CN1323439A - 用于数据存储盒式盘的带有反射层的潜在发光鉴别标志 - Google Patents
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Abstract
一种用于数据存储盘驱动器的数据存储盒式盘,它具有一个潜在发光标志。盒式盘上的反射面增大标志上的辐射强度及来自于标记的发光强度。光源照射该标记,标记发出磷光。光传感器检测发出的光照,并确定衰减时间。检查衰减时间,以便识别不同类型或不同代别的数据存储盒式盘,或者为专有软件的授权访问提供安全密钥机构。
Description
本申请是美国专利申请(序列号No.09/161007，申请日1998年9月25日)的部分继续申请。
本发明涉及一种识别物体的系统，它包括标志，发光源，及标志发出的光线的检测器。更具体地说，本发明涉及通过在标志和物体之间放置一层反射层，增大发出的光线的强度。
安放可卸式盒式盘的盘驱动器，包括3.5英寸软盘驱动器，必须具有用于检测盒式盘的插入或存在于盘驱动器中的某些机构。除非检测到存在非驱动器损伤的恰当盒式盘，否则不应允许携带盘驱动器的记录头跨越盘记录面的传动器移动。可卸特征要求盘驱动器具有外部物体可插入其中的盒式盘插入开口。如果这些物体以正规的盒式盘的形式物理接合驱动器，则磁头会被加载到外部物体上或外部物体中，从而毁坏驱动器。另外，盘驱动器的主轴马达将被错误检测到的外部物体启动，从而产生颗粒碎片。在现有技术中，一般采用机械开关来检测驱动器内盒式盘的存在。这种开关通常被布置成当盒式盘被完全插入驱动器中时，盒式盘接触该开关，从而提供存在盒式盘的指示。
Thomas,Ⅲ的美国专利5638228，“RETROREFLECTIVEMARKER FOR DATA STORAGE CARTRIDGE”描述了反射时，其传播由位于发光二极管(LED)附近的光电晶体管的小孔捕获的光线的高度集中准圆形波瓣的反射。该发射器/检测器对位于驱动器中，回射阵列在盒式盘上。所需的光波瓣大小由相对于驱动器中发射器和检测器之间间距的回射阵列元件的几何尺寸提供。由于这种物理尺寸匹配及使用回射器的缘故，盒式盘上的这种标志对盒式盘倾斜及距离驱动器中的发射器/检测器对的距离相当不敏感。该专利作为参考包含于此。
最近，已开发了供微型盘驱动器使用的非常小的迷你盒式盘。这些微型驱动器被装入诸如数码相机，电子书籍，全球定位系统，蜂窝电话之类的手持式装置中。Edwards等的美国专利申请“INTERCHANGEABLE CARTRIDGE DATA STORAGE SYSTEMFOR DEVICES PERFORMING DIVERSE FUNCTIONS”(序列号08/746085，申请日1996年11月6日)描述了这种迷你盒式盘，微型驱动器及手持式装置。该申请作为参考包含于此。
随着盘存储产品变得越来越小，需要物理尺寸更薄的盒式盘标志。在盒式盘标记和光学传感装置之间的距离很小(例如1毫米)的非常薄的盘驱动器中，利用位于漫反散器或镜面反射器上方的回射器得到的内在反射增益机构不再存在。全息定向光控制是可行的，但是由于工作距离很小，就这种方法来说，驱动器的假接合能力被显著增大。
在把盒式盘插入数据存储装置之后，但是在把读/写磁头放置在记录介质上之前，识别盒式盘类型的能力具有很重要的意义和实用性。这种实用性主要来自于检测向下介质兼容数据存储驱动器中，不同容量或不同代的数据存储盒式盘之间的差别的能力。这种识别能力便于进行特定于驱动器/介质的调节，例如介质旋转速率，数据通道速率，用于初始寻道的Z磁道的定位等等，或者甚至可在驱动器中进行机械调节，例如新的故障停止位置(crash stop locations)的有效接合。盘驱动器在旋转插入其中的数据存储盒式盘，并使之接合读/写部件之前，预先确定插入其中的数据存储盒式盘的类型/代别的能力，还为驱动器系统设计人员提供了新的跨平台可交换性的可能性。
如同上面提及的Edwards等的申请中提及的“卡式”盒式盘提供了，例如在迷你盒式盘和个人计算机盘之间的跨驱动器平台兼容性。在旋转“卡式”盘并加载磁头之间，识别出“卡式”盘被装入驱动器中的能力是必需的。和旋转速度调节相反，必须在加载读/写磁头之前，确定Z磁道定位信息，数据通道速率和故障停止/ID和OD数据磁道定位信息。
