationseinheit hat typischerweise lineare Abmessungen (d.h. z.B. eine Seitenlänge oder einen Durchmesser) in der Größenordnung von 0,5 μm bis 1 μm, aber auch andere Größen sind möglich.
Vorzugsweise werden die Moleküle des Farbstoffs bei Belichtung mit Strahlung, die zum Eingeben von holographischer Information dient, ausgebleicht oder zerstört. Unter "Ausbleichen" versteht man die Schädigung des chromophoren Systems eines Farbstoffmole- küls durch Anregung mit intensivem Licht geeigneter Wellenlänge, ohne dabei das Grundgerüst des Farbstoffmoleküls zu zerstören. Das Farbstoffmolekül verliert dabei seine Farbeigenschaften und wird bei ausreichender Belichtung für das zum Bleichen verwendete Licht optisch transparent. Wird dagegen auch das Grundgerüst eines Farbstoffmoleküls zerstört, spricht man bei der durch die Belichtung bewirkten Veränderung von "Zerstörung" des Farb- Stoffs. Das zum Belichten, also zum Eingeben von Information, verwendete Licht muss nicht im sichtbaren Wellenlängenbereich liegen.
Die Farbstoffschicht weist vorzugsweise eine Polymermatrix auf, in die Färbstoffmoleküle eingebettet sind. Vorzugsweise sind die Farbstoffmoleküle homogen in der Farbstoffschicht oder einem Teil der FarbstoffSchicht verteilt. Als Materialien für die Polymermatrix bieten sich Polymere oder Copolymere, wie z.B. Polymethylmethacrylat (PMMA) , Polyimide, Polyetherimide, Polyme- thylpenten, Polycarbonat, cycloolefinische Copolymere oder Poly- etheretherketon (PEEK) , an. Beim Herstellen des Packbands kann eine Polymermatrix, die Farbstoff enthält, z.B. durch Aufräkeln auf die als Träger dienende Polymerfolie oder auf eine zuvor auf die Polymerfolie aufgebrachte Reflexionsschicht (siehe unten) aufgetragen werden.
Als Farbstoff sind leicht ausbleichbare Farbstoffe besonders geeignet, wie z.B. Azo- und Diazofarbstoffe (z.B. die Sudanrot- Familie) . So lässt sich bei Farbstoffen aus der Sudanrot-Familie Information mit einem Schreibstrahl einer Lichtwellenlänge von 532 nm eingeben. Vorzugsweise sind derartige Farbstoffe jedoch nicht so instabil gegen Belichtung, dass bereits duch Umgebungs- licht (Sonne, künstliche Beleuchtung) ein Bleichvorgang einsetzt. Wenn der Schreibstrahl mit einem Laser erzeugt wird, lassen sich deutlich höhere Intensitäten in der Farbstoffschicht erzielen als bei Belichtung durch Umgebungslicht, so dass Farbstoffe zur Verfügung stehen, die für die gewünschte Anwendung zumindest weitgehend unempfindlich gegen Umgebungslicht sind. Der Farbstoff muss also nicht lichtempflindlich sein, ganz im Gegensatz zu einem photographischen Film. Soll der Farbstoff dagegen nicht ausgebleicht, sondern mit höherer Laserleistung zerstört werden, kann man auf eine Vielzahl von Farbstoffen zurückgreifen. Vorzugsweise ist dabei das Absorptionsmaximum des jeweiligen Farbstoffs an die Wellenlänge des als Schreibstrahls verwendeten Lasers angepasst. Weitere geeignete Farbstoffe sind Poly ethinfarbstoffe, Aryl ethinfarbstoffe, Aza [18] annulen-Farb- Stoffe sowie Triphenylmethanfarbstoffe.
Da es möglich sein soll, die Hologramme des Packbands, d.h. die in das Packband eingegebene holographische Information, auch dann auszulesen, wenn das Packband z.B. auf ein Paket aufgeklebt ist, ist es vorteilhaft, wenn das Packband eine Reflexionsschicht aufweist, die dazu eingerichtet ist, zum Auslesen von holograpischer Information dienendes Licht zu reflektieren. Das Licht wird dabei auf das Packband gerichtet und von der Reflexionsschicht zurückgeworfen, wobei es von den zum Spei- ehern von holographischer Information bewirkten Veränderungen an dem Packband moduliert wird. Das reflektierte Licht kann dann in einer günstigen geometrischen Anordnung erfasst werden, um ein holographisches Bild der holographischen Information zu rekonstruieren. An welcher Stelle des Packbands, bezogen auf dessen Querschnitt, die Reflexionsschicht am vorteilhaftesten angeordnet ist, hängt von dem Effekt ab, der zum Speichern von holographischer Information genutzt wird. Der Leseprozess kann aber auch ohne zusätzliche Reflexionsschicht erfolgen, was je nach Anwendungsfall sogar zu besseren Ergebnissen führen kann.
Wenn optische Phaseninformation über die lokale optische Weglänge in der Polymerfolie abgespeichert wird, ist es vorgesehen, die Polymerfolie beim Auslesen von Information vorzugsweise in Transmission zu durchstrahlen. In diesem Falle befindet sich die Reflexionsschicht vorzugsweise zwischen der Polymerfolie und einer Klebeschicht. Wenn holographische Information über die lokale Oberflächenstruktur der Polymerfolie -abgespeichert wird, kann die Reflexionsschicht ebenfalls zwischen der Polymerfolie und einer Klebeschicht angeordnet sein; in diesem Falle wird die Oberflächenstruktur der Polymerfolie beim Auslesen von Information zweimal durchstrahlt. Alternativ kann die Reflexionsschicht an der Oberfläche der Polymerfolie angeordnet sein, deren lokale Struktur beim Eingeben der holographischen Information verändert wird, also vorzugsweise an der Oberseite der Polymerfolie. Wenn eine Farbstoffschicht zum Einsatz kommt, die beim Auslesen von Information in Transmission durchstrahlt wird, befindet sich die Reflexionsschicht z.B. zwischen der Polymerfolie und der Farb- stoffschicht oder zwischen einer Klebeschicht und der Polymerfolie.
Die zu speichernde holographische Information kann in das Pack- band eingegeben werden, indem in einem Hologramm eines Speicherobjekts enthaltene holographische Information als zweidimensio- nale Anordnung berechnet wird und ein Schreibstrahl einer Schreibeinrichtung, vorzugsweise eines Laserlithographen, auf das Packband gerichtet und entsprechend der zweidimensionalen Anordnung so angesteuert wird, dass die lokalen Eigenschaften des Packbands gemäß der holographischen Information eingestellt werden. Da die physikalischen Vorgänge bei der Streuung von Licht an einem Speicherobject bekannt ist, kann z.B. ein herkömmlicher Aufbau zum Erzeugen eines Hologramms (bei dem kohä- rentes Licht von einem Laser, das von einem Objekt (Speicherobjekt) gestreut wird, mit einem kohärenten Referenzstrahl zur Interferenz gebracht wird und das dabei entstehende Interferenz- muster als Hologramm aufgenommen wird) mit Hilfe eines Computerprogramms simuliert und das Interferenzmuster bzw. die Modula- tion der lokalen Eigenschaften des Packbands als zweidimensiona- le Anordnung (zweidimensionaler Array) berechnet werden.
Wie weiter oben bereits erläutert, sind Beispiele für die lokalen Eigenschaften des Packbands, die gemäß der holographischen Information eingestellt werden, die lokale Brechzahl der Polymerfolie, die lokale Oberflächenstruktur der Polymerfolie sowie das lokale Absorptionsvermögen einer von der Polymerfolie getragenen Farbstoffschicht.
