CN1947178A - 信息载体及在读和/或写设备中定位该信息载体的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将通过光点周期阵列被读和/或写的信息载体(101)，所述信息载体(101)包括由一组基本数据区域定义的数据区域(105)，与所述光点周期阵列发生干涉以产生第一莫尔图形的第一周期结构(108)，以及与所述光点周期阵列发生干涉以产生第二莫尔图形的第二周期结构(109)，所述第二周期结构(109)与所述第一周期结构(108)垂直布置。本发明还涉及用于读和/或写所述信息载体(101)的设备。

Description

信息载体及在读和/或写设备中定位该信息载体的系统

技术领域

本发明涉及一种在读和/或写设备中定位信息载体的系统。

本发明还涉及所述信息载体。

本发明应用在光学数据存储领域。

背景技术

光学存储解决方案的使用现在广泛地用于内容分配，例如，在基于DVD(数字多功能光盘)标准的存储系统。光存储比硬盘或固态存储具有显著优势，原因在于信息载体复制容易且便宜。

然而，由于驱动中大量的移动元件，考虑这种操作过程中所述移动元件所需的稳定性，已知使用的光存储解决方案的应用对于在执行读/写操作时的冲击不够坚固。因此，光学存储解决方案不易且不能有效地用在易受冲击的应用中，例如在便携式装置中。

已经研发了新的光学存储解决方案。这些方案结合了光学存储使用便宜和可移动信息载体的优点，以及固态存储的信息载体是静态且其读取需要有限数量移动元件的优点。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于在读和/或写设备中相对于光点阵列精确定位信息载体的系统。

根据本发明的系统包括：

-光学元件，用于产生将应用于信息载体的光点周期阵列，

所述信息载体包括第一周期结构，用于与所述光点周期阵列发生干涉以产生第一莫尔图形；以及第二周期结构，用于与所述光点的周期阵列干涉以产生第二莫尔图形，所述第二周期结构与所述第一周期结构垂直放置，

-第一分析装置，用于根据所述第一和第二莫尔图形得出所述光点周期阵列和所述信息载体之间的空间位置，

-第一执行装置，基于根据所述空间位置得出的控制信号，调节所述信息载体相对于所述光点阵列的空间位置。

光点阵列应用到信息载体，以读取存储在数据区域上的数据。信息载体对应于透明或不透明基本数据区域的矩阵；光点阵列是规则的并定义了周期栅格。根据基本数据区域的透明状态，将光点传输或不传输到检测器，该检测器用于将接收的光学信号转换成多级数据(例如二进制、三进制...)。

所述信息载体包括置于数据区域两端的周期结构。当光点阵列干涉这些周期结构，则产生并检测到莫尔图形。在分析莫尔图形中，就可能正确测量与光点阵列位置相比的信息载体的空间位置，这是因为光点阵列和信息载体之间小的移位将导致莫尔图形的很大移位。这样可以从莫尔图形得出反映空间位置的控制信号，将该控制信号用作执行装置的输入信号，该执行装置用于相对于光点阵列调整信息载体的空间位置。这样就可将光点精确地定位在基本数据区域前，使得可以低错误率读取信息载体。

