Holografie en holografische opslagmedia Een quick scan in het kader van het Fotonica-evenement 2008

Transcriptie

1 Holografie en holografische opslagmedia Een quick scan in het kader van het Fotonica-evenement 2008

2 Auteur: Drs. M. (Marcel) Seip 2 FOTONICA

3 Samenvatting Door Octrooicentrum Nederland is voor het Fotonica evenement 2008 een quick scan gemaakt van octrooiaanvragen in de holografie. Dit deelgebied binnen de fotonica kent sinds 2000 een grote opleving van het aantal octrooiaanvragen omdat eind jaren negentig technieken zijn ontwikkeld die het handzame gebruik van holografische opslagmedia mogelijk maken. Daarom zijn naast de octrooiaanvragen binnen de holografie in zijn geheel de octrooiaanvragen met betrekking tot holografische data-opslag afzonderlijk behandeld. Het aantal octrooiaanvragen in de holografie als geheel groeide van bijna 50 aanvragen bij het Europees Octrooibureau (EOB) of bij de World Intellectual Property Organization (WIPO) in 1990 tot 160 in Ruim een derde van de aanvragen is afkomstig uit de Verenigde Staten. Japan en de EU15 volgen de Verenigde Staten op de voet en zijn beide goed voor rond de 30% van de aanvragen. De rest is voornamelijk afkomstig uit Zuid-Korea (4%). Nederland zorgt voor iets meer dan 2% van de octrooiaanvragen op dit gebied in de periode Waren er in de jaren negentig van de vorige eeuw gemiddeld een stuk of 5 octrooiaanvragen met betrekking tot holografische dataopslag per jaar. In de periode waren dit er gemiddeld jaarlijks al 73. Deze aanvragen komen voornamelijk van Japanse bedrijven. Zij voeren dan ook de toon als het gaat om holografische data-opslag. Sinds de doorbraak eind jaren negentig is in Nederland ook Philips actief in dit gebied met in totaal 20 octrooiaanvragen via het EOB of de WIPO. Philips is het enige Nederlandse bedrijf dat zich bezighoudt met holografische opslag. Binnen de holografie in zijn geheel zijn er ook nog andere kleine Nederlandse octrooiaanvragers zoals STW (Stichting Technische Wetenschappen). FOTONICA 3

4 4 FOTONICA

5 Inhoudsopgave Samenvatting 3 Inhoudsopgave 5 Inleiding 7 1. Holografie Methodiek IPC-afbakening 8 2. Holografie; ontwikkeling van het aantal octrooiaanvragen Ontwikkeling in de tijd Bedrijven Conclusies Holografie en octrooiaanvragen Wat is de herkomst van de octrooiaanvragen op het gebied van holografie? Welke rol speelt de BV Nederland? 13 Bijlagen Literatuurverwijzingen Gebruikte afkortingen 14 FOTONICA 5

6 6 FOTONICA

7 Inleiding Holografie is een onderdeel van fotonica. Holografie is een manier om een driedimensionale afbeelding van een object te maken, met gebruik van een plat vlak in de vorm van een fotografische film, of een ingegraveerde structuur. Holografie en hologrammen krijgen steeds meer toepassingen. Hologrammen worden veelvuldig toegepast om de echtheid van een object te waarborgen. Zo komen hologrammen voor op bankpasjes, bankbiljetten, softwareverpakkingen enz. Deze methode wordt toegepast omdat het namaken van een hologram een moeilijke aangelegenheid is. Daarnaast worden hologrammen gebruikt voor holografische interferometrie. Dit is een meetmethode waarbij het holografische beeld interfereert met het licht dat door het, nog in de opstelling aanwezige, fysieke object wordt weerkaatst. De holografie kent een opleving omdat het principe van de holografie wordt gebruikt voor een nieuwe optische opslagtechnologie voor grote hoeveelheden data. In tegenstelling tot de klassieke optische media (CD, DVD) wordt de data niet opgeslagen in de vorm van putjes in het opslagmedium, maar als hologrammen die meer data bevatten, en de volledige diepte van het opslagmedium gebruiken. Hierdoor kan een hoge opslagdichtheid worden bereikt. Dit medium moet zich nog een plaats veroveren tussen de gevestigde media zoals CD-rom en DVD. Het is dan ook een mogelijke opvolger van de gewone DVD. HVD gebruikt een technologie genoemd 'collineaire holografie'. Hierin worden twee laserstralen, één blauwgroen en één rood, in één enkele straal gebundeld. De rol van de blauwgroene laser is de gegevens te lezen die in de vorm van de randen van de laserinterferentie van de holografische laag worden gecodeerd over de bovenkant, terwijl de rode laser het doel van een verwijzingsstraal en ook dient om servoinfo van de aluminiumlaag - als in normale CDs - dichtbij de bodem van de schijf te lezen. De volledige diepte van het opslagmedium wordt dus gebruikt waardoor hoge opslagdichtheden kunnen worden bereikt. Volgens de opgegeven specificaties zal, wanneer geproduceerd in volledige schaal, een HVD een opslagcapaciteit van 3,9 TeraByte ( GB) en een snelheid voor de gegevensoverdracht van 1 GB/s hebben. Hoewel de mogelijkheid om holografische technieken te gebruiken voor data-opslag reeds lange tijd werden bestudeerd kwam de ontwikkeling van de holografische disk pas eind jaren negentig van de vorige eeuw in een stroomversnelling door ontwikkelingen die het handzame gebruik van holografische disks mogelijk maakten. Hierdoor kwamen er mogelijkheden om het product ook geschikt te maken voor de consument. Sindsdien hebben, vooral in Japan, grote multinationale bedrijven de krachten gebundeld om een standaard voor holografische data-opslag op de markt te brengen, de Holographic Versatile Disc (HVD). FOTONICA 7