Die Auflösung eines geeigneten Laserlithographen beträgt typischerweise etwa 50 000 dpi (dots per inch) . Damit kann die Polymerfolie bzw. eine von der Polymerfolie getragene Farbstoff- schicht lokal in Bereichen oder Pits einer Größe von etwa 0, 5 μm bis 1 μm verändert werden. Die Schreibgeschwindigkeit und andere Details hängen unter anderem von den Parametern des Schreiblasers (Laserleistung, Lichtwellenlänge) und der Belichtungsdauer sowie von den Eigenschaften der Polymerfolie, der Farbstoff- schicht oder eines etwaigen Absorberfarbstoffs ab.
Die holographische Information wird also vorzugsweise in Form von Pits vorgegebener Größe eingegeben; der Begriff "Pit" ist hier allgemeiner im Sinne eines veränderten Bereichs zu verstehen und nicht eingeschränkt auf seine ursprüngliche Bedeutung (Loch oder Vertiefung) . Dabei kann in einem Pit die holographische Information in binär kodierter Form gespeichert werden. Das heißt, im Bereich eines gegebenen Pits nehmen die lokalen Eigen- Schäften des Packbands nur eine von zwei möglichen Grundformen (Grundwerten) an. Diese Grundformen unterscheiden sich vorzugsweise deutlich, damit in der Praxis vorkommende Zwischenformen, die nahe bei der einen oder der anderen Grundform liegen, eindeutig der einen oder der anderen Grundform zugeordnet werden können, um die Information zuverlässig und eindeutig zu speichern.
Alternativ kann in einem Pit die holographische Information in kontinuierlich kodierter Form gespeichert werden, wobei die lokalen Eigenschaften des Packbands in dem Pit gemäß einem Wert aus einem vorgegebenen Wertebereich eingestellt werden. Wenn z.B. die lokale Oberflächenstruktur der Polymerfolie eingestellt werden soll, wird also die lokale maximale Höhenänderung der Oberflächenstruktur in dem Pit aus einem vorgegebenen Wertebe- reich ausgewählt. Dies bedeutet, dass in einem gegebenen Pit die Oberflächenstruktur der Polymerfolie Zwischenformen zwischen zwei Grundformen annehmen kann, so dass die maximale Höhenänderung der vorliegenden Zwischenform einen Wert aus einem vorgegebenen Wertebereich annimmt, dessen Grenzen durch die maximalen Höhenänderungen der beiden Grundformen gegeben sind. In diesem Fall, lässt sich die Information also "in Graustufen" abspeichern, so dass jedem Pit der Informationsgehalt von mehr als einem Bit zukommt. Entsprechendes gilt für die Einstellung der lokalen Brechzahl der Polymerfolie oder des lokalen Absorptionsvermögens in der Farbstoffschicht .
Zum Auslesen von holographischer Information aus dem Packband kann Licht, vorzugsweise kohärentes Licht (z.B. von einem Laser) , großflächig auf das Packband gerichtet werden. Dabei wird das Licht von den lokal variierenden Eigenschaften des Packbands (z.B. der Brechzahl oder der Oberflächenstruktur der Polymerfo- lie oder dem Absorptionsvermögen der Farbstoffschicht) moduliert. Nach Reflexion an dem Packband, also vorzugsweise nach Reflexion an einer Reflexionsschicht, wird als Rekonstruktion der in dem von dem Licht erfassten Bereich enthaltenen holographischen Information ein holographisches Bild in einem Abstand zu dem Packband erfasst, z.B. mit einem CCD-Sensor, der mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbunden ist .
Unter dem Begriff "großflächig" ist eine Fläche zu verstehen, die deutlich größer ist als die Fläche eines Pits. In diesem Sinne ist z.B. eine Fläche von 1 mm2 großflächig. Für das Schema, nach dem Information abgelegt und ausgelesen wird, gibt es viele verschiedene Möglichkeiten. Es ist denkbar, ein Hologramm an dem Packband auf einmal auszulesen, indem die gesamte Fläche des als Hologramm eingerichteten Bereichs des Packbands auf einmal be- strahlt wird. Insbesondere bei größeren Flächen ist es jedoch vorteilhaft, die zu speichernde Information auf eine Anzahl oder Vielzahl von Einzelbereichen aufzuteilen (z.B. mit einer jeweiligen Fläche von 1 mm2) und die Information lediglich aus einem vorgegebenen Einzelbereich auf einmal auszulesen.
Beim Auslesen von Information kommt es durch die lokal variierenden Eigenschaften des Packbands zu Laufzeitunterschieden der von verschiedenen Punkten ausgehenden Lichtwellen, also im Wesentlichen zu einer periodischen Phasenmodulation (was insbeson- dere bei einer lokalen Einstellung der Brechzahl oder der Oberflächenstruktur der Polymerfolie gilt) oder zu einer Amplitudenmodulation (insbesondere bei einem lokal variierenden Absorp- tionsvermögen einer Farbstoffschicht) . Der von dem Licht erfass- te Bereich des Packbands wirkt so wie ein Beugungsgitter, das einf llendes Licht in einer definierten Art und Weise ablenkt . Das abgelenkte Licht formt ein Bild des Speicherobjekts, das die Rekonstruktion von gespeicherter holographischer Information darstellt.
Grundsätzlich lässt sich mit dem Packband holographische Information von unterschiedlichen Arten von Speicherobjekten nutzen. So kann z.B. die in Bildern, wie z.B. Fotografien, Logos, Schriften, usw. , enthaltene Information gespeichert und ausgelesen werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch das Speichern maschinenlesbarer Daten, da so z.B. die eingangs erwähnten Daten, wie Lieferadresse, Absender, Transportpapiere, Sicherheitsdaten- blätter, Handbücher und ähnliches, abgelegt werden können. Dies erfolgt beispielsweise in Form sogenannter Datenseiten, wobei die in einem Hologramm eines graphischen Bitmusters (das die Dateninformation darstellt) enthaltene holographische Information wie erläutert in das Packband eingegeben wird. Beim Aus- lesen entsteht ein holographisches Bild dieses graphischen Bit- musters . Die darin enthaltene Information kann z.B. mit Hilfe eines genau justierten CCD-Sensors erfasst und über zugehörige Auswertesoftware verarbeitet werden. Für die Wiedergabe von Bildern, bei denen es nicht auf eine hohe Genauigkeit ankommt, reicht im Prinzip bereits eine einfache Mattscheibe oder z.B. eine Kamera mit einem LCD-Bildschirm. Bei der holographischen Speicherung maschinenlesbarer Daten ist es vorteilhaft, dass die Information nicht sequentiell ausgelesen werden muss,. sondern dass ein ganzer Datensatz auf einmal erfasst werden kann, wie erläutert. Sollte die Oberfläche des Packbands beschädigt sein, so führt dies im Gegensatz zu einem herkömmlichen Datenspeicher nicht zu einem Datenverlust, sondern lediglich zu einer Verschlechterung der Auflösung des beim Auslesen der Information rekonstruierten holographischen Bildes, was in der Regel unpro- blematisch ist. Es ist nicht erforderlich, dass das gesamte Packband zum Speichern von holographischer Information eingerichtet ist. Für die erläuterten Zwecke reicht es in der Regel aus, wenn das Packband lediglich eine Anzahl begrenzter Bereiche hat, die jeweils zum Speichern von holographischer Information eingerichtet sind. Mit einer derartigen Ausführung lassen sich unter Umständen Kosten sparen, denn es kann ein herkömmliches, kostengünstiges Packband als Ausgangsmaterial benutzt werden, das nur in den begrenzten Bereichen aufwendiger gestaltet ist, um das Ein- schreiben und Auslesen von holographischer Information zu ermöglichen. Solche begrenzten Bereiche lassen sich zum Beispiel schaffen, indem ein Absorberfarbstoff mit Hilfe eines Druckverfahrens auf ein Packband aus verstreckter Polypropylen-, Polyvinylchlorid- oder Polyesterfolie aufgebracht wird.