本发明还涉及通过光点周期阵列被读和/或写的信息载体，所述信息载体包括：

由一组基本数据区域定义的数据区域，

第一周期结构，用于干涉所述光点周期阵列以产生第一莫尔图形，

第二周期结构，用于干涉所述光点周期阵列以产生第二莫尔图形，所述第二周期结构与所述第一周期结构垂直放置。

周期结构产生的每个莫尔图形都用于得出信息载体与光点阵列位置相比的空间位置。

莫尔图形可以通过结构的印刷、胶合获得，产生适于内容分配的低本高效的解决方案。

下面将给出本发明的详细解释以及其它方面。

附图说明

现在将参考此后描述的实施例并结合附图解释本发明的特定方案，在附图中相同的部分或子步骤以相同的方式示出。

图1示出了根据本发明的系统，

图2示出了根据本发明的第一光学元件，

图3示出了根据本发明的第二光学元件，

图4示出了根据本发明的系统的详细视图，

图5示出了根据本发明的微单元扫描的原理，

图6示出了根据本发明的信息载体的扫描，

图7通过多个视角示出了根据本发明的信息载体的扫描，

图8示出了根据本发明的扫描的详细元件，

图9示出了根据本发明的第一信息载体，

图10通过第一实例示出了根据本发明的所述第一信息载体，

图11通过第二实例示出了根据本发明的所述第一信息载体，

图12示出了根据本发明的第二信息载体，

图13示出了根据本发明的第三信息载体，

图14通过第一实例示出了根据本发明的所述第三信息载体，

图15通过第二实例示出了根据本发明的所述第三信息载体，

图16示出了根据本发明的第四信息载体，

图17示出了根据本发明的第五信息载体，

图18通过第一实例示出了根据本发明的所述第五信息载体，

图19通过第二实例示出了根据本发明的所述第五信息载体，

图20示出了根据本发明的第六信息载体，

图21示出了根据本发明的控制环。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的系统的三维视图，该系统的目标在于产生反映读取设备中的信息载体101的空间位置的控制信号，以及基于所述控制信号调整所述空间位置。

该系统包括光学元件102，所述光学元件102用于产生将被扫描并应用到信息载体101的光点周期阵列103。以在信息载体上移动光点阵列的方式执行所述扫描。输入光束104应用于光学元件102的输入。输入光束104可以通过用于扩展输入激光束的波导(未示出)实现，或通过耦合的微激光器的二维阵列实现。

根据图2中所示的第一实施例，光学元件102对应于微透镜的二维阵列201，相干输入光束104应用于该阵列的输入。微透镜阵列与信息载体101平行放置并与之相隔一定距离，以便将光点聚焦在信息载体101的表面上。微透镜的数值孔径和性质决定了光点的大小。例如，可以使用数值孔径等于0.3的微透镜的二维阵列。

根据图3中所示的第二实施例，光学元件102对应于孔径的二维阵列301，相干输入光束104应用于该阵列的输入。例如该孔径对应于直径为1um或更小的圆孔。

该第二实施例中，采用塔尔波特效应(Talbot effect)通过孔径阵列产生光点阵列103，所述塔尔波特效应是如下工作的一种衍射现象。当大量的相同波长的相干光发射器(例如输入光束104)应用于具有周期衍射结构的物体(例如孔径阵列)时，在位于距离衍射结构可预知的距离z0处的平面处，衍射的光重新组合成发射器的相同图像。放置信息载体101的距离z0，称为塔尔波特距离。塔尔波特距离z0由关系式z0＝2.n.d²/λ给定，其中d是光发射器的周期性间隔，λ是输入光束的波长，n是传播空间的折射率。更具体而言，重新成像发生在距离发射器更远的其他距离z(m)处，该距离是塔尔波特距离z的倍数，使得z(m)＝2.n.m.d²/λ，其中m是整数。m＝1/2+整数，也发生这种重新成像，但这里图像移位了半个周期。对于m＝1/4+整数和m＝3/4+整数，这种重新成像也会发生，但图像具有两倍的频率，这意味着光点的周期相对于孔径阵列的周期被平分。

采用塔尔波特效应使得在距离孔径阵列相对大的距离处(几百μm，表示为z(m))产生高质量的光点阵列，而不需要光学透镜。这允许在孔径阵列和信息载体之间插入例如覆盖层，以防止信息载体被污染(例如灰尘、指纹等)。而且，这有利于执行，且与使用将光点应用于信息载体的微透镜阵列相比，使得可以以经济有效的方式增加光点密度。

返回图1，信息载体101包括数据区域105，用于以多级(例如二进制级或三进制级)存储编码的数据。数据区域105包括以阵列组织的相邻基本数据区域。例如以相邻的方块表示基本数据区域。例如，存储在基本数据区域105上的二进制数据的状态可以通过透明或不透明区域(即光吸收)表示。基本数据区域印刷在诸如玻璃或塑料的材料上。

光点应用到信息载体101的基本数据区域。如果光点应用于不透明基本数据区域，则没有输出光束穿过该信息载体。相反，如果光点应用于透明基本数据区域，光点穿过信息载体，并可以通过放置在信息载体101之上的检测器106检测。

在数据区域105的部分区域上应用并扫描每个光点。信息载体101的扫描以沿着x和y轴转移光点阵列103的方式执行。

检测器106特别用于检测其上应用了光点的基本数据区域的二进制值。为此，在平行平面中，检测器106包括与信息载体上的数据区域105相对的数据检测区域107。例如，检测器106由CMOS或CCD像素阵列制成。有利的是，检测器的一个像素用于检测一组基本数据，该组基本数据中的每个数据由单个光点相继读取。下文中将这种读取信息载体101上的数据的方法称为微单元扫描，此后将要进行描述。

