用於數據存儲盒式盤的帶有反射層的潛在發光鑑別標誌的製作方法

2023-06-01 21:50:46

專利名稱：用於數據存儲盒式盤的帶有反射層的潛在發光鑑別標誌的製作方法
本申請是美國專利申請(序列號No.09/161007，申請日1998年9月25日)的部分繼續申請。
本發明涉及一種識別物體的系統，它包括標誌，發光源，及標誌發出的光線的檢測器。更具體地說，本發明涉及通過在標誌和物體之間放置一層反射層，增大發出的光線的強度。
安放可卸式盒式盤的盤驅動器，包括3.5英寸軟盤驅動器，必須具有用於檢測盒式盤的插入或存在於盤驅動器中的某些機構。除非檢測到存在非驅動器損傷的恰當盒式盤，否則不應允許攜帶盤驅動器的記錄頭跨越盤記錄面的傳動器移動。可卸特徵要求盤驅動器具有外部物體可插入其中的盒式盤插入開口。如果這些物體以正規的盒式盤的形式物理接合驅動器，則磁頭會被加載到外部物體上或外部物體中，從而毀壞驅動器。另外，盤驅動器的主軸馬達將被錯誤檢測到的外部物體啟動，從而產生顆粒碎片。在現有技術中，一般採用機械開關來檢測驅動器內盒式盤的存在。這種開關通常被布置成當盒式盤被完全插入驅動器中時，盒式盤接觸該開關，從而提供存在盒式盤的指示。
Thomas,Ⅲ的美國專利5638228，「RETROREFLECTIVEMARKER FOR DATA STORAGE CARTRIDGE」描述了反射時，其傳播由位於發光二極體(LED)附近的光電電晶體的小孔捕獲的光線的高度集中準圓形波瓣的反射。該發射器/檢測器對位於驅動器中，回射陣列在盒式盤上。所需的光波瓣大小由相對於驅動器中發射器和檢測器之間間距的回射陣列元件的幾何尺寸提供。由於這種物理尺寸匹配及使用回射器的緣故，盒式盤上的這種標誌對盒式盤傾斜及距離驅動器中的發射器/檢測器對的距離相當不敏感。該專利作為參考包含於此。
最近，已開發了供微型盤驅動器使用的非常小的迷你盒式盤。這些微型驅動器被裝入諸如數位相機，電子書籍，全球定位系統，蜂窩電話之類的手持式裝置中。Edwards等的美國專利申請「INTERCHANGEABLE CARTRIDGE DATA STORAGE SYSTEMFOR DEVICES PERFORMING DIVERSE FUNCTIONS」(序列號08/746085，申請日1996年11月6日)描述了這種迷你盒式盤，微型驅動器及手持式裝置。該申請作為參考包含於此。
隨著盤存儲產品變得越來越小，需要物理尺寸更薄的盒式盤標誌。在盒式盤標記和光學傳感裝置之間的距離很小(例如1毫米)的非常薄的盤驅動器中，利用位於漫反散器或鏡面反射器上方的回射器得到的內在反射增益機構不再存在。全息定向光控制是可行的，但是由於工作距離很小，就這種方法來說，驅動器的假接合能力被顯著增大。
在把盒式盤插入數據存儲裝置之後，但是在把讀/寫磁頭放置在記錄介質上之前，識別盒式盤類型的能力具有很重要的意義和實用性。這種實用性主要來自於檢測向下介質兼容數據存儲驅動器中，不同容量或不同代的數據存儲盒式盤之間的差別的能力。這種識別能力便於進行特定於驅動器/介質的調節，例如介質旋轉速率，數據通道速率，用於初始尋道的Z磁軌的定位等等，或者甚至可在驅動器中進行機械調節，例如新的故障停止位置(crash stop locations)的有效接合。盤驅動器在旋轉插入其中的數據存儲盒式盤，並使之接合讀/寫部件之前，預先確定插入其中的數據存儲盒式盤的類型/代別的能力，還為驅動器系統設計人員提供了新的跨平臺可交換性的可能性。