Es ist auch denkbar, dass die begrenzten Bereiche jeweils ein eigenes Stück Polymerfolie aufweisen, auf das gegebenenfalls zusätzliche Schichten wie eine Absorberschicht, eine Farbstoff- schicht oder eine Reflexionsschicht aufgebracht sind, um das Speichern von holographischer Information zum Beispiel nach einer der oben näher erläuterten Möglichkeiten zu erlauben. Derart ausgestaltete begrenzte Bereiche können auf die Tragstruktur des Packbands (die eine Polymerfolie aufweisen kann, aber nicht muss) z.B. aufgeklebt oder aufgeschweißt sein. Es wird jedoch bevorzugt, als Polymerfolie eine gemeinsame Polymerfolie für das gesamte Packband vorzusehen, etwa eine Polymerfolie, die gleichzeitig die tragende Struktur des Packbands darstellt. Auf dieser Polymerfoiie lassen sich dann z.B. durch Aufbringen der genannten zusätzlichen Schichten nur in den be- grenzten Bereichen Zonen bereitstellen, in denen die Möglichkeit zum Speichern holographischer Information gegeben ist.
Vorzugsweise sind die begrenzten Bereiche in vorgegebenen Abständen auf dem Packband angeordnet. Dies erleichtert das Einge- ben und Auslesen von holographischer Information in automatisierten Anlagen. Die begrenzten Bereiche können beispielsweise kreisförmig mit einem Durchmesser von 6 mm sein und gegenseitige Mittenabstände in Längsrichtung des Packbands von 40 mm haben.
Wenn holographische Information wieder von dem Packband gelöscht werden soll, werden die betreffenden Hologramme vorzugsweise mit einem starken Schreibstrahl zerstört . In diesem Fall steht der zerstörte Bereich nicht mehr für das Speichern neuer Information zur Verfügung, was jedoch in der Regel unerheblich ist, da wegen der großen Speicherdichte, die Hologramme bieten, meist noch unbenutzte Zonen auf dem Packband vorhanden sind, in die sich holographische Information eingeben lässt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Figur 1 eine schematische Darstellung, die veranschaulicht, wie in ein Packband holographische Information eingeschrieben wird, bevor das Packband um ein Paket geklebt wird,
Figur 2 eine schematische Darstellung, die veranschaulicht, wie holographische Information in ein Packband eingegeben wird, das bereits um ein Paket geklebt ist,
Figur 3 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einem zum Speichern von holographischer Information eingerichteten Bereich des Packbands,
Figur 4 einen schematischen Längsschnitt durch einen zum Speichern von holographischer Information eingerichteten Bereich des Packbands, in dem holographische Information über die lokale optische Weglänge in einer Polymerfolie abspeicherbar ist,
Figur 5 einen Längsschnitt gemäß Figur 4, wobei die Vorgänge beim Auslesen von Information in schematischer Weise veranschaulicht sind, Figur 6 einen schematischen Längsschnitt durch einen zum Speichern von holographischer Information eingerichteten Bereich des Packbands, in dem holographische Information über die lokale Oberflächenstruktur einer Poly- merfolie abspeicherbar ist, wobei mit Hilfe eines
Schreibstrahls Information eingegeben wird,
Figur 7 einen Längsschnitt gemäß Figur 6, nachdem zum Eingeben der Information die Oberflächenstruktur lokal verändert worden ist,
Figur 8 einen Längsschnitt gemäß Figur 7, wobei die Vorgänge beim Auslesen von Information in schematischer Weise veranschaulicht sind,
Figur 9 einen schematischen Längsschnitt durch einen zum Speichern von holographischer Information eingerichteten Bereich des Packbands, in dem holographische Information über das lokale Absorptionsvermögen in einer Farb- stoffschicht abspeicherbar ist, und
Figur 10 einen Längsschnitt gemäß Figur 9, wobei die Vorgänge beim Auslesen von Information in schematischer Weise veranschaulicht sind.
In den Figuren 1 und 2 ist in schematischer Weise veranschaulicht, wie ein Paket unter Benutzung eines Packbands verpackt wird und dabei in das Packband, das als holographischer Datenträger dient, holographische Information eingegeben wird. Diese Information kann für logistische Zwecke vorgesehen sein und z.B. die Lieferadresse und den Absender sowie die Transportpapiere für das Paket enthalten. Da holographische Datenträger eine hohe Speicherkapazität haben, lassen sich im Prinzip auch weitere Daten in Form von Hologrammen auf dem Packband speichern. Bei- spiele hierfür sind Sicherheitsdatenblätter, Handbücher und ähnliches, also Daten, die zu dem Inhalt des Pakets in Beziehung stehen. Darüber hinaus lassen sich auch andere Dateninhalte in holographischer Form auf dem Packband ablegen.
In Figur 1 wird ein Paket 1 auf einem Laufband 2 transportiert . Ein Packband 3 ("Carton Sealing Tape", CST) wird über dem Lauf- band 2 und entgegen dessen Laufrichtung mit Hilfe einer herkömmlichen Verpackungsvorrichtung herangeführt. Das Packband 3 ist zum Speichern von holographischer Information eingerichtet, wie weiter unten näher erläutert. Über dem Packband 3 befindet sich eine Schreibeinrichtung 4, die einen Laserstrahl als Schreibstrahl 5 verwendet, um holographische Information in das Packband 3 einzugeben. Im Ausführungsbeispiel ist die Schreibeinrichtung 4 ein Laserlithograph. Anschließend durchläuft das Packband 3 Umlenkrollen 6 und wird auf das Paket 1 aufgebracht.
Das Packband 3 ist an seiner Unterseite mit einer Klebeschicht versehen, so dass es an dem Paket 1, das im Ausführungsbeispiel eine Kartonverpackung aufweist, anhaftet und das Paket 1 verschließt und abdichtet. Diese Schritte werden auf einer herkömm- liehen Anlage durchgeführt. Neu hinzugekommen ist lediglich die Schreibeinrichtung 4, die aufgrund ihrer relativ geringen Größe problemlos an einer vorhandenen Anlage installiert werden kann.
Figur 2 zeigt eine Variante des Verfahrensablaufs. Hierbei wird ein Paket 1' auf einem Laufband 2' bewegt. Das Paket 1' ist bereits mit einem Packband 31 verschlossen. Über dem Paket 1' (also an einer Stelle, unter der sich das Paket 1' hindurchbewegt) ist eine Schreibeinrichtung 4' mit einem Schreibstrahl 5' angeordnet, die vorzugsweise als Laserlithograph ausgeführt ist. Hier wird die holographische Information also in das Packband 3' eingegeben, nachdem der in dem Paket 1' befindliche Gegenstand unter Benutzung des Packbands 3' verpackt worden ist.
Es ist auch denkbar, einen Teil der holographischen Information in das Packband 3 bzw. 3' einzuschreiben, bevor es auf das Paket 1 bzw. 1' aufgeklebt wird, und einen Teil der holographischen Information danach. Im Ausführungsbeispiel weist das Packband 3 bzw. 3' eine Polymerfolie mit einer Dicke von 35 μm aus biaxial verstrecktem Polypropylen auf. An der Unterseite der Polymerfolie befindet sich die Klebeschicht, die 20 μm dick ist und aus funktionali- siertem Poly(meth)acrylat besteht. Das Speichern der holographischen Information erfolgt im Ausführungsbeispiel nach der anhand der Figuren 9 und 10 erläuterten Methode, wobei die Oberseite des gesamten Packbands zum Speichern von holographischer Information eingerichtet ist. Daher ist auf die Oberseite der Poly- merfolie eine semitransparente Reflexionsschicht aus Aluminium (etwa 10 bis 20 nm dick) aufgebracht, und darüber befinden sich eine Farbstoffschicht und eine Schutzschicht.