图4示出了信息载体101的数据区域105以及检测器106的数据检测区域107的剖面详细视图。检测器106包括称为PX1-PX2-PX3的像素，为便于理解，示出的像素数目有限。具体而言，像素PX1用于检测存储在信息载体的数据区域A1上的数据，像素PX2用于检测存储在信息载体的数据区域A2上的数据，而像素PX3用于检测存储在信息载体的数据区域A3上的数据。每个数据区域，也称为微单元，包括一组基本数据。例如，数据区域A1包括四个基本数据，称为A1a-A1b-A1c-A1d。

图5通过实例示出了信息载体101的微单元扫描。存储在信息载体上的数据具有两个状态，由黑色区域(即不透明)或被白色区域(即透明)表示的两个状态。例如，黑色区域对应于“0”二进制状态，而白色区域对应于“1”二进制状态。当检测器的像素由信息载体101产生的输出光束照射时，该像素由白色区域表示。在这种情况下，像素发出具有第一状态的电学输出信号(未示出)。相反，当检测区域107的像素没有接收来自信息载体的任何输出光束，由阴影区域表示该像素。在这种情况下，该像素发出具有第二状态的电学输出信号(未示出)。

在本实例中，每组数据包括四个基本数据，且单个光点同时应用于每组数据。例如，通过一个递增的横向位移从左到右来执行通过光点阵列103的信息载体101的扫描，所述递增的横向位移等于两个基本数据之间的距离S。

在位置A中，所有的光点应用于不透明区域，所以检测器的所有像素都处于第二状态。

在位置B中，在光点向右移位之后，左侧的光点应用于透明区域，所以相应像素处于第一状态，而另外两个光点应用于不透明区域，所以检测器的两个相应像素处于第二状态。

在位置C中，光点向右移位之后，左侧的光点应用于不透明区域，所以相应像素处于第二状态，而另外两个光点应用于透明区域，所以检测器的两个相应像素处于第一状态。

在位置D中，光点向右移位之后，中间光点应用于不透明区域，所以相应像素处于第二状态，而另外两个光点应用于透明区域，所以检测器的两个相应像素处于第一状态。

当光点已经应用于面对检测器像素的一组数据的所有数据时，信息载体101的扫描完成。这暗示着信息载体的二维扫描。通过单个光点相继读取与检测器像素相对的形成了一组数据的基本数据。

在平行于信息载体101的由轴x和y定义的平面中实现通过光点阵列103的信息载体的扫描。扫描装置提供了以两个方向x和y的平移运动，以扫描信息载体的所有表面。

根据图6中所示的第一解决方案，扫描装置对应于H-桥。产生光点阵列的光学元件102(即微透镜阵列或孔径阵列)在第一滑架601中执行，与可沿着x轴移动的第二滑架602相比，该第一滑架601可以沿着y轴移动。为此，第一滑架601包括与导轨607-608接触的接头603-604-605-606。第二滑架602通过与导轨609-610接触的接头611-612-613-614可以沿着x轴移动。可以通过执行器(未示出)，例如步进马达、用作插座的磁或压电执行器平移滑架601和602。

根据图7中示出的第二解决方案，扫描装置维持在框架701中。在图8中以详细的三维视图示出了用于悬挂框架701的元件。这些元件包括：

-第一板簧702，

-第二板簧703，

-第一压电元件AC1，沿x轴提供扫描装置701的活动，

-第二压电元件AC2，沿y轴提供扫描装置701的活动。

和图6所示的H-桥解决方案相比，图7中示出的第二解决方案具有较小的机械转换。与框架701接触的压电元件被电学控制(未示出)，以使得电压变化导致压电元件的尺寸改变，导致框架701沿着x和/或y轴的位移。

位置P1示出了处于第一位置的扫描装置701，而位置P2示出了沿着x轴转移之后第二位置中的扫描装置701。该图示出了板簧702和703的柔性。

可以使用四个压电元件建造类似的结构，两个额外的压电元件代替板簧702和703。在这种情况下，相对的一对压电元件在一个维度中以与臂力的对抗对相同的方式一起运行。

信息载体101还包括第一周期结构108和第二周期结构109。第一和第二周期结构例如被印刷或胶合到信息载体上。周期结构108和109由透明和不透明的平行条纹组成。

第一周期结构108用于与光点周期阵列103发生干涉，以在检测器106的区域110上产生第一莫尔图形(moire pattern)。第一莫尔图形仅由源自光点周期阵列103的光束的子集产生，所述光点周期阵列103与第一周期结构108相对。第一周期结构108和区域110彼此相对。