8 1. Holografie 1.1 METHODIEK Om de verzamelde octrooi-informatie op een juiste wijze te kunnen interpreteren, moet deze volledig, betrouwbaar en consistent zijn. Octrooiaanvragen die via het Europees Octrooibureau (EOB) of via de World Intellectual Property Organization (WIPO) zijn gelopen, voldoen aan deze voorwaarden. Van octrooien die de zogenaamde Europese route (via het EOB) of de PCT-route (via de WIPO) hebben gevolgd wordt aangenomen dat zij in potentie van grotere economische waarde zijn dan octrooien die slechts in één afzonderlijk land zijn aangevraagd. Om deze reden is er voor gekozen om voornamelijk octrooien te beschouwen die één van de twee genoemde internationale routes hebben gevolgd. Voor het traceren van de octrooien op het gebied van holografie is gebruik gemaakt van de bij het EOB in gebruik zijnde ECLA classificatie. De ECLA heeft op andere classificatiesystemen voor, dat zij regelmatig wordt herzien. Hierdoor kunnen nieuwe technologieën, bijvoorbeeld technologieën voortkomend uit de holografische data-opslag, systematisch worden toegevoegd en kan de indeling worden aangepast aan ontwikkelingen. Om het te gebruiken tijdvenster te bepalen is gekeken naar factoren die vertragend werken op het beschikbaar komen van de benodigde octrooigegevens. Van octrooien die na 2005 zijn aangevraagd is het niet zeker of de gegevens in de databases zijn opgenomen. In dit onderzoek zijn om die reden alleen octrooipublicaties, waarvan de aanvraag gedaan is in de periode , meegenomen. 1.2 IPC-AFBAKENING Er is zowel gekeken naar het totaalgebied van de holografie als naar de aanvragen met betrekking tot holografische data-opslag. De gebieden zijn als volgt afgebakend: Holografie totaal: zoekopdracht: hologr+/al and (g03h+/ic/ec or g02b5/32/ic/ec or g02b27+/ic/ec or g11b7/0065/ic/ec or g02f3/00+/ic/ec or g06e3/00+/ic/ec) Holografische data-opslag: zoekopdracht: hologr+/al and g11b7/0065/ic/ec In onderstaande tabel zijn de gebruikte IPC-categorieën gedefinieerd. Beschrijving Hologrammen die worden gebruikt als optische elementen Andere optische systemen; Andere optische apparatuur Optische logische elementen Holografische processen of apparatuur Inrichtingen voor het verwerken van analoge of hybride gegevens Opnemen, reproduceren of wissen door gebruik te maken van optische interferentiepatronen, bijv. hologrammen Tabel 1 Gebruikte IPC-codes met betrekking tot holografie IPC-klasse G02B5/32 G02B27 G02F3/00 G03H G06E3/00 G11B7/ FOTONICA