Das Packband kann auch andere Materialien oder Dimensionen haben oder zusätzliche Komponenten aufweisen, z.B. eine zur Verstärkung dienende Gewebeeinlage. Eine derartige Gewebeeinlage ist vorzugsweise unterhalb einer Polymerlage angeordnet und kann dabei auch in zusätzliches Polymer eingebettet sein. Weitere Komponenten des Packbands sind gegebenenfalls zum Speichern von holographischer Information erforderliche Komponenten (siehe unten) .
Bei anderen Ausführungsformen des Packbands sind lediglich begrenzte Bereiche vorgesehen, die in vorgegebenen Abständen zu- einander angeordnet und jeweils zum Speichern von holographischer Information eingerichtet sind, während das Packband in den dazwischenliegenden Zonen als einfaches Packband ohne die Möglichkeit zur holographischen Datenspeicherung gestaltet ist. Derartige begrenzte Bereiche können z.B. jeweils Durchmesser von 5 mm und Abstände von 50 mm zueinander haben. Sie können beispielsweise jeweils ein Stück Polymerfolie aufweisen, eine der im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen haben und auf ein herkömmliches Packband aufgeklebt oder aufgeschweißt sein.
Im Folgenden werden verschiedene Möglichkeiten zum Speichern von holographischer Information mit Hilfe eines Packbands anhand von Beispielen näher erläutert. Figur 3 ist eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einem zum Speichern von holographischer Information eingerichteten Bereich 11 eines Packbands, in den Information eingegeben ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Bereich 11 (im folgen- den als "Speicherbereich" bezeichnet) ein begrenzter Bereich mit einem eigenen Träger in Form eines quadratischen Stücks- Polymerfolie von 8 mm Seitenlänge und i"st zusammen mit gleichartig aufgebauten begrenzten Bereichen (Speicherbereichen) auf ein herkömmliches Packband aus Polyester aufgeklebt. Alternativ kann aber auch das gesamte Packband die anhand der Figuren 3 bis 5 erläuterte Schichtenfolge aufweisen, so dass das gesamte Packband zum Speichern von holographischer Information eingerichtet ist; eine derartige Variante ist unter Umständen sogar kostengünstiger.
Der Speicherbereich 11 weist eine als Speicherschicht eingerichtete Polymerfolie 12 auf, die gleichzeitig als Träger dient (und bei der oben erwähnten Variante die Tragstruktur des Packbands bildet) und im Ausführungsbeispiel aus biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP) besteht und eine Dicke von 35 μm hat. Die Brechzahl von bipolar orientiertem Polypropylen lässt sich lokal durch Erwärmung verändern, was zum Speichern von Information ausgenutzt werden kann, wie weiter oben erläutert. Vorzugsweise hat die Polymerfolie 12 eine Dicke im Bereich zwischen 10 μm und 100 μm, aber andere Dicken sind ebenfalls möglich. Beispiele für weitere vorteilhafte Materialien für die Polymerfolie 12 sind weiter oben angeführt.
In dem Speicherbereich 11 ist Information in Form von- Pits 14 abgelegt. In dem Bereich eines Pits 14 hat die Polymerfolie 12 eine andere Brechzahl als in den Zonen zwischen den Pits 14. Der Begriff "Pit" ist hier im Sinne eines geänderten Bereichs zu verstehen, also allgemeiner als in seiner ursprünglichen Bedeutung ("Loch") . Dabei kann in einem Pit die Information in binär kodierter Form gespeichert sein, indem die Brechzahl nur zwei verschiedene Werte annimmt (wobei einer der beiden Werte auch mit der Brechzahl in der Polymerfolie 12 in den Zonen zwischen den Pits 14 übereinstimmen kann) . Es ist auch möglich, in einem Pit 14 die Information in kontinuierlich kodierter Form zu speichern, wobei die Brechzahl innerhalb des Pits 14 einen beliebig ausgewählten Wert aus einem vorgegebenen Wertebereich einnehmen kann. Anschaulich gesprochen, ist bei Speicherung in binär kodierter Form ein Pit "schwarz" oder "weiß", während es bei Speicherung in kontinuierlich kodierter Form auch alle dazwischenliegenden Grauwerte (Abstufungen der Amplitude oder Phase) annehmen kann.
Im Ausführungsbeispiel hat ein Pit 14 einen Durchmesser von etwa 0,8 μm. Andere Formen als kreisrunde Pits 14 sind ebenfalls möglich, z.B. quadratische oder rechteckige Pits, aber auch andere Größen. Vorzugsweise beträgt die typische Abmessung eines Pits etwa 0,5 μm bis 2,0 μm. Die Figur 3 ist also eine stark vergrößerte Darstellung und zeigt lediglich einen Ausschnitt aus dem Speicherbereich 11.
In Figur 4 ist ein Ausschnitt aus dem Speicherbereich 11 in schematischem Längsschnitt dargestellt, und zwar nicht maßstabs- getreu. Es ist zu erkennen, dass sich ein Pit 14 nicht über die volle Dicke der Polymerfolie 12 erstreckt. In der Praxis ist aufgrund des Schreibverfahrens zum Eingeben von Information, bei dem die Polymerfolie 12 im Bereich eines Pits 14 erwärmt wird,' die Übergangszone im unteren Bereich eines Pits 14 zu dem unteren Bereich der Polymerfolie 12 kontinuierlich, d.h. die Brechzahl ändert sich in dieser Zone allmählich und nicht so scharf abgegrenzt, wie in Figur 4 gezeigt.
Unter (d.h. hinter) der Polymerfolie 12 befindet sich eine Reflexionsschicht 16, die im Ausführungsbeispiel aus Aluminium besteht. Die Reflexionsschicht 16 kann auch dann ihre Funktion erfüllen, wenn sie wesentlich dünner ist als die Polymerfolie 12.
Auf die Oberseite der Polymerfolie 12 ist eine Absorberschicht 18 aufgetragen. Im Ausführungsbeispiel weist die- Absorberschicht 18 den Absorberfarbstoff Sudanrot 7B auf, dessen Moleküle in eine Matrix aus einem optisch transparenten Polymer, und zwar Polymethylmethacrylat (PMMA) , eingebettet sind. Die Absorberschicht 18 hat im Ausführungsbeispiel eine Dicke von 0,5 μm. Su- danrot 7B absorbiert besonders gut Licht im Wellenlängenbereich um 532 nm; diese Wellenlänge ist für einen Schreibstrahl eines Laserlithographen zum Eingeben von Information in den Speicherbereich 11 geeignet. Beispiele für andere Materialien der Absorberschicht 18 sind weiter oben angegeben. So eignen sich grüne Farbstoffe, z.B. aus der Styryl-Familie, besonders für Lichtweilenlängen von 635 nm oder 650 bis 660 nm oder 685 nm, bei denen die Laserdioden derzeitiger DVD-Geräte arbeiten; derartige Laserdioden können direkt moduliert werden, was die Puls- erzeugung wesentlich vereinfacht und verbilligt. In Zukunft könnte auch der Bereich von 380 bis 420 nm interessant sein, wenn entsprechende blaue Laserdioden kommerziell und preisgünstig zu haben sind. Hierfür sind dann vorzugsweise gelbe Absorberfarbstoffe einzusetzen, wie zum Beispiel mit schwachen Dono- ren und Akzeptoren substituierte Stilbene, donorsubstituierte Nitrobenzole oder Coumarinfarbstoffe.