第二周期结构109用于与光点周期阵列103发生干涉，以在检测器106的区域111上产生第二莫尔图形。第二莫尔图形仅由源自光点周期阵列103的光束的子集产生，所述光点周期阵列103与第二周期结构109相对。第二周期结构109和区域111彼此相对。

图9示出了信息载体101的顶视图，该载体包括相对于其垂直放置的第一周期结构108和第二周期结构109。每个周期结构由周期为“s”的平行条纹制成(应当注意第一周期结构108的周期和第二周期结构109的周期可以不同)。数据区域105由相邻的微单元(以粗线表示的方块)构成，每个微单元包括一组基本数据区域(本实例中示出了16个基本数据区域)。每个微单元将被一个光点扫描。

莫尔效应是一种光学现象，当使用周期p的周期采样栅格(目前情况下，即光点周期阵列103)对具有周期s的结构的输入图像(目前情况下，即周期结构108或109)进行采样时发生，其中p接近或等于输入图像的周期s，这样导致混淆。和输入图像相比，采样的图像(即莫尔图形)被放大并旋转。

可以示出的是，莫尔图形的放大因子μ以及莫尔图形和周期结构之间的角度φ表达如下：

$\tan \mathrm{\Φ}=\frac{p\sin \mathrm{\θ}}{p\cos \mathrm{\θ}-s}---\left(2\right)$

其中，p是光点阵列103的周期，

      s是周期结构108或109的周期，

      θ是光点周期阵列103和周期结构之间的角度。

对于光点周期阵列103和周期结构108或109之间未出现角度未对准的情形(即角度θ＝0)，放大因子μ0表达如下：

$\mathrm{\μ}0=\frac{p}{|p-s|}---\left(3\right)$

图10和图11示出了莫尔图形的产生。它们示出了信息载体101，在所述信息载体101上应用了光点阵列103(两个方向都具有周期“p”)。光点不仅应用于数据区域105的每个微单元，还应用于周期结构108和109。周期p等于微单元的边。因为周期p与结构108和109的周期s之间的差异，第一周期结构108和第二周期结构109被放大，并分别在检测区域110和111上检测。在本实例中，选择s和p，使得比率s/p＝11/10，导致放大因子μ0＝10。

图10示出了信息载体的扫描的初始位置，其中每个光点定位在每个微单元的左上角中。第一周期结构108被放大，相应的第一莫尔图形包括第一光斑B1。第一光斑B1与位于周期结构108的两个相邻不透明条纹之间的透明条纹的放大相对应。第二周期结构109也被放大，相应的第二莫尔图形包括第二光斑B2。第二光斑B2与位于周期结构109的两个相邻不透明条纹之间的透明条纹的放大对应。

为精确地将每个光点定位在每个微单元的左上角，移动光点阵列103，直到将第一光斑B1定位于距离检测区域110的左边已知距离x0的位置，以及直到将第二光斑B2定位于距离检测区域111的顶边已知距离y0的位置为止。距离x0和距离y0根据设计可以得知。

当光点阵列水平地移动以读取下一组基本数据区域时，第一光斑B1水平地移动。当光点阵列垂直地移动以读取下一组基本数据区域时，第二光斑B2垂直地移动。

为了扫描，考虑以k1.Δx的量水平地向右移动光点阵列103，并以k2.Δy的量垂直地向底部移动光点阵列103，其中Δx对应于两个水平相邻的基本数据区域之间的距离，其中Δy对应于两个垂直相邻的基本数据区域之间的距离，其中k1是整数，满足1≤k1≤k1_max(本实例中k1＝1)，其中k1_max对应于用于水平扫描一个微单元所需要的基本水平移位的数目(本实例中k1_max＝3)，k2是整数，满足1≤k2≤k2_max(本实例中k2＝3)，其中k2_max对应于用于垂直扫描一个微单元所需要的基本垂直移位的数目(本实例中k2_max＝3)，当满足下面条件时光点到达目标位置：

-检测出第一光斑B1的位置在相距检测区域110的左边距离x1＝(x0+μ0.k1.Δx)处，以及

-检测出第二光斑B2的位置在相距检测区域111的顶边距离y1＝(y0+μ0.k2.Δy)处。

为有利于将光斑定位在检测区域，有利地是沿着给定检测区域的长度L(L＝Lx或L＝Ly)仅产生一个光斑。可以示出的是，对于具有一个光斑的情况，周期s和p必须满足下面的关系：