如同上面提及的Edwards等的申請中提及的「卡式」盒式盤提供了，例如在迷你盒式盤和個人計算機盤之間的跨驅動器平臺兼容性。在旋轉「卡式」盤並加載磁頭之間，識別出「卡式」盤被裝入驅動器中的能力是必需的。和旋轉速度調節相反，必須在加載讀/寫磁頭之前，確定Z磁軌定位信息，數據通道速率和故障停止/ID和OD數據磁軌定位信息。
與反射自任意反射性物質的LED光的檢測相關的另一問題是LED輸出中發光亮點或結構的產生，這常常會導致盒式盤標誌的不均勻照明。反射性盒式盤標誌還會褪色，擦傷或者被弄髒。這些因素結合起來使檢測的光信號的幅值變化極大。
最近，在各個行業中，例如在銷售領域中，已藉助條形碼，把螢光體應用於貨物的控制，並且，條形碼被印於各種預付卡和通行卡上，這些條形碼由諸如掃描器之類的光學閱讀設備讀取，以便執行要求的操作。另外，還試圖把防偽裝置應用於信用卡及預付卡，或者用於檢測假卡。例如，藉助膠印，或者通過使用色帶，利用含有螢光體的油墨，印刷諸如條形碼之類的標誌，從而形成隱藏的圖象標誌。利用半導體雷射束照射隱藏的圖象標誌，激發螢光體，螢光體發出的光由光學閱讀設備接收，以便讀取條形碼信息。這些技術使用來自於發光源的內容或光譜移動進行識別。
雖然檢測並識別數據存儲盒式盤的技術得到很好的發展，但是在該技術領域中仍然存在一些問題，尤其是當盒式盤標記和光學傳感裝置之間的距離約為1-15毫米時更是如此。於是，需要一種在變化的增益和標誌間距的情況下，可靠地檢測並區別數據存儲盒式盤的標記。
在重要的是確保只存在兼容裝置的情況下，識別方案中可使用發出信號的天色物質，例如螢光體。發出的信號通常相當微弱，一般被放大或被增大，以便穩定地執行識別方案。識別率(即需要的信號和不需要的信號的比值)量化系統工作的穩定性。放大信號並不增大識別率，因為所有的信號被放大相同的倍數。於是，增大發光物質的輸出是增大識別率或者系統的穩定性的優選途徑。增大光發射的其它方法包括增大存在的物質的數量和增大光源/能量源的強度。由於部件的增多及材料費用的增大，這些備選方案並不理想。
本發明的目的是在不增大存在的物質的數量或增大光源強度的情況下，增大光源和發光物質之間的能量傳輸的效率和/或增大傳感器檢測的發射數量。
本發明的目的在於一種用於數據存儲驅動器的盒式盤，它具有在發光波長下發光的發光源及確定盒式盤是否適於供所述驅動器使用的發光檢測器，它包括外殼；外殼中的數據存儲介質；及外殼上的標誌，標誌是潛在發光物質，所述標誌接收來自於發光源的輻射，並向檢測輻射的檢測器發出具有初始強度值的輻射，從而識別盒式盤是否適於供所述驅動器使用。根據本發明，通過在發光物質和外殼之間施加一層反射物質或塗層，增大檢測的輻射的強度。反射面具有在充電光波長及發射光波長下的反射率。如果未被發光物質吸收，則充電光線在反射面反射，並獲得再次被發光物質吸收的機會。遠離傳感器(檢測器)的發光物質發出的光線可被反射面反射給傳感器。根據本發明的另一方面，反射面可包含在外殼本身內。根據本發明的另一方面，反射物質可沿著標記基體的邊緣。根據本發明的另一方面，當檢測器檢測發光物質的輸出時，還可通過把發光物質放置在朝著檢測器聚焦的凹陷面上，增大發光物質的輸出。
結合附圖，參考本發明的下述詳細說明，本發明的前述及其它方面將是顯而易見的。