Die Absorberschicht 18 hat eine bevorzugte optische Dichte im Bereich von 0,2 bis 1,0; andere Werte sind jedoch ebenfalls denkbar. Die optische Dichte ist ein Maß für die Absorption, hier bezogen auf die Lichtwellenlänge eines Schreibstrahls . Definiert ist die optische Dichte als negativer dekadischer Logarithmus der Transmission durch die Absorberschicht, was mit dem Produkt des Extinktionskoeffizienten bei der verwendeten Wellenlänge des Schreibstrahls, der Konzentration des Absorber- farbstoffs in der Absorberschicht 18 und der Dicke der Absorberschicht 18 übereinstimmt.
Die Absorberschicht 18 erleichtert das Eingeben von Information in den Speicherbereich 11. Denn wenn ein Schreibstrahl auf den Bereich eines Pits 14 fokussiert wird, wird er zumindest teilweise in der Absorberschicht 18 absorbiert . Die dabei frei werdende Wärme überträgt sich weitgehend auf die •Polymerfolie 12 und bewirkt so eine lokale Änderung der Brechzahl in der Polymerfolie 12 im Bereich des Pits 14. Es ist jedoch möglich, bei Verwendung sehr kurzer Laserpulse ganz auf den Absorberfarbstoff zu verzichten.
Um in den Speicherbereich 11 Information einzugeben, wird zunächst in einem Hologramm eines Speicherobjekts enthaltene Phaseninformation als zweidimensionale Anordnung berechnet. Dies kann als Simulation eines klassischen Aufbaus zum Erzeugen eines fotographisch erfassten Hologramms durchgeführt werden, bei dem kohärentes Licht von einem Laser nach Streuung an dem Speicherobjekt mit einem kohärenten Referenzstrahl zur Interferenz gebracht und das dabei entstehende Interferenzmuster als Hologramm aufgenommen wird. Die zweidimensionale Anordnung (zweidimensio- naler Array) enthält dann die Information, die zum Ansteuern des Schreibstrahls eines Laserlithographen erforderlich ist. Im Ausführungsbeispiel besitzt der Laserlithograph eine Auflösung von etwa 50 000 dpi (d.h. etwa 0,5 μm) . Der Schreibstrahl des Laserlithographen wird im gepulsten Betrieb (typische Pulsdauer von etwa 1 μs bis 10 μs bei einer Strahlleistung von etwa 1 mW bis 10 mW zum Eingeben eines Pits 14) über die Oberseite des Speicherbereichs 11 geführt, um die gewünschte Information sequentiell in den Speicherbereich 11 (oder einen vorgewählten Bereich des Speicherbereichs 11) einzugeben. Dabei erwärmt der Schreibstrahl die Absorberschicht 18 entsprechend dem zweidimen- sionalen Array und erzeugt so die Pits 14, wie oben erläutert.
In Figur 5 ist in schematischer Weise veranschaulicht, wie die in dem Speicherbereich 11 gespeicherte Information ausgelesen werden kann. Dazu wird kohärentes Licht von einem Laser (vorzugsweise einer Wellenlänge, die von der Absorberschicht 18 nur gering absorbiert wird) auf die Oberseite des Speicherbereichs 11 gerichtet. Der Übersichtlichkeit halber ist von diesem vorzugsweise parallel einfallenden kohärenten Licht in Figur 5 nur ein kleiner Ausschnitt dargestellt, der mit 20 bezeichnet ist (einfallender Lesestrahl) . In der Praxis ist das kohärente Licht großflächig auf die Polymerfolie 12 gerichtet und überdeckt einen Bereich von z.B. 1 mm2. Denn zur Rekonstruktion der abgespeicherten Information muss das von vielen Pits 14 ausgehende Licht erfasst werden. Die Intensität des einfallenden Lesestrahls 20 ist zu schwach, um die Brechzahl in der Polymerfolie 12 und somit die abgespeicherte Information zu verändern.
Der einfallende Lesestrahl 20, der aus praktischen Gründen unter einem Winkel auf die Oberfläche des Speicherbereichs 11 auf- trifft, wird an der Grenzfläche 22 zwischen der Polymerfolie 12 und der Reflexionsschicht 16 reflektiert, so dass ein reflektierter Lesestrahl 24 von der Grenzfläche 22 ausgeht und dabei die Pits 14 durchdringt. Da die lokale Brechzahl der Polymerfolie 12 je nach Pit 14 unterschiedlich ist, wird die lokale optische Weglänge variiert, so dass es zu Phasenverschiebungen kommt. Dies hat zur Folge, dass von dem Speicherbereich 11 nach Art eines Beugungsgitters Kugelwellen 26 ausgehen, die die gespeicherte Phaseninformation enthalten. In einigem Abstand von dem Speicherbereich 11 kann mit einem Detektor ein holographisches Bild erfasst werden, das durch Interferenz der Kugelwellen 26 zustande kommt.
Der für den Detektor erforderliche Aufwand und die Weiterverarbeitung des erfassten holographischen Bilds hängen von der Art des Speicherobjekts ab, wie weiter oben bereits erläutert. Für die Wiedergabe von maschinenlesbaren Daten (Datenseiten) eignet sich besonders ein mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbundener CCD-Sensor, während für eine reine Bildwiedergabe auch ein einfacherer Detektor sinnvoll ist, insbesondere dann, wenn die Bilddaten nicht weiterverarbeitet werden sollen.
Der Speicherbereich 11 kann außer den in Figur 4 erkennbaren Schichten zusätzliche Lagen aufweisen, z.B. oberhalb der Absorberschicht 18 eine transparente Schutzschicht. Unterhalb der Reflexionsschicht 16 befindet sich im Ausführungsbeispiel eine Klebeschicht, mit der der Speicherbereich 11 auf das herkömmliche Packband geklebt ist. Wenn z.B. ein im sichtbaren Licht unsichtbarer Absorberfarbstoff (der z.B. im Infraroten absorbiert) oder aber kein Absorberfarb- stoff verwendet wird oder wenn eine Absorberschicht nach dem Eingeben von Information in den Speicherbereich abgewaschen wird, lässt sich der Speicherbereich weitgehend transparent und sehr unauffällig gestalten.
Anhand der Figuren 6 bis 8 wird eine weitere Möglichkeit für das Speichern von holographischer Information mittels eines Pack- bands erläutert. Im Ausführungsbeispiel sind wiederum begrenzte Bereiche oder Speicherbereiche, die in vorgegebenen Abständen auf einem herkömmlichen Packband befestigt sind, zum Speichern der Information vorgesehen. Alternativ kann aber auch wieder das gesamte Packband die anhand der Figuren 6 bis 8 erläuterte Schichtenfolge aufweisen, so dass das gesamte Packband zum Speichern von holographischer Information eingerichtet ist, ähnlich wie in dem zuvor beschriebenen Beispiel .
In Figur 6 ist ein Ausschnitt aus dem hier mit 31 bezeichneten Speicherbereich in schematischer Längsschnittansicht dargestellt. Der Speicherbereich 31 weist eine als Speicherschicht eingerichtete Polymerfolie 32 auf, die im Ausführungsbeispiel aus biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP) besteht und eine Dicke von 50 μm hat. An der Unterseite der Polymerfolie 32 be- findet sich eine 100 nm dicke Reflexionsschicht 33 aus Aluminium. Störende Interferenzeffekte in Folge von Reflexionen an der Oberseite der Polymerfolie 32 und der Reflexionsschicht 33 können gegebenenfalls durch geeignete Maßnahmen vermieden werden. Wenn das gesamte Packband zum Speichern von holographischer Information eingerichtet ist, kann die Polymerfolie gleichzeitig als Tragstruktur dienen, und unter der Reflexionsschicht ist vorzugsweise eine Klebeschicht angeordnet.