$|p-s|=\frac{p^2}{L}---\left(4\right)$

也选择周期s和p，使得距离x1＝(x0+μ0.k1_max.Δx)和y1＝(y0+μ0.k2_max.Δy)分别不超过Lx和Ly。

有利地是，周期结构108和109的宽度至少和光点阵列103的周期p一样大，使得当光点阵列在信息载体101上扫描时，总是有光点的子集可以与周期结构发生干涉，以产生莫尔图形。

备选地，如图12所示，根据数据区域105内部的交叉布置第一和第二周期结构108和109。同样根据检测区域107中的交叉布置相应的检测区域110和111。

图13示出了信息载体101的顶视图，该信息载体101具有与图9所示的信息载体相同的特征，但另外包括第三周期结构112，以与所述光点周期阵列发生干涉，在检测器106的检测区域113上产生第三莫尔图形。第三周期结构112与第一周期结构108相同，被放置在所述数据区域105的外围上，与所述第一周期结构108平行并相对布置。

第一莫尔图形和第三莫尔图形将给出光点周期阵列103和信息载体101之间的角度未对准的信息。

因为一个光点必须应用于每个微单元中的相同的基本数据区域，因此在数据区域上执行读或写操作之前，角度未对准的检测和校正是需要处理的重要问题。

如图14所示，当光点阵列和信息载体101之间不存在未对准时，第一莫尔图形包括第一光斑B1，第三莫尔图形包括第三光斑B3。光斑B1和B3垂直对准。

如图15所示，当光点阵列和信息载体101之间发生未对准时(本实例中2度)，第一光斑B1水平移位，第三光斑B3也水平地移位。如果旋转中心位于108和112之间(如图15所示，)光斑B1和B3以相反的方向水平移位。相反，如果旋转中心在108和112之外，光斑B1和B3在相同的方向水平移位，但移位的量不相等。

如果未对准角度θ很小(即不大于几度)，可以示出的是根据(2)式，可以从下面的关系得出未对准角度θ：

$\mathrm{\θ}=\frac{\mathrm{BB}}{\mathrm{\μ}.\mathrm{Ltb}}---\left(5\right)$

其中Ltb是第一周期结构108和第二周期结构109之间的垂直距离，

BB是第一光斑B1和第二光斑B2之间的垂直移位，

μ是由(3)定义的放大因子。

角度θ的正负号由差(x1-x2)的正负号给出，其中x1是从检测区域110的左侧测量的第一光斑B1的位置，其中x2是从检测区域112的左侧测量的第三光斑B3的位置。

为执行角度未对准的校正，图1的系统包括执行装置AC3-AC4-AC5(例如压电执行器)，用于调整所述信息载体101相对于所述光点阵列103的角度位置。执行装置由从所述角度θ得出的控制信号123控制。

图1所示的第一实施例中，执行装置AC3-AC4-AC5与信息载体101的外围接触。在这种情况下，光点阵列103固定，而信息载体101可以在所述执行装置的控制下旋转，直到角度未对准消除为止。

备选地，在第二实施例中(未示出)，执行装置AC3-AC4-AC5与产生光点阵列103的光学元件102的外围接触。在这种情况下，信息载体101固定，而光点阵列103可以在所述执行装置的控制下旋转，直到角度未对准消除为止。

三个执行器AC3-AC4-AC5的使用足够用于使信息载体101(或光学元件102)围绕垂直轴z旋转，从而校正角度未对准θ。

图16示出了信息载体101的顶视图，该信息载体101具有与图13所示的信息载体相同的特征，但另外包括第四周期结构114，以与所述光点周期阵列发生干涉，在检测器106的检测区域115上产生第四莫尔图形。与第二莫尔图形类似，第四莫尔图形包括第四光斑B4(未示出)。

第四周期结构114与所述第二周期结构109相同，被放置在所述数据区域105的外围，并与所述第二周期结构109平行并相对布置。

第四莫尔图形可用于改善角度未对准测量中的鲁棒性。实际上，未对准角度θ的第一测量可以使用先前说明的关系式(5)从所述第一和第三莫尔图形得出，未对准角度的第二测量可以类似地从所述第二和第四莫尔图形得出。对这两个中间测量取平均以得出未对准角度θ的测量。