与反射自任意反射性物质的LED光的检测相关的另一问题是LED输出中发光亮点或结构的产生，这常常会导致盒式盘标志的不均匀照明。反射性盒式盘标志还会褪色，擦伤或者被弄脏。这些因素结合起来使检测的光信号的幅值变化极大。
最近，在各个行业中，例如在销售领域中，已借助条形码，把荧光体应用于货物的控制，并且，条形码被印于各种预付卡和通行卡上，这些条形码由诸如扫描器之类的光学阅读设备读取，以便执行要求的操作。另外，还试图把防伪装置应用于信用卡及预付卡，或者用于检测假卡。例如，借助胶印，或者通过使用色带，利用含有荧光体的油墨，印刷诸如条形码之类的标志，从而形成隐藏的图象标志。利用半导体激光束照射隐藏的图象标志，激发荧光体，荧光体发出的光由光学阅读设备接收，以便读取条形码信息。这些技术使用来自于发光源的内容或光谱移动进行识别。
虽然检测并识别数据存储盒式盘的技术得到很好的发展，但是在该技术领域中仍然存在一些问题，尤其是当盒式盘标记和光学传感装置之间的距离约为1-15毫米时更是如此。于是，需要一种在变化的增益和标志间距的情况下，可靠地检测并区别数据存储盒式盘的标记。
在重要的是确保只存在兼容装置的情况下，识别方案中可使用发出信号的天色物质，例如荧光体。发出的信号通常相当微弱，一般被放大或被增大，以便稳定地执行识别方案。识别率(即需要的信号和不需要的信号的比值)量化系统工作的稳定性。放大信号并不增大识别率，因为所有的信号被放大相同的倍数。于是，增大发光物质的输出是增大识别率或者系统的稳定性的优选途径。增大光发射的其它方法包括增大存在的物质的数量和增大光源/能量源的强度。由于部件的增多及材料费用的增大，这些备选方案并不理想。
本发明的目的是在不增大存在的物质的数量或增大光源强度的情况下，增大光源和发光物质之间的能量传输的效率和/或增大传感器检测的发射数量。
本发明的目的在于一种用于数据存储驱动器的盒式盘，它具有在发光波长下发光的发光源及确定盒式盘是否适于供所述驱动器使用的发光检测器，它包括：外壳；外壳中的数据存储介质；及外壳上的标志，标志是潜在发光物质，所述标志接收来自于发光源的辐射，并向检测辐射的检测器发出具有初始强度值的辐射，从而识别盒式盘是否适于供所述驱动器使用。根据本发明，通过在发光物质和外壳之间施加一层反射物质或涂层，增大检测的辐射的强度。反射面具有在充电光波长及发射光波长下的反射率。如果未被发光物质吸收，则充电光线在反射面反射，并获得再次被发光物质吸收的机会。远离传感器(检测器)的发光物质发出的光线可被反射面反射给传感器。根据本发明的另一方面，反射面可包含在外壳本身内。根据本发明的另一方面，反射物质可沿着标记基体的边缘。根据本发明的另一方面，当检测器检测发光物质的输出时，还可通过把发光物质放置在朝着检测器聚焦的凹陷面上，增大发光物质的输出。
结合附图，参考本发明的下述详细说明，本发明的前述及其它方面将是显而易见的。
图1表示了本发明的例证数据存储盒式盘；
图2表示了使用了本发明的一种装置的透视图；
图3A是根据本发明的标记的例证潜在发光输出光谱；
图3B是根据本发明的例证标记物质的例证衰减率；
图3C是根据本发明的标记的例证衰减图；
图4A和4B分别是本发明的一个例证实施例的平面图和横截面图；
图5是根据本发明的例证系统的方框图；
图6表示了本发明的具有凹陷反射面的另一例证实施例的横截面。
本发明的目的在于一种用于识别和区别已插入盘驱动器中的数据存储盒式盘(下面也称为盒式盘)的类型的潜在发光标志(下面也称为标记)。本发明提供一种光学检测机构，从而可以几乎肯定地确定插入的物体是适当的盒式盘。这种标记系统是关于盘驱动器的恰当盒式盘插入的高效判别，并且还可用于防止在盘驱动器中容易地复制和使用未经批准的软件副本。实现这种软件保护的一种手段是使潜在发光标记单独地或者与存储介质上的数据一起构成一种密钥机构，为了使用该软件，需要把该密钥机构插入数据存储驱动器中。应注意的是这里使用的术语“发光”包括，但不局限于，包括紫外线(UV)，可视光和近红外线的光线的发光和光谱。