In dem Material der Polymerfolie 32 ist ein Absorberfarbstoff enthalten, der Licht eines Schreibstrahls absorbiert und in Wärme umwandelt. Im Ausführungsbeispiel ist als Absorberfarbstoff Sudanrot 7B verwendet, das besonders gut Licht im Wellen- längenbereich um 532 nm absorbiert; diese Wellenlänge ist für einen Schreibstrahl eines Laserlithographen zum Eingeben von Information in den Speicherbereich 31 geeignet. Beispiele für andere Absorberfarbstoffe sind bereits weiter oben angegeben. Alternativ kann der Absorberfarbstoff auch in einer separaten Schicht vorliegen, ähnlich der Absorberschicht 18 aus dem Beispiel gemäß den Figuren 3 bis 5; in diesem Fall hat die Absorberschicht eine bevorzugte optische Dichte (siehe oben) im Bereich von 0,2 bis 1,0, wobei andere Werte aber ebenfalls möglich sind. Wenn der Absorberfarbstoff über die gesamte Polymerfolie verteilt ist, empfiehlt sich ein größerer Wert für die optische Dichte, damit in der beim Schreibvorgang besonders zu erwärmenden Oberflächenzone der Polymerfolie genügend Absorberfarbstoff vorhanden ist .
Der Absorberfarbstoff erleichtert das Eingeben von Information in den Speicherbereich 31. Denn wenn ein Schreibstrahl 34 zum Beispiel mit Hilfe einer Linse 35 auf die Polymerfolie 32 fokus- siert wird, und zwar vorzugsweise in deren Oberflächenzone, so wird die Lichtenergie des Schreibstrahls 34 besonders effizient in Wärme umgewandelt. In Figur 6 sind zwei Schreibstrahlen 34 und zwei Linsen 35 eingezeichnet, um das Einschreiben von Information an zwei verschiedenen Stellen der Polymerfolie 32 zu veranschaulichen. In der Praxis fährt der Schreibstrahl 34 jedoch vorzugsweise sequentiell über die Oberfläche der Polymerfolie 32. Zum Eingeben der Information eignet sich zum Beispiel ein Laserlithograph mit einer Auflösung von etwa 50 000 dpi (d.h. etwa 0 , 5 μm) . Der Schreibstrahl des Laserlithographen wird im gepulsten Betrieb (typische Pulsdauer von etwa 1 μs bis etwa 10 μs bei einer Strahlleistung von etwa 1 mW bis etwa 10 mW zum Belichten bzw. Erwärmen einer Stelle) über die Oberseite der Polymerfolie 32 geführt, also in der Regel in zwei Raumrichtungen, um die gewünschte Information sequentiell in den Speicherbereich 31 (oder einen vorgewählten Bereich des Speicherbereichs 31) einzugeben. Figur 7 zeigt das Ergebnis der Einwirkung des gepulsten Schreibstrahls 34. Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Materials der Polymerfolie 32 kommt es in einem eng begrenzten Volumen zu einer signifikanten Temperaturerhöhung, bei der sich die Oberflächenstruktur der Polymerfolie 32 lokal verändert. Auf diese Weise entsteht ein Pit 36, d.h. der lokale Bereich, in dem Information abgelegt ist. Zu jedem Pit 36 gehört eine zentrale Vertiefung 38, die von einer peripheren Aufwerfung 39 umgeben ist. Der Niveauunterschied zwischen dem tiefsten Punkt der Ver- tiefung 38 und dem höchsten Punkt der Aufwerfung 39, d.h. die lokale maximale Höhenänderung der Oberflächenstruktur in dem Pit 36, ist in Figur 7 mit H bezeichnet. H liegt typischerweise im Bereich von 50 nm bis 500 nm. Der Abstand zwischen den Zentren zweier benachbarter Pits 36, d.h. das Punktraster R, liegt vor- zugsweise im Bereich von 1 μm bis 2 μm. Im Ausführungsbeispiel hat ein Pit 36 einen Durchmesser von etwa 0,8 μm. Andere Formen als kreisrunde Pits 36 sind ebenfalls möglich. Vorzugsweise beträgt die typische Abmessung eines Pits etwa 0,5 μm bis 1,0 μm. In Aufsicht sieht die Polymerfolie 32 mit den Pits 36 ähnlich aus wie die Darstellung in Figur 3.
In einem Pit 36 kann die Information in binär kodierter Form gespeichert sein, indem H nur zwei verschiedene Werte annimmt (wobei einer der beiden Werte vorzugsweise 0 ist) . Es ist auch möglich, in einem Pit 36 die Information in kontinuierlich kodierter Form zu speichern, wobei H für ein gegebenes Pit 36 einen beliebig ausgewählten Wert aus einem vorgegebenen Wertebereich einnehmen kann.
Um in den Speicherbereich 31 Information einzugeben, wird zunächst in einem Hologramm eines Speicherobjekts enthaltene holographische Information als zweidimensionale Anordnung berechnet. Dies kann zum Beispiel als Simulation eines klassischen Aufbaus zum Erzeugen eines fotographisch erfassten Hologramms durchge- führt werden, bei dem kohärentes Licht von einem Laser, das von dem Speicherobjekt gestreut wird, mit einem kohärenten Referenz- strahl zur Interferenz gebracht und das dabei entstehende Modu- lationsmuster als Hologramm aufgenommen wird. Die zweidimensionale Anordnung (zweidimensionaler Array) enthält dann die Information, die zum Ansteuern des Schreibstrahls eines weiter oben bereits erläuterten Laserlithographen erforderlich ist. Wenn der Schreibstrahl des Laserlithographen im gepulsten Betrieb über die Oberseite des Speicherbereichs 31 geführt wird, erwärmt er die Polymerfolie 32 entsprechend dem zweidimensionalen Array. Dabei werden die Pits 36 erzeugt, wie oben gesehen.
In Figur 8 ist in schematischer Weise veranschaulicht, wie die in dem Speicherbereich 31 gespeicherte Information ausgelesen werden kann. Dazu wird kohärentes Licht von einem Laser (vorzugsweise einer Wellenlänge, die von dem Absorberfarbstoff in der Polymerfolie 32 nicht oder nur geringfügig absorbiert wird) auf die Oberseite des Speicherbereichs 31 gerichtet. (Alternativ kann auch eine sehr helle LED eingesetzt werden, die unter Umständen sogar zu günstigeren Ergebnissen führt, vor allem im Hinblick auf eine Verminderung von sogenanntem Speckies-Rauschen.) Der Übersichtlichkeit halber ist von diesem vorzugs- weise parallel einfallenden kohärenten Licht (einfallender Lesestrahl) in Figur 8 nur ein kleiner Ausschnitt dargestellt, nämlich die mit 42 und 43 bezeichneten einfallenden Lichtwellen. In der Praxis ist das kohärente Licht großflächig auf die Polymerfolie 32 gerichtet und überdeckt einen Bereich von zum Beispiel 1 mm2. Denn zur Rekonstruktion der abgespeicherten Information muss das von vielen Pits 36 ausgehende Licht erfasst werden. Die Intensität des einfallenden Lesestrahls ist zu schwach, um die Oberflächenstruktur der Polymerfolie 32 und somit die abgespeicherte Information zu verändern.
Die Lichtwellen 42 und 43 haben zueinander eine feste Phase . Sie fallen aus praktischen Gründen unter einem Winkel auf die Oberseite der Polymerfolie 32, durchdringen die Polymerfolie 32 und werden an der Reflexionsschicht 33 reflektiert, so dass reflektierte Lichtwellen 44 und 45 von der Reflexionsschicht 33 ausgehen und wiederum die Polymerfolie 32 durchdringen. Da die lokale Oberflächenstruktur der Polymerfolie 32 über die Pits 36 variiert, kommt es zu einer Phasenverschiebung, und die reflektierten Lichtwellen 44 und 45 treten mit einer Phase Ψ aus, wie in Figur 8 veranschaulicht. Dies hat zur Folge, dass von dem Speicherbereich 31 nach Art eines Beugungsgitters Lichtwellen in viele Richtungen ausgehen, in denen Phaseninformation enthalten ist. In einigem Abstand von dem Speicherbereich 31 kann mit einem Detektor ein holographisches Bild erfasst werden, das durch Interferenz dieser Lichtwellen zustande kommt und eine Rekonstruktion der gespeicherten Information darstellt.