应当注意，类似于第一莫尔图形，第三莫尔图形还可以用于测量光点阵列和信息载体之间的水平移位。

应当注意，类似于第二莫尔图形，第四莫尔图形还可以用于测量光点阵列和信息载体之间的垂直移位。

图17示出了将通过光点周期阵列103被读和/或写的信息载体101的顶视图。

信息载体101包括由一组基本数据区域定义并以如前所述的微单元形式组织的数据区域105。

信息载体101还包括二维周期结构TD，以与光点周期阵列发生干涉，在检测器106的检测区域107上产生整体莫尔图形。该二维周期结构与所述基本数据区域混合。因此将在检测区域107上被检测的整体莫尔图形也和数据混合。然而由于数据是优先随机的，因此可以容易地在检查区域107中检测到周期图形，例如使用已知的匹配算法。

如图17所示，二维周期结构TD定义了由垂直且平行条纹(本实例中，具有比基本数据区域的尺寸大两倍的宽度)以及由水平且平行条纹(本实例中，具有比基本数据区域的尺寸大两倍的宽度)形成的栅格。如图18所示，相应的莫尔图形同样是被放大的栅格(为简化理解，同样使用以虚线表示的方块来表示)。

类似于先前描述的光斑B1和B2的跟踪，放大的栅格的水平位置可用于确定信息载体和光点阵列之间的水平位置，而放大的栅格的垂直位置可用于确定信息载体和光点阵列之间的垂直位置。

在信息载体和光点阵列之间角度未对准的情况，还根据(2)旋转莫尔图形。

图19示出了未对准θ为5度的情况。从(2)中可以示出，可以从下面的关系得出角度未对准θ：

$\tan \mathrm{\θ}=\frac{p\sin \mathrm{\φ}}{p\cos \mathrm{\φ}+T}---\left(6\right)$

其中T是检测区域107上检测的整体莫尔图形的周期。

返回图1，该系统还包括处理单元116，用于根据检测器106检测和产生的、并作为信号通过数据总线117传送的不同莫尔图形来执行计算。所述处理可以通过存储在存储器中并通过信号处理器执行的代码指令来完成。具体而言，处理单元116包括：

-第一分析装置118，用于根据所述第一和第二莫尔图形得出光点周期阵列103与所述信息载体101之间的空间位置(x，y)。分析装置118分别控制了光斑B1和B2沿检测区域110和111的位置检测。为此，可以使用已知的跟踪算法。

-第二分析装置119，用于根据所述第一和第三莫尔图形和/或根据第二和第四莫尔图形得出所述光点周期阵列103与所述信息载体101之间的角度值θ。分析装置119分别控制了光斑B1、B2、B3和B4沿检测区域110、111、113和115的位置检测(例如使用已知的跟踪算法)，以及从关系(5)的得出角度值θ。

从(2)中，可以根据下面关系式得出周期结构108、109、112或114的周期：

$s=p\cos \mathrm{\θ}-\frac{p\sin \mathrm{\θ}}{\tan \mathrm{\φ}}---\left(7\right)$

如果未对准角度θ是确切已知的，例如从关系式(6)已知，关系式(7)使得可以得出所考虑周期结构的周期s的测量。

因此处理单元116包括第三分析装置120，用于根据(7)得出所述第一、第二、第三或第四周期结构(108、109、112、114)的周期s的测量，根据所述光点周期阵列103的周期p，得出所述第一、第二、第三或第四周期结构(108、109、112、114)与所述第一、第二、第三或第四莫尔图形之间的角度值θ和测量角度φ。

如果测量的周期s不同于目标和已知的周期s0，例如由于温度改变，那么可以推断在光点和微单元之间发生移位。这样，在信息载体101的尺寸改变期间，周期s的测量有利地用于控制微单元相对于光点周期p的大小。

为此，如图20所示，信息载体101包括由包括上表面S_up和下表面S_low的聚合物薄膜形成的透明层(PF)。该聚合物薄膜用于接收两个表面之间的电压差V。当电压差V施加在这两个表面之间时，麦克斯韦应力现象导致聚合物薄膜在平面方向变长，改变了周期结构的周期s。

电压差V是通过循环控制产生并根据目标周期s0和测量周期s之差得到的信号。

因此，聚合物薄膜用作第三执行装置，用于基于根据所述周期s的测量得出的控制信号来调整所述第一、第二、第三或第四周期结构108-109-112-114的周期s。

前面部分中，假设应用于信息载体101的光点的性质很好地聚焦(即，具有高对比度的小光点)，使得光点阵列103等价于采样操作。实际上，可能发生光点不是很好地聚焦，损害读取数据区域105中数据的情况。这样，测量焦点并相应地沿轴z改变信息载体101和产生光点阵列103的光学元件102之间的距离就是重要问题。