9 2. Holografie; ontwikkeling van het aantal octrooiaanvragen Figuur 1 Octrooiaanvragen (EP+WO) 200 holografie (EP+WO) In dit hoofdstuk wordt eerst de ontwikkeling in de tijd van octrooiaanvragen behandeld. Vervolgens wordt gekeken naar de herkomst van octrooiaanvragen en de ontwikkeling van het totaalgebied van de holografie en het deelgebied betreffende de holografische data-opslag. 2.1 ONTWIKKELING IN DE TIJD aantal octrooiaanvragen Totaal holografie holografische disk Sinds 1990 zijn er wereldwijd bijna 1500 octrooiaanvragen met betrekking tot holografie binnen de ingediend bij het EOB of de WIPO. In Figuur 1 is de ontwikkeling in de tijd, zowel voor holografie in zijn geheel als voor de holografische opslag van data ( holografische disk ), weergegeven. In deze figuur is voor de ontwikkeling van het aantal octrooiaanvragen in het totaalgebied ook een trendlijn weergegeven. Ondanks het grillige verloop is er een sterke groei zichtbaar. Sinds 2000 is dit voornamelijk te wijten aan de groei van het aantal aanvragen met betrekking tot holografische dataopslag. Daarnaast is er een sterke groei in de aanvragen met betrekking tot holografische processen en/of apparatuur in het algemeen. Een deel van deze aanvragen heeft ook betrekking op holografische data-opslag en -weergave. Figuur 2 Aandeel holografische data-opslag ten opzichte van het totaal aantal octrooiaanvragen in de holografie. aandeel 60% 40% 20% 0% Aandeel holografische data-opslag ten opzichte van totaal holografie In Figuur 2 is het aandeel weergegeven van de octrooiaanvragen met betrekking tot holografische data-opslag ten opzichte van het totaal aantal aanvragen met betrekking tot holografie. Vanaf 2003 ligt het aandeel van de holografische data-opslag zelfs rond de 50 procent. Rond het jaar 2000 zijn door het bedrijf Optware met als belangrijkste uitvinder Hideyoshi Horimai een aantal octrooien aangevraagd die de ontwikkeling van de holografische disk voor het publiek in een stroomversnelling hebben gebracht. FOTONICA 9

10 aantal octrooiaanvragen aantal octrooiaanvragen Figuur 3 15-jaar octrooiaanvragen holografie (EP+WO) grotere landen + Nederland holografie totaal Totaal EU15 JP US NL Figuur 4 15-jaar ontwikkeling octrooiaanvragen holografische data-opslag (EP+WO) grotere landen + Nederland holografische data-opslag Totaal EU15 JP US NL Hideyoshi Horimai geldt dan ook in belangrijke mate als uitvinder van de HVD [1]. Daarna is een groot aantal Japanse bedrijven gaan samenwerken om een standaard voor HVD op de markt te brengen. Dit kunnen we terugzien wanneer we kijken naar de verdeling van de octrooiaanvragen over verschillende landen. Voor de grotere landen (inclusief de EU15) is de ontwikkeling van het aantal aanvragen ingediend bij het EOB (EP-route) en bij de WIPO (PCT-route) voor de periode in Figuur 3 weergegeven. Ook Nederland is meegenomen. We zien dat na 2002 Japan de koppositie inneemt ten koste van de Verenigde Staten en de EU15. Ook in Europa is er de laatst paar jaren weer een stijging van het aantal octrooiaanvragen te zien. Dit komt omdat Europese bedrijven als Philips (Nederland) ook interesse gaan tonen voor de toepassingen van holografie. Amerikaanse bedrijven daarentegen tonen de afgelopen jaren weinig interesse met betrekking tot de holografie. Binnen Europa zijn vooral Duitsland en het Verenigd koninkrijk actief op het gebied van holografie. Zij zorgen samen voor bijna tweederde van de octrooiaanvragen in Europa op dit gebied. We zien in Figuur 4 dat de octrooiaanvragen uit Japan met betrekking tot de holografische dataopslag de laatste 5 jaren explosief zijn gegroeid. In Europa stijgt het aantal aanvragen ook, vooral dankzij de aanvragen van Philips op dit gebied. In 2003 is binnen Europa alleen Philips actief in dit gebied. Ook in 2004 en 2005 zijn circa 50 procent van de octrooiaanvragen binnen Europa in dit gebied afkomstig van Philips. De Verenigde Staten laten echter een dalende trend zien. Amerikaanse bedrijven tonen weinig interesse in holografische data-opslag. 10 FOTONICA

11 2.2 BEDRIJVEN In deze paragraaf wordt per deelgebied gekeken welke bedrijven en instellingen nationaal en Internationaal de meeste octrooien aanvragen met betrekking tot holografie en holografische dataopslag. Holografie totaal Aanvrager Land Totaal Dainippon Printing Co Ltd JP 55 Digilens Inc US 46 Pioneer Corp JP 41 Tdk Corp JP 40 Sony Corp JP, US 33 Koninklijke Philips Electronics NV DE, NL 32 Fuji Photo Film Co Ltd JP 30 Daewoo Electronics Corp KR 29 Thomson Csf FR, US 29 Fujitsu Ltd DE, JP 28 Hughes Aircraft Co US 24 Matsushita Electric Ind Co Ltd AT, JP 22 Samsung Co Ltd KR 20 Alps Electric Co Ltd JP 16 Du Pont US 16 Uni Cambridge Tech GB 16 Aprilis Inc US 14 Inphase Technologies Inc US 14 Lucent Technologies Inc US 13 Holographic Imaging Inc US 12 HSM GmbH DE 12 Optware Corp JP 12 Ut Battelle Inc US 12 Daimler Chrysler DE 11 Polaroid Corp US 11 Smart Holograms Ltd GB 11 Tesa Scribos GmbH DE 11 Eml Europ Media Lab GmbH DE 10 Hamamatsu Photonics JP 10 Novartis Ag AT, CH 10 Seereal Technologies GmbH DE 10 Tesa AG DE 10 Tabel 2 Rol van internationale bedrijven op het gebied van holografie Ook hier zien we dat holografie met name een Japanse aangelegenheid is. Philips bezet de zesde plek. Bij Philips zijn ook de aanvragen van buitenlandse vestigingen van Philips meegenomen. Aanvrager Totaal Koninklijke Philips Electronics NV 30 DAHT Foundation 1 DPI - Stichting Dutch Polymer Inst 1 Stichting Technische Wetenschappen (STW) 1 Tabel 3 Rol van Nederlandse bedrijven op het gebied van holografie. In Nederland zijn er slechts weinig spelers naast Philips op dit gebied. FOTONICA 11

12 Holografische data-opslag Aanvrager Land Totaal Pioneer Corp JP 35 Tdk Corp JP 32 Daewoo Electronics Corp KR 29 Koninklijke Philips Electronics NV NL 20 Fuji Photo Film Co Ltd JP 19 Alps Electric Co Ltd JP 14 Optware Corp JP 12 Inphase Technologies Inc US 11 Aprilis Inc US 10 Samsung Co Ltd KR 10 Fujitsu Ltd JP 8 Sony Corp JP 8 Ge Company US 7 Matsushita Electric Ind Co Ltd JP 7 Thomson CSF FR 7 Lucent Technologies Inc US 6 Imation Corp US 5 Nippon Telegraph & Telephone JP 5 Optilink AB SE 5 Tabel 4 Rol van internationale bedrijven op het gebied van holografische data-opslag. In Japan is een samenwerkingsverband tussen bedrijven opgericht om tot een standaard voor HVD te komen. Deelnemers aan dit verband zijn onder andere: Alps Electric Corporation Ltd., Dainippon, Fuji Photo Film Company Ltd. en Optware Corporation. Deze bedrijven zien we ook terug als de belangrijkste internationale octrooiaanvragers op dit gebied. Philips staat hier op de vierde plaats. Binnen Nederland is alleen Philips in dit gebied actief. 12 FOTONICA

13 3. Conclusies 3.1 HOLOGRAFIE EN OCTROOIAANVRAGEN In 15 jaar tijd is het aantal octrooiaanvragen in de holografie bijna verviervoudigd. Dit komt vooral door de ontwikkelingen met betrekking tot de holografische opslag van data. Dit deelgebied is in een paar jaar tijd explosief gegroeid. 3.2 WAT IS DE HERKOMST VAN DE OCTROOIAANVRAGEN OP HET GEBIED VAN HOLOGRAFIE? Japan staat op de eerste plaats op het gebied van holografie. Dit komt vooral doordat grote Japanse bedrijven zeer actief bezig zijn de holografische disk te ontwikkelen. 3.3 WELKE ROL SPEELT DE BV NEDERLAND? Vanaf 2003 zijn er ieder jaar 6 à 7 octrooiaanvragen van Philips in de holografie. Hiermee is Philips in korte tijd een belangrijke internationale speler geworden. Andere Nederlandse inbreng is er nauwelijks. FOTONICA 13

14 Bijlagen 1. LITERATUURVERWIJZINGEN [1] Nature Photonics 1, (2007), The drive for holography 2. GEBRUIKTE AFKORTINGEN Afkorting Verklaring ECLA EOB EP EP-route PCT PCT-route USPTO WIPO WO European CLAssification system. Classificatie systeem dat door het EOB wordt gebruikt om octrooiaanvragen te classificeren. Europees Octrooi Bureau, een regionaal bureau dat de octrooiverlening afhandelt voor de landen aangesloten bij het Europees Octrooi Verdrag (EOV) Bij het EOB ingediende aanvragen krijgen een nummer EPxxxxxxx en worden daarom ook wel aangeduid EP-aanvragen. Route die octrooiaanvragen volgen die bij het EOB worden ingediend. Patent Cooperation Treaty, een verdrag waarbij een groot aantal landen is aangesloten. Octrooien kunnen bij de WIPO worden ingediend. Na indiening gaan de octrooien de regionale- of nationale fase in. Route die octrooiaanvragen volgen die via de WIPO onder het PCT-verdrag worden ingediend. United States Patents and Trademark Office, een organisatie voor registratie van IE in de Verenigde Staten. World Intellectual Property Organisation, onderdeel van de Verenigde Naties, gevestigde in Génève, dat zich bezighoudt met IE. Aanvragen die worden ingediend via de PCT-route krijgen als nummer WOxxxxxx. Om die reden worden ze ook wel WO-aanvragen genoemd. 14 FOTONICA