Die Figuren 9 und 10 veranschaulichen eine weitere Möglichkeit für das Speichern von holographischer Information mittels eines Packbands. Diesmal ist im Ausführungsbeispiel das gesamte Packband zum Speichern von holographischer Information eingerichtet.
In Figur 9 ist ein Ausschnitt aus dem mit 51 bezeichneten Packband in schematischem Längsschnitt dargestellt, und zwar nicht maßstabsgetreu; holographische Information ist bereits eingegeben. Das Packband 51 weist eine Tragstruktur 52 aus einer 40 μm dicken Polymerfolie aus verstrecktem Polyvinychlorid auf, an dessen Unterseite sich eine 25 μm dicke oder etwas dünnere Acry- latkleberschicht befindet (die in Figur 9 nicht eingezeichnet ist) . Auf die Oberseite der Tragstruktur 52 ist eine Reflexions- schicht 54 aus Aluminium von 100 nm Dicke aufgebracht.
Über der Reflexionsschicht 54 ist eine Polymermatrix angeordnet, in die Farbstoffmoleküle eingebettet sind, wodurch eine Farbstoffschicht 56 ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel besteht die Polymermatrix aus Polymethylmethacrylat (PMMA) und hat eine Dicke von 1 μm. Andere Dicken sind ebenfalls möglich. Als Farbstoff dient im Ausführungsbeispiel Sudanrot in einer derartigen Konzentration, dass sich über die Dicke der Farbstoffschicht 56 eine optische Dichte von 0,8 ergibt, sofern der Farbstoff in der Farbstoffschicht 56 nicht durch Belichtung verändert ist. Be- vorzugte Werte für die optische Dichte liegen im Bereich von 0,2 bis 1,0; andere Werte sind jedoch ebenfalls denkbar. Auf die Oberseite der Farbstoffschicht 56 ist eine Schutzschicht 57 aufgetragen.
In dem Packband 51 ist Information in Form von Pits 58 abgelegt, wobei der Begriff "Pit" wie zuvor im Sinne eines lokalisierten veränderten Bereichs zu verstehen ist. In dem Bereich eines Pits 58 ist das Absorptionsvermögen in der Farbstoffschicht 56 anders als in den Zonen zwischen den Pits 58. Dabei kann in einem Pit 58 die Information in binär kodierter Form gespeichert sein, indem das Absorptionsvermögen nur zwei verschiedene Werte annimmt (wobei einer der beiden Werte auch mit dem Absorptionsvermögen in der Farbstoffschicht 56 in den Zonen zwischen den Pits 58 übereinstimmen kann) . Es ist auch möglich, in einem Pit 58 die Information in kontinuierlich kodierter Form zu speichern, wobei das Absorptionsvermögen innerhalb des Pits 58 einen beliebig ausgewählten Wert aus einem vorgegebenen Wertebereich annehmen kann.
Im Ausführungsbeispiel hat ein Pit 58 einen Durchmesser von etwa 0,8 μm. Andere Formen als kreisrunde Pits 58 sind ebenfalls möglich, z.B. quadratische oder rechteckige Pits, aber auch andere Größen. Vorzugsweise beträgt die typische Abmessung eines Pits etwa 0,5 μm bis 1,0 μm.
Es ist zu erkennen, dass sich im Ausführungsbeispiel ein Pit 58 nicht über die volle Dicke der Farbstoffschicht 56 erstreckt. In der Praxis ist aufgrund des Schreibverfahrens zum Eingeben von Information, bei dem der Farbstoff in der Farbstoffschicht 56 im Bereich eines Pits 58 mit Hilfe eines fokussierten Schreib- Strahls verändert wird, die Übergangszone im unteren Bereich eines Pits 58 zu dem unteren Bereich der Farbstoffschicht 56 kontinuierlich, d.h. das Absorptionsvermögen ändert sich in dieser Zone allmählich und nicht so scharf abgegrenzt, wie in Figur 9 gezeigt. Ähnliches gilt für die seitlichen Ränder eines Pits 58. Vorzugsweise sind der Abstand der unteren Bereiche der pits 58 zu der Reflexionsschicht 54 sowie die Dicke der Farbstoffschicht 56 so eingerichtet, dass beim Auslesen der hologra- phischen Information störende Interferenz- und Überlagerungs■ effekte vermieden werden.
Im Ausführungsbeispiel wird beim Herstellen des Packbands 51 zu- 5 nächst die Reflexionsschicht 54 aus Aluminium auf die Tragstruktur 52 aufgedampft, dann die Polymermatrix mit dem Farbstoff der Farbstoffschicht 56 mit einer Rasterwalze aufgetragen und zum Schluss die Schutzschicht 57 auflaminiert .
10 Um in das Packband 51 Information einzugeben, wird - ähnlich wie zuvor - zunächst in einem Hologramm eines Speicherobjekts enthaltene holographische Information als zweidimensionale Anordnung berechnet (Amplitudenmodulation) . Dies kann zum Beispiel als Simulation eines klassischen Aufbaus zum Erzeugen eines
1.5 fotographisch erfassten Hologramms durchgeführt werden, bei dem kohärentes Licht von einem Laser nach Streuung an dem Speicherobjekt mit einem kohärenten Referenzstrahl zur Interferenz gebracht und das dabei entstehende Interferenzmuster als Hologramm aufgenommen wird. Die zweidimensionale Anordnung (zweidimensio-
20 naler Array) enthält dann die Information, die zum Ansteuern des Schreibstrahls eines Laserlithographen erforderlich ist. Im Ausführungsbeispiel besitzt der Laserlithograph eine Auflösung von etwa 50 000 dpi (d.h. etwa 0,5 μm) . Der Schreibstrahl des Laserlithographen wird im gepulsten Betrieb (typische Pulsdauer
25 von etwa,l μs bis 10 μs bei einer Strahlleistung von etwa 1 mW bis 10 mW zum Eingeben eines Pits 58) über die Farbstoffschicht 56 des Packbands 51 geführt, um die gewünschte Information sequentiell in das Packband 51 (oder einen vorgewählten Bereich des Packbands 51) einzugeben. Dabei verändert der Schreibstrahl
30 den Farbstoff in der Farbstoffschicht 56 entsprechend dem zwei- dimensionalen Array und erzeugt so die Pits 58, wie oben erläutert.
In Figur 10 ist in schematischer Weise veranschaulicht, wie die
35 in dem Packband 51 gespeicherte Information ausgelesen werden kann. Dazu wird kohärentes Licht von einem Laser (vorzugsweise einer Wellenlänge, die von dem Farbstoff der Farbstoffschicht 56 signifikant absorbiert wird) auf die Oberseite des Packbands 51 gerichtet. Der Übersichtlichkeit halber ist von diesem vorzugsweise parallel einfallenden kohärenten Licht in Figur 10 nur ein kleiner Ausschnitt dargestellt, der mit 60 bezeichnet ist (ein- fallender Lesestrahl) . In der Praxis ist das kohärente Licht großflächig auf die Farbstoffschicht 56 gerichtet und überdeckt einen Bereich von z.B. 1 mm2. Denn zur Rekonstruktion der abgespeicherten Information muss das von vielen Pits 58 ausgehende Licht erfasst werden. Die Intensität des einfallenden Lese- Strahls 60 ist zu schwach, um den Farbstoff in der Farbstoffschicht 56 und somit die abgespeicherte Information zu verändern.