莫尔放大倍数可以认为是周期结构放大倍数与光点阵列本身放大倍数的卷积。因此，当光点没有很好地聚焦时，不同的莫尔图形具有模糊的外观。相反，当光点很好地聚焦时，不同的莫尔图形具有清楚的外观。

这样，建议通过以下方式来控制光点的焦点，首先分析检测器106上检测的莫尔图形的锐度，然后沿轴z改变信息载体101和光学元件102之间的距离，直到测量到一个或多个莫尔图形中的最大对比度为止。

可以使用基于梯度测量的算法或备选地使用基于柱状图的算法来建立莫尔图形的对比度。为此，处理单元116包括第四分析装置121，用于得出所述第一、第二、第三或第四莫尔图形中至少一个的对比度值。

通过第三执行装置AC6(例如压电执行器)来改变信息载体101和光学元件102之间的距离。

图21示出了通过用于控制图1所示系统的处理单元116实施的循环控制的原理。

为调整信息载体101相对于光点阵列103的空间位置(x，y)，将反映空间位置(x，y)的信号S_xy经过第一低通滤波器F1发送至执行装置AC1-AC2，该第一低通滤波器F1用于产生通过处理单元116产生的控制信号122。相应地，执行装置AC1-AC2校正它们的空间位置。当测量的空间位置对应于目标空间位置时，就到达了信息载体和光点阵列之间的最佳位置。

为调整信息载体101相对于光点阵列103的角度位置θ，将反映角度θ值的信号S_θ经过第二低通滤波器F2发送到执行装置AC1-AC2-AC3，该第二低通滤波器F2用于产生通过处理单元116产生的控制信号123。相应地，执行装置AC1-AC2-AC3校正它们的角度位置，这就修正了测量角度θ。当测量的角度θ趋向于零时，就到达了信息载体和光点阵列之间的最佳对准。

为调整信息载体101上印刷的结构的周期s，将反映所述周期s值的信号S_s经过第三低通滤波器F3发送到执行装置PF，该第三低通滤波器F3用于产生通过处理单元116产生的控制信号124。相应地，执行装置PF伸长，这修正了信息载体101的大小以及测量周期s。当s趋向于目标周期s0时，就达到了信息载体的最佳周期s。

为调整应用于信息载体101的光点阵列103的焦点，将反映焦点测量的信号S_f经过第四低通滤波器F4发送到执行装置AC6，该第四低通滤波器F4用于产生通过处理单元116产生的控制信号125。相应地，执行装置AC6沿着轴z移动信息载体101的高度。当所述第一、第二、第三或第四莫尔图形的对比度最大化时获得光点的最佳焦点。

如前所述，根据本发明的系统可以有利地用于在信息载体上读和/或写数据的设备中执行。

优选地，当本发明在这样的设备中执行时，首先测量和校正光点焦点，然后测量和校正光点阵列和信息载体之间的未对准角度。这两个步骤必须在数据区域的读或写操作之前完成。然后，可以在读或写操作过程中执行空间位置测量和调整。

动词“包括”及其变化形式的使用不排除权利要求中列出的那些元件或步骤之外的元件或者步骤的存在。元件或步骤之前的冠词“一”或者“一个”的使用不排除多个这种元件或步骤的存在。

Claims (13)

1.一种系统，包括：

-光学元件(102)，用于产生将应用于信息载体(101)的光点周期阵列(103)，

所述信息载体(101)包括第一周期结构(108)，用于与所述光点周期阵列(103)发生干涉以产生第一莫尔图形；以及第二周期结构(109)，用于与所述光点的周期阵列(103)干涉以产生第二莫尔图形，所述第二周期结构(109)与所述第一周期结构(108)垂直放置，

-第一分析装置(118)，用于根据所述第一和第二莫尔图形得出所述光点周期阵列(103)和所述信息载体(101)之间的空间位置(x，y)，

-第一执行装置(AC1-AC2)，基于根据所述空间位置(x，y)得出的控制信号(122)，调节所述信息载体(101)相对于所述光点阵列(103)的空间位置。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述信息载体还包括第三周期结构(112)，用于与所述光点周期阵列(103)发生干涉以产生第三莫尔图形，所述第三周期结构(112)与所述第一周期结构(108)平行并相对放置，所述系统还包括：