图1和2表示了盒式盘和本发明适用的盘驱动器。在同时待审的申请“INTERCHANGEABLE CARTRIDGE DATA STORAGESYSTEM FOR DEVICES PERFORMING DIVERSE FUNCTIONS”(序列号08/746085，申请日1996年11月6日)(代理人档案号IOM-9319)中描述了这种盒式盘和驱动器，该申请作为参考包含于此。
盒式盘10包括外壳12和盘形状的记录介质14，记录介质14被固定在可旋转地安装在外壳12中的轴毂16上，外壳12是本发明的标志的基底或基体。外壳12的底壳上的开口形成通向盘轴毂16的入口。盒式盘10的前外缘18中的磁头进出开口形成盘驱动器的记录磁头通向盘的记录面的入口。
潜在发光标志，或标记20被布置在将由盘驱动器中的检测器检测的盒式盘10上。
图2表示了具有安放图1的盒式盘10的盘驱动器24的膝上型计算机22。驱动器24可以是在美国专利5638228中确定的美国专利中公开并请求的Iomega ZIPTM驱动器。
盒式盘10上的潜在发光标志20最好很薄，以便盒式盘与薄形驱动器相配合。虽然根据本发明，可使用表现出潜在发光性能或特性的任意物质，不过在本发明的优选实施例中使用的是磷光物质。这种类型的物质通常被用于检测红外辐射。
本发明的目的在于一种潜在发光标记，最好是磷光性的发光标记，它可以不干胶贴纸的形式附着于数据存储盒式盘上，或者印制到数据存储盒式盘中，或者借助诸如可UV固化的环氧树脂之类的胶粘化合物中的悬浮体涂覆到数据存储盒式盘上。在具有授权的软件副本的每个盒式盘上，存在一个最好涂覆磷光发光物质的标记和完全无源的光反射器，该物质用于识别盒式盘的类型或代别，并把该盒式盘和其它类型的盒式盘区分开。
在照明磷光标记的光源，最好是LED被关闭之后，磷光标记中使用的荧光体物质在一段时间内发出荧光。LED在激发波长下照射该标记，从该标记发出的光的波长偏离激发波长。该波长可比激发波长短，也可比激发波长长。如上所述，源于标记的光发射被称为磷光现象。图3A中表示了根据本发明的标记的例证潜在发光输出光谱。输出光谱是构成标记的物质的特征。可如下所述监测在至少一个波长(例如约680纳米)下发出的照明(光线)的强度，以便测量衰减时间。
最好利用接近于单一波长(例如，680纳米)的光线激发潜在发光物质。潜在发光物质发出的潜在发光的波长可为单一波长，或者为一个波长范围(例如在约680-800纳米之间)下。在后一种情况下，用于确定衰减周期(下面也称为衰减时间或时间常数)的信号被测量为传感器检测的波长范围的总计。
在被光源照射之后，标记将按照输出光谱，在一段时间内发光。发光范围的衰减时间从几亚微秒到几分钟不等，最好约为50微秒-3000微秒，取决于发磷光物质及监测的波长。用于确定标记的衰减时间常数是潜在发光衰减到其初始值的几分之一，或者某一百分率，例如37％时所需的时间。根据一个优选实施例，发光衰减采取e-t/(T/X)的形式，这里T是预定衰减量的衰减时间常数，X是最好约为0.36-2.3的预定常数，t是自关闭充电LED时经过的时间，或者衰减信号水平从第一预定幅值或强度水平开始通过固定并且预定的较低第二水平所需的过程时间，所述第二水平最好是低于第一幅值水平的预定百分率，不过也可是低于初始值的预定百分率。例如，对于约30％的初始潜在发光衰减来说，X约为0.36。图3B以光电晶体管电流与标记的衰减时间的关系图的形式，图解说明了三种不同的例证标记物质A,B和C的这种衰减。如下所述，光电晶体管或光电二极管是用于检测标记发出的光的优选检测器。
图3C表示了根据本发明的标记的例证衰减图。相对于预定的波长测量强度。当标记被LED光源照射(充电)时，标记开始发光，由线A表示。在时间t0,LED光源被关闭，并且之后标记从例如约4.0伏的初始峰值到基本上接近于0伏的低值，发出潜在照明。在两个或多个门限之间，例如在初始值的90％和10％之间测量衰减时间；即，约3.6伏和0.4伏之间的时间，或者t2-t1。从初始的3.6伏门限水平到0.4伏门限水平的衰减举例说明了测得约89％衰减时间(100*(3.6-0.4)/3.6)的实施例。把测得的衰减时间与预定的衰减时间比较，以确定已插入盘驱动器中的数据存储盒式盘是否适于供该盘驱动器使用。如果是，随后盘驱动器的读/写磁头能够毫无损害危险地接合盘。此外，可以特定类型或特定代别的形式识别数据存储盒式盘，盘驱动器可据此接合数据存储盒式盘。虽然优选实施例的目的在于指数衰减的潜在发光物质，不过非指数光学衰减的潜在发光物质也可和本发明一起使用。