Der einfallende Lesestrahl 60, der aus praktischen Gründen unter einem Winkel auf die Oberfläche des Packbands 51 auftrifft, durchstrahlt die Farbstoffschicht 56 und wird an der Grenzfläche 62 zwischen der Farbstoffschicht 56 und der Reflexionsschicht 54 reflektiert, so dass ein reflektierter Lesestrahl 64 von der Grenzfläche 62 ausgeht. Dabei werden die Pits 58 mit ihrem un- terschiedlichen lokalen Absorptionsvermögen durchdrungen, was eine Amplitudenmodulation mit periodisch unterschiedlicher Lichtabsorption bewirkt. Der einfallende Lesestrahl 60 wird so in einer definierten Art und Weise abgelenkt, mit der Folge, dass von dem Packband 51 nach Art eines Beugungsgitters Kugel- wellen 66 ausgehen, die die gespeicherte holographische Information wiedergeben. In einigem Abstand von dem Packband 51 kann mit einem Detektor ein holographisches Bild erfasst werden, das durch Interferenz der Kugelwellen 66 zustande kommt. Auch an der Grenzfläche des Packbands 51 gegen Luft wird der Lesestrahl re- flektiert und gegebenenfalls moduliert (der Übersichtlichkeit halber nicht in Figur 10 eingezeichnet) , allerdings deutlich schwächer. Dennoch sollte durch geeignete Wahl der Materialien und Schichtdicken sichergestellt werden, dass es nicht zu störenden Interferenzen zwischen den verschiedenen reflektierten Strahlen kommt. Wenn ein im sichtbaren Licht unsichtbarer Farbstoff verwendet wird (der z.B. im Infraroten absorbiert), lässt sich das Packband weitgehend transparent und sehr unauffällig gestalten.
Neben den hier anhand von Beispielen erläuterten Möglichkeiten zum Speichern holographischer Daten mittels eines Packbands lässt sich ein Packband grundsätzlich auch im Zusammenhang mit anderen holographischen Speichertechniken verwenden.

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung eines Packbands, das eine Polymerfolie (12; 32; 52) aufweist, als holographischer Datenträger, wobei das Packband (3; 3') zum Speichern von holographischer Information eingerichtet ist.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegenstand (1; 1') unter Benutzung des Packbands (3; 3') verpackt wird.
3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (l1) unter Benutzung des Packbands (31) verpackt wird und anschließend holographische Information in das Packband (3') eingegeben wird.
4. Verwendung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass holographische Information in das Packband (3) eingegeben wird und anschließend der Gegenstand (1) unter Benutzung des Packbands (3) verpackt wird.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerfolie (12; 32; 52) verstreckt ist, vorzugsweise biaxial verstreckt.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Polymerfolie (12; 32; 52) ein Material aufweist, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyethylenterephtha- lat, Polyethylennaphthalat, Polymethylpenten, Polyimid.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Packband (3; 31; 51) eine Klebeschicht aufweist.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Polymerfolie (12; 32) lokal durch Erwär- mung veränderbar ist und zum Speichern von holographischer Information über die lokalen Eigenschaften der Polymerfolie (12; 32) eingerichtet ist.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechzahl der Polymerfolie (12) lokal durch Erwärmung veränderbar ist, wobei optische Phaseninformation über die lokale optische Weglänge in der Polymerfolie (12) abspeicherbar ist und es vorgesehen ist, die Polymerfolie (12) beim Auslesen von Information vorzugsweise in Transmission zu durchstrahlen.
10. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur der Polymerfolie (32) lokal durch Erwär- mung veränderbar ist, wobei holographische Information über die lokale Oberflächenstruktur der Polymerfolie (32) abspeicherbar ist.
11. Verwendung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerfolie (12; 32) ein Absorberfarbstoff zugeordnet ist, der dazu eingerichtet ist, einen zum Eingeben von Information dienenden Schreibstrahl (34) zumindest teilweise zu absorbieren und die dabei erzeugte Wärme zumindest teilweise lokal an die Polymerfolie (12; 32) abzugeben.
12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Material der Polymerfolie (32) Absorberfarbstoff enthalten ist.
13. Verwendung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Absorberfarbstoff in einer separaten Absorberschicht (18) angeordnet ist, wobei die Absorberschicht (18) vorzugsweise ein Bindemittel aufweist.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerfolie (52) eine Farbstoffschicht (56) mit einem durch Belichtung veränderbaren, vorzugsweise ausbleichbaren oder zerstörbaren, Farbstoff trägt, wobei holographische Information über das lokale Absorptionsvermögen in der Farbstoffschicht (56) abspeicherbar ist.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbstoffschicht (56) eine Polymermatrix aufweist, in die Farbstoffmoleküle eingebettet sind, wobei die Polymermatrix vorzugsweise mindestens eines der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Polymere bzw. Copolymere aufweist: Poly- methylmethacrylat, Polyimide, Polyetherimide, Polymethylpen- ten, Polycarbonat, cycloolefinisch.es Copolymer, Polyether- etherketon.
16. Verwendung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff mindestens einen der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Farbstoffe aufweist: Azofarbstoffe, Diazofarbstoffe, Polymethinfarbstoffe, Aryl ethinfarbstoffe, Aza [18] annulen-Farbstoffe, Triphenylmethanfarbstoffe .
17. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Packband (3; 3'; 51) eine Reflexions- schicht (16; 33; 54) aufweist, die dazu eingerichtet ist, zum Auslesen von holographischer Information dienendes Licht zu reflektieren.
18. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Eingeben von holographischer Information in das Packband (3; 3'; 11; 31; 51) in einem Hologramm eines Speicherobjekts enthaltene holographische Information als zweidimensionale Anordnung berechnet wird und ein Schreibstrahl (5; 5'; 34) einer Schreibeinrichtung (4; 4'), vorzugsweise eines Laserlithographen, auf das Packband (3; 3'; 11; 31; 51) gerichtet und entsprechend der zweidimensio- nalen Anordnung so angesteuert wird, dass die lokalen Eigen- schatten des Packbands (3; 3'; 11; 31; 51) gemäß der holographischen Information eingestellt werden.
19. Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die holographische Information in Form von Pits (14; 36; 58) vorgegebener Größe eingegeben wird.
20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Pit (14; 36; 58) die holographische Information in binär kodierter Form gespeichert wird.
21. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Pit (14; 36; 58) die holographische Information in kontinuierlich kodierter Form gespeichert wird, wobei die lokalen Eigenschaften des Packbands (3; 3'; 11; 31; 51) in dem Pit (14; 36; 58) gemäß einem Wert aus einem vorgegebenen Wertebereich eingestellt werden.
22. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Packband (3; 3'; 11; 31; 51) gespeicherte holographische Information aufweist.
23. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auslesen von holographischer Information aus dem Packband (3; 3"; 11; 31; 51) Licht (20; 42, 43; 60), vorzugsweise kohärentes Licht, großflächig auf das Packband (3; 3'; 11; 31; 51) gerichtet wird und nach Refle- xion an dem Packband (3; 3'; 11; 31; 51) als Rekonstruktion der in dem bestrahlten Bereich enthaltenen holographischen Information ein holographisches Bild in einem Abstand zu dem Packband (3; 3'; 11; 31; 51) erfasst wird.
24. Verwendung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das holographische Bild von einem mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbundenen CCD-Sensor erfasst wird.
25. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Packband (3; 3') eine Anzahl begrenzter Bereiche (11; 31) hat, die jeweils zum Speichern von holographischer Information eingerichtet sind.
26. Verwendung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die begrenzten Bereiche (11; 31) in vorgegebenen Abständen auf dem Packband (3; 3') angeordnet sind.
27. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Packband (3; 3'; 11; 31; 51) zu löschende holographische Information durch Zerstören mit einem starken Schreibstrahl gelöscht wird.
28. Packband, dadurch gekennzeichnet, dass es für die Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 27 hergerichtet ist.
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