圖1表示了本發明的例證數據存儲盒式盤；圖2表示了使用了本發明的一種裝置的透視圖；圖3A是根據本發明的標記的例證潛在發光輸出光譜；圖3B是根據本發明的例證標記物質的例證衰減率；圖3C是根據本發明的標記的例證衰減圖；圖4A和4B分別是本發明的一個例證實施例的平面圖和橫截面圖；圖5是根據本發明的例證系統的方框圖；圖6表示了本發明的具有凹陷反射面的另一例證實施例的橫截面。
本發明的目的在於一種用於識別和區別已插入盤驅動器中的數據存儲盒式盤(下面也稱為盒式盤)的類型的潛在發光標誌(下面也稱為標記)。本發明提供一種光學檢測機構，從而可以幾乎肯定地確定插入的物體是適當的盒式盤。這種標記系統是關於盤驅動器的恰當盒式盤插入的高效判別，並且還可用於防止在盤驅動器中容易地複製和使用未經批准的軟體副本。實現這種軟體保護的一種手段是使潛在發光標記單獨地或者與存儲介質上的數據一起構成一種密鑰機構，為了使用該軟體，需要把該密鑰機構插入數據存儲驅動器中。應注意的是這裡使用的術語「發光」包括，但不局限於，包括紫外線(UV)，可視光和近紅外線的光線的發光和光譜。
圖1和2表示了盒式盤和本發明適用的盤驅動器。在同時待審的申請「INTERCHANGEABLE CARTRIDGE DATA STORAGESYSTEM FOR DEVICES PERFORMING DIVERSE FUNCTIONS」(序列號08/746085，申請日1996年11月6日)(代理人檔案號IOM-9319)中描述了這種盒式盤和驅動器，該申請作為參考包含於此。
盒式盤10包括外殼12和盤形狀的記錄介質14，記錄介質14被固定在可旋轉地安裝在外殼12中的軸轂16上，外殼12是本發明的標誌的基底或基體。外殼12的底殼上的開口形成通向盤軸轂16的入口。盒式盤10的前外緣18中的磁頭進出開口形成盤驅動器的記錄磁頭通向盤的記錄面的入口。
潛在發光標誌，或標記20被布置在將由盤驅動器中的檢測器檢測的盒式盤10上。
圖2表示了具有安放圖1的盒式盤10的盤驅動器24的膝上型計算機22。驅動器24可以是在美國專利5638228中確定的美國專利中公開並請求的Iomega ZIPTM驅動器。
盒式盤10上的潛在發光標誌20最好很薄，以便盒式盤與薄形驅動器相配合。雖然根據本發明，可使用表現出潛在發光性能或特性的任意物質，不過在本發明的優選實施例中使用的是磷光物質。這種類型的物質通常被用於檢測紅外輻射。
本發明的目的在於一種潛在發光標記，最好是磷光性的發光標記，它可以不乾膠貼紙的形式附著於數據存儲盒式盤上，或者印製到數據存儲盒式盤中，或者藉助諸如可UV固化的環氧樹脂之類的膠粘化合物中的懸浮體塗覆到數據存儲盒式盤上。在具有授權的軟體副本的每個盒式盤上，存在一個最好塗覆磷光發光物質的標記和完全無源的光反射器，該物質用於識別盒式盤的類型或代別，並把該盒式盤和其它類型的盒式盤區分開。
在照明磷光標記的光源，最好是LED被關閉之後，磷光標記中使用的螢光體物質在一段時間內發出螢光。LED在激發波長下照射該標記，從該標記發出的光的波長偏離激發波長。該波長可比激發波長短，也可比激發波長長。如上所述，源於標記的光發射被稱為磷光現象。圖3A中表示了根據本發明的標記的例證潛在發光輸出光譜。輸出光譜是構成標記的物質的特徵。可如下所述監測在至少一個波長(例如約680納米)下發出的照明(光線)的強度，以便測量衰減時間。
最好利用接近於單一波長(例如，680納米)的光線激發潛在發光物質。潛在發光物質發出的潛在發光的波長可為單一波長，或者為一個波長範圍(例如在約680-800納米之間)下。在後一種情況下，用於確定衰減周期(下面也稱為衰減時間或時間常數)的信號被測量為傳感器檢測的波長範圍的總計。
在被光源照射之後，標記將按照輸出光譜，在一段時間內發光。發光範圍的衰減時間從幾亞微秒到幾分鐘不等，最好約為50微秒-3000微秒，取決於發磷光物質及監測的波長。用於確定標記的衰減時間常數是潛在發光衰減到其初始值的幾分之一，或者某一百分率，例如37％時所需的時間。根據一個優選實施例，發光衰減採取e-t/(T/X)的形式，這裡T是預定衰減量的衰減時間常數，X是最好約為0.36-2.3的預定常數，t是自關閉充電LED時經過的時間，或者衰減信號水平從第一預定幅值或強度水平開始通過固定並且預定的較低第二水平所需的過程時間，所述第二水平最好是低於第一幅值水平的預定百分率，不過也可是低於初始值的預定百分率。例如，對於約30％的初始潛在發光衰減來說，X約為0.36。圖3B以光電電晶體電流與標記的衰減時間的關係圖的形式，圖解說明了三種不同的例證標記物質A,B和C的這種衰減。如下所述，光電電晶體或光電二極體是用於檢測標記發出的光的優選檢測器。
圖3C表示了根據本發明的標記的例證衰減圖。相對於預定的波長測量強度。當標記被LED光源照射(充電)時，標記開始發光，由線A表示。在時間t0,LED光源被關閉，並且之後標記從例如約4.0伏的初始峰值到基本上接近於0伏的低值，發出潛在照明。在兩個或多個門限之間，例如在初始值的90％和10％之間測量衰減時間；即，約3.6伏和0.4伏之間的時間，或者t2-t1。從初始的3.6伏門限水平到0.4伏門限水平的衰減舉例說明了測得約89％衰減時間(100*(3.6-0.4)/3.6)的實施例。把測得的衰減時間與預定的衰減時間比較，以確定已插入盤驅動器中的數據存儲盒式盤是否適於供該盤驅動器使用。如果是，隨後盤驅動器的讀/寫磁頭能夠毫無損害危險地接合盤。此外，可以特定類型或特定代別的形式識別數據存儲盒式盤，盤驅動器可據此接合數據存儲盒式盤。雖然優選實施例的目的在於指數衰減的潛在發光物質，不過非指數光學衰減的潛在發光物質也可和本發明一起使用。
在一個優選實施例中，系統測量兩對門限之間的潛在發光時間，以便確保更高的鑑定和確認精度，並消除模仿指數衰減的線性響應。每對門限最好是強度方面相同的降低百分率。在一個例子中，第一對門限為90％和60％，或者潛在發光強度從90％降低到60％所需的時間，這是強度方面33％或三分之一的降低。第二對例證門限是60％和40％，這也是強度方面33％或三分之一的降低。記錄第一和第二門限之間的發光衰減的時間，以及第二和第三門限之間的發光衰減的時間。發光強度在第一組門限之間降低所花的時間應近似等於發光強度在第二組門限之間降低所花的時間，因為在這兩組門限之間，強度方面的降低百分率相同。在指數衰減的情況下，時間近似相等。如果這兩個時間近似相等，則認為檢測的光線正從具有與可靠標記相類似的衰減時間的某物發出。為了進一步確認，可把該時間與預定的時間進行比較，以便進一步確保該標記可靠或者有效。這樣，提供了一種用於驗證被測量的衰減速率確實是指數形式，而不是線性形式的方法。
標記可以是與盒式盤相適合的任意尺寸或形狀，厚度，或者如果印刷的話，油墨厚度最好小於約0.5毫米，厚度公差約為±0.05毫米。圖4A表示了用於盒式盤的標記的優選物理尺寸，A約等於1.2釐米，B約等於0.9釐米，C約等於1.0釐米。圖4A中圖解說明的標記的薄層公差約為±0.13毫米。圖4B表示了布置在標誌20的發光物質和盒式盤的外殼12之間的反射面13的分解透視圖。如果未被標誌20吸收，則充電光線22在反射面13反射，並獲得再次被標誌20的發光物質吸收的機會，從而增大標誌的發光材料的充電。