在一个优选实施例中，系统测量两对门限之间的潜在发光时间，以便确保更高的鉴定和确认精度，并消除模仿指数衰减的线性响应。每对门限最好是强度方面相同的降低百分率。在一个例子中，第一对门限为90％和60％，或者潜在发光强度从90％降低到60％所需的时间，这是强度方面33％或三分之一的降低。第二对例证门限是60％和40％，这也是强度方面33％或三分之一的降低。记录第一和第二门限之间的发光衰减的时间，以及第二和第三门限之间的发光衰减的时间。发光强度在第一组门限之间降低所花的时间应近似等于发光强度在第二组门限之间降低所花的时间，因为在这两组门限之间，强度方面的降低百分率相同。在指数衰减的情况下，时间近似相等。如果这两个时间近似相等，则认为检测的光线正从具有与可靠标记相类似的衰减时间的某物发出。为了进一步确认，可把该时间与预定的时间进行比较，以便进一步确保该标记可靠或者有效。这样，提供了一种用于验证被测量的衰减速率确实是指数形式，而不是线性形式的方法。
标记可以是与盒式盘相适合的任意尺寸或形状，厚度，或者如果印刷的话，油墨厚度最好小于约0.5毫米，厚度公差约为±0.05毫米。图4A表示了用于盒式盘的标记的优选物理尺寸，A约等于1.2厘米，B约等于0.9厘米，C约等于1.0厘米。图4A中图解说明的标记的薄层公差约为±0.13毫米。图4B表示了布置在标志20的发光物质和盒式盘的外壳12之间的反射面13的分解透视图。如果未被标志20吸收，则充电光线22在反射面13反射，并获得再次被标志20的发光物质吸收的机会，从而增大标志的发光材料的充电。
根据本发明，远离传感器或检测器的发光物质20发出的光线21被反射面13反射给传感器13，增大检测器检测的发出光线的数量。
在一个例证实施例中，盒式盘的外壳12包含有反射面13，并由白色ABS塑料制成，从而减轻对于把单独的反射涂层13涂覆到盒式盘的外壳12上的需要。
最好，反射面13是在标志20和其基底或基体(例如，盒式盘的外壳12)之间施加的反射物质或涂层。反射面反射通过标记20或者自标志20反射回的能量，而不对任何微粒充电。反射面13把光线导引回标志20，以便从背面对其发光物质充电。反射面13还反射起源于标志20的背面的任意辐射21，并将其引回传感器。
在图6中图解说明的一个例证实施例中，反射面13凹陷，以便更好地把光线22引回标志20的发光物质，并且更好地把起源于标志20的背面或侧面的任意辐射反射给传感器。
图5表示了根据本发明的例证系统的方框图。光源34，最好是LED照明潜在发光标记或标志20，并且随后被关闭。LED34由LED开关和限流电子器件40和向电子器件40发送脉冲命令的微处理器44驱动。标记20在特定的波长下发出具有初始强度值的光照，该光照由检测器36，最好是光电晶体管或光电二极管检测。在开始测量来自于标记的特定波长下的潜在发光之前，在关闭LED之后，检测器36最好等待预定的时间，例如约10微秒。增益级42对光电晶体管或光电二极管36的输出施加增益，最好是100X的增益。增益级42的输出被提供给比较器46，比较器46把发出的光照与门限Vth进行比较。比较结果被提供给微处理器，微处理器测量计时，确定衰减速率或时间，并如上所述识别确认盒式盘。部件48含有可选的过滤器。
更具体地说，当把数据存储盒式盘插入盘驱动器时，光源34，最好是LED发出强的短脉冲光。发出的光可以是一个脉冲或者是一组连续的脉冲。此外，在另一个例证实施例中，检测电路利用光源光学泵激磷光标记，并测量和比较驱动信号和衰减光照之间的相位差。这提供了衰减时间常数的测量。