-第二分析装置(119)，用于根据所述第一和第三莫尔图形得出所述光点周期阵列(103)和所述信息载体(101)之间的角度值(θ)，

-第二执行装置(AC3-AC4-AC5)，基于根据所述角度值(θ)得出的控制信号(123)，来调整所述信息载体(101)相对于所述光点阵列(103)的角度位置。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述信息载体还包括第三周期结构(112)，用于与所述光点周期阵列(103)发生干涉以产生第三莫尔图形，以及第四周期结构(114)，用于与所述光点周期阵列(103)发生干涉以产生第四莫尔图形，所述第三周期结构(112)与所述第一周期结构(108)平行并相对放置，所述第四周期结构(114)与所述第二周期结构(109)平行并相对放置，所述系统还包括：

-第二分析装置(119)，用于根据所述第一和第三莫尔图形以及所述第二和第四莫尔图形得出所述光点周期阵列(103)和所述信息载体(101)之间的角度值(θ)，

-第二执行装置(AC3-AC4-AC5)，基于根据所述角度值(θ)得出的控制信号(123)，来调整所述信息载体(101)相对于所述光点阵列(103)的角度位置。

4.如权利要求2或3所述的系统，还包括：

-第三分析装置(120)，用于根据所述光点周期阵列(103)的周期(p)、所述角度值(θ)以及所述第一、第二、第三或第四周期结构(108、109、112、114)与所述第一、第二、第三或第四莫尔图形之间的角度(φ)，得出所述第一、第二、第三或第四周期结构(108、109、112、114)的周期(s)的测量。

-第三执行装置(PF)，基于根据所述周期(s)的测量得出的控制信号(124)，来调整所述第一、第二、第三或第四周期结构(108、109、112、114)的周期。

5.如权利要求1、2或3所述的系统，还包括：

-第四分析装置(121)，用于得出所述第一、第二、第三或第四莫尔图形中至少一个的对比度值，

-第四执行装置(AC6)，基于根据所述对比度值得出的控制信号(125)，来调整所述信息载体(101)和所述光点阵列(103)之间的距离。

6.用于通过光点周期阵列被读和/或写的信息载体(101)，所述信息载体(101)包括：

-由一组基本数据区域定义的数据区域(105)，

-第一周期结构(108)，用于与所述光点周期阵列发生干涉以产生第一莫尔图形，

-第二周期结构(109)，用于与所述光点的周期阵列发生干涉以产生第二莫尔图形，所述第二周期结构(109)与所述第一周期结构(108)垂直布置。

7.如权利要求6所述的信息载体，其中所述第一和第二周期结构(108、109)放置在所述数据区域(105)的外围，或根据所述数据区域(105)内部的交叉来布置。

8.用于通过光点周期阵列被读和/或写的信息载体(101)，所述信息载体(101)包括：

-由一组基本数据区域定义的数据区域(105)，

-第一周期结构(108)，用于与所述光点周期阵列发生干涉以产生第一莫尔图形，所述第一周期结构(108)放置在所述数据区域(105)的外围，

-第二周期结构(109)，用于与所述光点的周期阵列发生干涉以产生第二莫尔图形，所述第二周期结构(109)放置在所述数据区域(105)的外围，且与所述第一周期结构(108)垂直布置，

-第三周期结构(112)，用于与所述光点的周期阵列发生干涉以产生第三莫尔图形，所述第三周期结构(112)与所述第一周期结构(108)相同，放置在所述数据区域(105)的外围，并与所述第一周期结构(108)平行并相对布置。

9.如权利要求8所述的信息载体，还包括第四周期结构(114)，用于与所述光点的周期阵列发生干涉以产生第四莫尔图形，所述第四周期结构(114)与所述第二周期结构(109)相同，放置在所述数据区域(105)的外围，与所述第二周期结构(109)平行并相对布置。

10.用于通过光点周期阵列被读和/或写的信息载体(101)，所述信息载体(101)包括：

-由一组基本数据区域定义的数据区域(105)，

-二维周期结构(TD)，用于与所述光点周期阵列发生干涉以产生莫尔图形，所述二维周期结构(TD)与所述基本数据区域混合。

11.如权利要求10所述的信息载体，其中所述二维周期结构(TD)定义了栅格。

12.如权利要求6、8或10所述的信息载体，进一步包括由聚合物薄膜制成的透明层(PF)，所述透明层(PF)的尺寸通过电压(V)控制。

13.用于在信息载体上读和/或写数据的设备，所述设备包括权利要求1、2、3、4或5所述的系统。

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