根據本發明，遠離傳感器或檢測器的發光物質20發出的光線21被反射面13反射給傳感器13，增大檢測器檢測的發出光線的數量。
在一個例證實施例中，盒式盤的外殼12包含有反射面13，並由白色ABS塑料製成，從而減輕對於把單獨的反射塗層13塗覆到盒式盤的外殼12上的需要。
最好，反射面13是在標誌20和其基底或基體(例如，盒式盤的外殼12)之間施加的反射物質或塗層。反射面反射通過標記20或者自標誌20反射回的能量，而不對任何微粒充電。反射面13把光線導引回標誌20，以便從背面對其發光物質充電。反射面13還反射起源於標誌20的背面的任意輻射21，並將其引回傳感器。
在圖6中圖解說明的一個例證實施例中，反射面13凹陷，以便更好地把光線22引回標誌20的發光物質，並且更好地把起源於標誌20的背面或側面的任意輻射反射給傳感器。
圖5表示了根據本發明的例證系統的方框圖。光源34，最好是LED照明潛在發光標記或標誌20，並且隨後被關閉。LED34由LED開關和限流電子器件40和向電子器件40發送脈衝命令的微處理器44驅動。標記20在特定的波長下發出具有初始強度值的光照，該光照由檢測器36，最好是光電電晶體或光電二極體檢測。在開始測量來自於標記的特定波長下的潛在發光之前，在關閉LED之後，檢測器36最好等待預定的時間，例如約10微秒。增益級42對光電電晶體或光電二極體36的輸出施加增益，最好是100X的增益。增益級42的輸出被提供給比較器46，比較器46把發出的光照與門限Vth進行比較。比較結果被提供給微處理器，微處理器測量計時，確定衰減速率或時間，並如上所述識別確認盒式盤。部件48含有可選的過濾器。
更具體地說，當把數據存儲盒式盤插入盤驅動器時，光源34，最好是LED發出強的短脈衝光。發出的光可以是一個脈衝或者是一組連續的脈衝。此外，在另一個例證實施例中，檢測電路利用光源光學泵激磷光標記，並測量和比較驅動信號和衰減光照之間的相位差。這提供了衰減時間常數的測量。
LED能夠在短時期內處理大電流電湧，從而產生明亮的閃光。輸出的LED光照明潛在發光標記20，從而激發當其衰減到較低的能量水平時發光的原子或離子。在關閉LED34之後，優選的潛在發光標記20中使用的螢光型物質在一段時間內發出螢光。光子傳感器36位於LED34的附近。傳感器36最初由標記20發出的光線使之飽和，最好顯著高於高的檢測門限水平，以便適應組件壽命和製造公差的需要(即不會顯著影響裝置的性能)。一旦關閉LED34，則盤驅動器微處理器44或功能類似的系統監測光子傳感器36的輸出，並且在一個例證實施例中確定潛在發光或磷光下降穿過兩個預定的門限所需的衰減時間，從而確定所需的衰減速率。驅動器微處理器44測得的衰減時間提供這樣的信息，驅動器根據該信息，可確定插入的盒式盤的代別或類型。注意備選實施例根據潛在發光或者磷光降低到預定的門限下，或者下降穿過諸如兩組兩個預定門限之類的多個門限所需的時間，確定用於識別盒式盤的衰減速率。
門限最好是預定的固定值，不過應理解微處理器可測量潛在發光的初始強度值，並根據該初始值，確定門限及預期的衰減時間。此外，門限可以是單獨確定的固定強度值(例如約3.0伏和約1.0伏)，而不是根據初始值的百分率或任意其它門限確定的。
上面已表示了具體的實施例，並描述了可做出的各種修改。於是，附加的權利要求意圖覆蓋在本發明的精神和範圍內的所有實施例。
權利要求
1．一種用於數據存儲驅動器的盒式盤，它具有在發光波長下發光的發光源及確定盒式盤是否適於供所述驅動器使用的發光檢測器，它包括外殼；所述外殼中的數據存儲介質；所述外殼上的標誌，所述標誌接收來自於所述發光源的輻射，並向所述檢測器發出具有初始強度值的輻射，從而識別所述盒式盤是否適於供所述驅動器使用；及布置在所述標誌和所述外殼之間的反射面，所述反射面增大由所述檢測器檢測的所述輻射的強度。
2．按照權利要求1所述的盒式盤，其中所述外殼包含發光反射塑料，並包含所述反射面。
3．按照權利要求2所述的盒式盤，其中所述外殼包含白色的ABS塑料。
4．按照權利要求1所述的盒式盤，其中所述反射面具有顯著凹陷的形狀。
5．按照權利要求4所述的盒式盤，其中所述潛在發光物質被布置在所述反射面的所述顯著凹陷的形狀的內部。
6．按照權利要求1所述的盒式盤，其中所述標誌具有在約450納米-1050納米範圍內的潛在發光波長譜。
7．按照權利要求6所述的盒式盤，其中所述標誌具有在約680納米-800納米範圍內的潛在發光波長譜。
8．按照權利要求6所述的盒式盤，其中所述輻射波長在所述潛在發光波長譜之外。
9．按照權利要求1所述的盒式盤，其中所述潛在發光物質包括磷光物質。
10．按照權利要求1所述的盒式盤，其中所述潛在發光物質具有用於識別所述盒式盤的衰減時間。
11．按照權利要求10所述的盒式盤，其中所述衰減時間約為50微秒-3000微秒。
12．按照權利要求10所述的盒式盤，其中所述衰減時間是來自於所述標誌的所述輻射衰減到所述初始強度值的預定百分率的時間量。
13．按照權利要求10所述的盒式盤，其中所述衰減時間是來自於所述標誌的所述輻射從所述初始強度值的第一預定百分率衰減到所述初始強度值的第二預定百分率所需的時間量。
14．按照權利要求10所述的盒式盤，其中所述衰減時間是來自於所述標誌的所述輻射從第一強度值衰減到所述初始強度值的預定百分率所需的時間量。
15．按照權利要求1所述的盒式盤，其中來自所述標誌的所述輻射具有呈指數衰減形式和呈多個不同加權的指數衰減之和的形式之一衰減的強度。
16．按照權利要求15所述的盒式盤，其中所述輻射的所述強度按照e-(t/(T/X))衰減，這裡T是預定衰減量的衰減時間常數，X是預定常數，t是自所述輻射源停止提供所述輻射時經過的時間。
17．一種用於數據存儲驅動器的盒式盤，它具有在發光波長下發光的發光源及確定盒式盤是否適於供所述驅動器使用的發光檢測器，它包括外殼；所述外殼中的數據存儲介質；所述外殼上的標誌，所述標誌接收來自於所述發光源的輻射，並向所述檢測器發出具有足夠強度值的輻射，以進行檢測並識別所述盒式盤是否適於供所述驅動器使用的；及布置在所述標誌和所述外殼之間的反射面，所述反射面把來自於所述發光源的輻射改向到所述標誌，並把從所述標誌發出的輻射導引至所述檢測器，從而增大由所述檢測器檢測的所述輻射的強度。
全文摘要
一種用於數據存儲盤驅動器的數據存儲盒式盤,它具有一個潛在發光標誌。盒式盤上的反射面增大標誌上的輻射強度及來自於標記的發光強度。光源照射該標記,標記發出磷光。光傳感器檢測發出的光照,並確定衰減時間。檢查衰減時間,以便識別不同類型或不同代別的數據存儲盒式盤,或者為專有軟體的授權訪問提供安全密鑰機構。
文檔編號G11B23/04GK1323439SQ99812275
公開日2001年11月21日 申請日期1999年9月20日 優先權日1998年9月25日
發明者託德·L·格雷夫斯, 柯林頓·D·瓦西波恩 申請人:艾歐米格公司