LED能够在短时期内处理大电流电涌，从而产生明亮的闪光。输出的LED光照明潜在发光标记20，从而激发当其衰减到较低的能量水平时发光的原子或离子。在关闭LED34之后，优选的潜在发光标记20中使用的荧光型物质在一段时间内发出荧光。光子传感器36位于LED34的附近。传感器36最初由标记20发出的光线使之饱和，最好显著高于高的检测门限水平，以便适应组件寿命和制造公差的需要(即不会显著影响装置的性能)。一旦关闭LED34，则盘驱动器微处理器44或功能类似的系统监测光子传感器36的输出，并且在一个例证实施例中确定潜在发光或磷光下降穿过两个预定的门限所需的衰减时间，从而确定所需的衰减速率。驱动器微处理器44测得的衰减时间提供这样的信息，驱动器根据该信息，可确定插入的盒式盘的代别或类型。注意备选实施例根据潜在发光或者磷光降低到预定的门限下，或者下降穿过诸如两组两个预定门限之类的多个门限所需的时间，确定用于识别盒式盘的衰减速率。
门限最好是预定的固定值，不过应理解微处理器可测量潜在发光的初始强度值，并根据该初始值，确定门限及预期的衰减时间。此外，门限可以是单独确定的固定强度值(例如约3.0伏和约1.0伏)，而不是根据初始值的百分率或任意其它门限确定的。
上面已表示了具体的实施例，并描述了可做出的各种修改。于是，附加的权利要求意图覆盖在本发明的精神和范围内的所有实施例。
Claims (17)
1．一种用于数据存储驱动器的盒式盘，它具有在发光波长下发光的发光源及确定盒式盘是否适于供所述驱动器使用的发光检测器，它包括：
外壳；
所述外壳中的数据存储介质；
所述外壳上的标志，所述标志接收来自于所述发光源的辐射，并向所述检测器发出具有初始强度值的辐射，从而识别所述盒式盘是否适于供所述驱动器使用；及
布置在所述标志和所述外壳之间的反射面，所述反射面增大由所述检测器检测的所述辐射的强度。
2．按照权利要求1所述的盒式盘，其中所述外壳包含发光反射塑料，并包含所述反射面。
3．按照权利要求2所述的盒式盘，其中所述外壳包含白色的ABS塑料。
4．按照权利要求1所述的盒式盘，其中所述反射面具有显著凹陷的形状。
5．按照权利要求4所述的盒式盘，其中所述潜在发光物质被布置在所述反射面的所述显著凹陷的形状的内部。
6．按照权利要求1所述的盒式盘，其中所述标志具有在约450纳米-1050纳米范围内的潜在发光波长谱。
7．按照权利要求6所述的盒式盘，其中所述标志具有在约680纳米-800纳米范围内的潜在发光波长谱。
8．按照权利要求6所述的盒式盘，其中所述辐射波长在所述潜在发光波长谱之外。
9．按照权利要求1所述的盒式盘，其中所述潜在发光物质包括磷光物质。
10．按照权利要求1所述的盒式盘，其中所述潜在发光物质具有用于识别所述盒式盘的衰减时间。
11．按照权利要求10所述的盒式盘，其中所述衰减时间约为50微秒-3000微秒。
12．按照权利要求10所述的盒式盘，其中所述衰减时间是来自于所述标志的所述辐射衰减到所述初始强度值的预定百分率的时间量。
13．按照权利要求10所述的盒式盘，其中所述衰减时间是来自于所述标志的所述辐射从所述初始强度值的第一预定百分率衰减到所述初始强度值的第二预定百分率所需的时间量。
14．按照权利要求10所述的盒式盘，其中所述衰减时间是来自于所述标志的所述辐射从第一强度值衰减到所述初始强度值的预定百分率所需的时间量。
15．按照权利要求1所述的盒式盘，其中来自所述标志的所述辐射具有呈指数衰减形式和呈多个不同加权的指数衰减之和的形式之一衰减的强度。
16．按照权利要求15所述的盒式盘，其中所述辐射的所述强度按照e-(t/(T/X))衰减，这里T是预定衰减量的衰减时间常数，X是预定常数，t是自所述辐射源停止提供所述辐射时经过的时间。
17．一种用于数据存储驱动器的盒式盘，它具有在发光波长下发光的发光源及确定盒式盘是否适于供所述驱动器使用的发光检测器，它包括：
外壳；
所述外壳中的数据存储介质；
所述外壳上的标志，所述标志接收来自于所述发光源的辐射，并向所述检测器发出具有足够强度值的辐射，以进行检测并识别所述盒式盘是否适于供所述驱动器使用的；及
布置在所述标志和所述外壳之间的反射面，所述反射面把来自于所述发光源的辐射改向到所述标志，并把从所述标志发出的辐射导引至所述检测器，从而增大由所述检测器检测的所述辐射的强度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |