JP2007535089A - 情報担体並びに読み取り及び／又は書き込み装置にそのような情報担体を位置付けるためのシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、周期的な光スポット配列により読み取られる及び／又は書き込まれるように意図された情報担体（１０１）であって、前記情報担体（１０１）は基本データ領域の集合により規定されたデータ領域（１０５）と、第１モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第１周期構造（１０８）と、第２モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第２周期構造（１０９）と、を有する情報担体（１０１）であり、前記第２周期構造（１０９）は前記第１周期構造（１０８）に対して垂直に配置されている情報担体（１０１）に関する。本発明はまた、前記情報担体（１０１）から読み取る及び／又はそれに書き込むための装置に関する。

Description

本発明は、読み取り及び／又は書き込み装置において情報担体を位置付けるためのシステムに関する。

本発明はまた、前記情報担体に関する。

本発明は、光データ記憶装置の分野におけるアプリケーションに関する。

光記憶解決方法を用いることは、今日、例えば、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）規格に基づく記憶システムにおけるコンテンツ配信のために広く行き渡っている。光記憶は、情報担体を複製するに容易且つ安価である点で、ハードディスク及び固体記憶装置への大きい利点を有する。

しかしながら、ドライブにおける非常に多くの移動要素のために、光記憶解決方法を用いる既知のアプリケーションは、読み取り／書き込み動作を実行し、そのような動作中に前記移動要素の安定性を考慮するときに、衝撃に対してロバストでない。その結果、光記憶解決方法は、例えば、携帯用装置において衝撃を受けるアプリケーションで容易に及び効果的に用いられることができない。

それ故、新しい光記憶解決方法が開発されてきた。それらの解決方法は、安価な且つ取り外し可能な担体が用いられるという点で光記憶の有利点と、情報担体が静的であり、その読み取りは限定された数の移動要素を必要とする点で、固体記憶装置の有利点と結合する。

本発明の目的は、読み取り及び／又は書き込みにおける光スポット配列に対して情報担体を正確に位置決めするためのシステムを提供する。

本発明にしたがったシステムは：
− 情報担体に適用されるように意図されている光スポットの周期的配列を生成する光学要素であって、前記情報担体は、第１モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図されている第１周期構造と、第２モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図されている第２周期構造とを有し、前記第２周期構造は前記第１周期構造に対して垂直に位置付けられている、光学要素と、
− 前記周期的な光スポット配列と前記情報担体との間の空間位置を前記第１及び第２モアレパターンから導き出すための第１階席手段と、
− 前記空間位置から導き出された制御信号に基づいて、前記光スポット配列に対して前記情報担体の空間位置を調節するための第１操作手段と、
を有する。

光スポット配列は、データ領域に記憶されているデータを読み取るための情報担体に適用される。情報担体は透明又は非透明基本データ領域のマトリクスに対応し、光スポット配列は規則的であり、周期的グリッドを規定する。基本データ領域の透明状態にしたがって、光スポットは、受信光信号を多値データ（例えば、２値、値等）に変換するように意図されている検出器に伝送される又は伝送されない。

情報担体は、データ領域の２つの側に位置付けられた周期構造を有する。光スポット配列がそれらの周期構造と干渉するとき、モアレパターンが生成され、検出される。モアレパターンの解析においては、光スポット配列と情報担体との間の小さいずれはモアレパターンの大きいずれをもたらすため、光スポット配列の位置に比べて、情報担体の空間位置の正確な測定が可能になる。それ故、空間位置を反映する制御信号はモアレパターンからもたらされ、光スポット配列に対して情報担体の空間位置を調節するように意図されている操作手段のための入力信号として用いられる。それ故、光スポットは、実際には、基本データ領域の前に位置付けられ、低エラーレートで情報担体の読み取りが得られる。

本発明はまた、周期的な光スポット配列により読み取られる及び／又は書き込まれるように意図されている情報担体であって：
− 基本データアレイの集合により規定されるデータ領域と、
− 第１モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図されている第１周期構造と、
− 第２モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図されている第２周期構造であって、前記第２周期構造は前記第１周期構造に対して垂直である、第２周期構造と、
を有する情報担体に関する。
それらの周期構造により生成される各々のモアレパターンは、光スポット配列の位置と比較して情報担体の空間位置を導き出すように用いられる。

モアレパターンは、プリンティング、構造物の接着により得られ、そのことはコンテンツ配信について適切であるコストパフォーマンスの高い解決方法に繋がる。

本発明の詳細説明及び他の特徴については、以下に説明する。

本発明の特定の特徴について、以下に、添付図面に関連付けて考察され、詳述する実施形態に関連して説明し、同一の構成部分又は副段階は同じ方式で示されている。

図１は、読み取り装置における情報担体１０１の空間位置を反映する制御信号の生成すること及び前記制御信号に基づいて前記空間位置を調節することを目的とする本発明にしたがったシステムの三次元ビューを示している。

そのシステムは、情報担体１０１に適用され且つ情報担体を走査するように意図された周期的な光スポット１０３配列を生成するための光学要素１０２を有する。走査は、情報担体に対して光スポット配列を移動して実行される。入力光ビーム１０４は光学要素１０２の入力に適用される。入力光ビーム１０４は、入力レーザビームを広げるための導波路（図示せず）により又はマイクロレーザの二次元アレイにより実現する。

図２に示す第１実施形態にしたがって、光学要素１０２は、コヒーレント入力光ビーム１０４が適用される入力にマイクロレーザの二次元配列２０１に対応する。マイクロレンズの配列は、情報担体１０１の表面に光スポットをフォーカシングするように、情報担体１０１から離れて平行に位置付けられている。マイクロレンズの開口率及び品質は光スポットの大きさを決定する。例えば、０．３に等しい開口率を有するマイクロレンズの二次元アレイを用いることが可能である。

図３に示す第２実施形態にしたがって、光学要素１０２は、コヒーレント入力光ビーム１０４が適用される入力に開口３０１の二次元アレイに対応する。それらの開口は、例えば、１μｍ又はそれより小さい直径を有する円形の孔に相当する。

この第２実施形態においては、光スポット配列１０３は、次のような役割を果たす回折現象であるタルボ（Ｔａｌｌｂｏｔ）効果を利用する開口配列により生成される。入射光ビーム１０４のような同じ波長の複数のコヒーレント光が出射され、それらの開口配列のような周期回折構造を有するオブジェクトに適用されるとき、回折光は、回折構造から所定の距離ｚ０に位置付けられている面において発光体の同一画像に再結合される。情報担体１０１が位置付けられているこの距離ｚ０はタルボ距離として知られている。タルボ距離ｚ０は、ｚ０＝２ｎｄ^２／λにより与えられ、ここで、ｄは光発光体の周期的間隔であり、λは入力光ビームの波長であり、ｎは伝搬空間の屈折率である。一般に、再画像化が、発光体から更に距離を置いて離れた他の距離で起こり、そのような他の距離は、ｚ（ｍ）＝２ｎｍｄ^２／λであるようにタルボ距離の倍数であり、ここで、ｍは整数である。そのような再画像化はまた、ｍ＝１／４＋整数及びｍ＝３／４＋整数について生じるが、その画像は、光スポットの周期が開口のアレイの周期に関して半分になることを意味する２倍の周波数を有する。

タルボ効果を利用することにより、光学レンズについての必要性を伴うことなく、開口配列（数百μｍであって、ｚ（ｍ）で表される）から比較的大きい距離に高品質の光スポット配列を生成することが可能である。このことは、例えば、開口配列及び情報担体との間にカバー層を、後者を汚染（例えば、埃、指紋等）から保護するために挿入することを可能にする。更に、このことは、マイクロレンズ配列の使用に比較して、コストパフォーマンスの高い光スポットの実施を容易にし且つ光スポット密度の増加を可能にする。

図１を再び参照するに、情報担体１０１は、多値、例えば、２値又は３値で符号化されたデータを記憶するように意図されたデータ領域１０５を有する。データ領域１０５は、マトリクスにおけるように組織化された隣接する基本データ領域を有する。基本データ領域は、例えば、隣接する四角形として表される。データ領域１０５に記憶されている２値データの状態は、例えば、透明又は非透明領域（即ち、光吸収性）により表される。基本データ領域は、ガラス又はプラスチックのような材料上にプリントされる。

光スポットは、情報担体１０１の基本データ領域に適用される。光スポットが非透明基本データ領域に適用される場合、情報担体を通る出力光ビームはない。それに対して、光スポットが透明な基本データ領域に適用される場合、出力光ビームは情報担体を透過し、その後、情報担体の上に位置している検出器１０６により検出される。

各々の光スポットは、データ領域１０５の一部の領域に対して適用され、走査される。情報担体１０１の走査は、Ｘ及びｙ軸に沿った光スポット１０３配列を移動させて実行される。

検出器１０６は、特に、光スポットが適用される基本データ領域の２値を検出するために用いられる。このために、検出器１０６は、平行平面内に、情報担体のデータ領域１０５と反対側にデータ検出領域１０７を有する。検出器１０６は、例えば、ＣＭＯＳ又はＣＣＤ画素のアレイを有する。有利であることに、検出器の一画素は、基本データの集合を検出するように意図されていて、この基本データの集合間の各々のデータは単一光スポットにより成功裏に読み取られる。情報担体１０１におけるデータを読み取るこのような方法はマイクロセル走査と呼ばれ、それについて下で説明する。

図４は、情報担体１０１のデータ領域１０５及び検出器１０６のデータ検出領域１０７の断面図及び詳細図である。検出器１０６は、ＰＸ１−ＰＸ２−ＰＸ３と表される画素を有し、示されている複数の画素は、理解を容易にするために限定されているものである。特に、画素ＰＸ１は、情報担体のデータ領域Ａ１に記憶されているデータを検出するように意図され、画素ＰＸ２はデータ領域Ａ２に記憶されているデータを検出するように意図され、そして、画素ＰＸ３はデータ領域Ａ３に記憶されているデータを検出するように意図されている。各々のデータ領域はまた、マクロセルと呼ばれ、基本データの集合を有する。例えば、データ領域Ａ１は、Ａｌａ−Ａｌｂ−Ａｌｃ−Ａｌｄと表される４つの基本データを有する。

図５は、情報担体１０１のマクロセル走査により表されている。情報担体に記憶されるデータは黒色領域（即ち、非透明）か又は白色領域（即ち、透明）のどちらかにより表される２つの状態を有する。例えば、黒色領域は“０”バイナリ状態に対応する一方、白色領域は“１”バイナリ状態に対応する。検出器の画素が情報担体１０１により生成された出力光ビームにより照射されるとき、画素は白色領域で表される。その場合、画素は、第１状態を有する電気出力信号（図示せず）を供給する。それに対して、検出領域１０７が情報担体から何れの出力光ビームを受けないとき、画素は斜線領域で表される。その場合、画素は、第２状態を有する電気出力信号（図示せず）を供給する。

この実施例においては、データの各々の集合は４つの基本データを有し、単一の光スポットはデータの各々の集合に同時に適用される。光スポット１０３配列により情報担体１０１を走査することにより、２つの基本データ間の距離Ｓに等しい横方向増分変位を伴って、例えば、左から右に実行される。

位置Ａにおいては、全ての光スポットは、検出器の全ての画素が第２状態にあるように、非透明領域に適用される。

位置Ｂにおいては、右側への光スポットの変位の後、対応する画素が第１状態にあるように、左側への光スポットの変位が透明領域に適用される一方、検出器の２つの対応する画素が第１状態にあるように、２つの他の光スポットが透明領域に適用される。

位置Ｃにおいては、右側への光スポットの変位の後、対応する画素が第２状態にあるように、左側への光スポットが非透明領域に適用される一方、検出器の２つの対応する画素が第１状態にあるように、２つの他の光スポットが透明領域に適用される。

位置Ｄにおいては、右側への光スポットの変位の後、対応する画素が第２状態にあるように、中央の光スポットが非透明領域に適用される一方、検出器の２つの対応する画素が第１状態にあるように、２つの他の光スポットが透明領域に適用される。

情報担体１０１の走査は、光スポットが検出器の画素に対向するデータの集合の全てのデータに適用されたとき、終了する。それは、情報担体の二次元走査を意味する。検出器の画素の反対側のデータの集合を構成する基本データは、単一の光スポットにより成功裏に読み取られる。

光スポット１０３配列による情報担体の走査は、情報担体１０１に平行な軸ｘ及びｙにより規定される面においてなされる。走査装置は、情報担体の全表面を走査するためにｘ軸及びｙ軸の２つの方向への並進移動を与える。

図６に示す第１解決方法にしたがって、走査装置はＨ字型ブリッジに対応する。光スポット配列（即ち、マイクロレンズ配列又は開口配列）を生成する光学要素１０２は、ｘ軸に沿って移動可能である第２スレッジ６０２に比べて、ｙ軸に沿って移動可能である第１スレッジ６０１で実施される。このために、第１スレッジ６０１は、ガイド６０７及び６０８と接触するジョイント６０３−６０４−６０５−６０６を有する。第２スレッジは、ガイド６０９−６１０と接触するジョイント６１１−６１２−６１３−６１４によりｘ軸に沿って移動可能である。スレッジ６０１及び６０２は、ジャッキとして機能するステッパモータ、磁気又は圧電アクチュエータ等により並進される。

図７に示す第２解決方法にしたがって、走査装置はフレーム７０１内に維持される。フレーム７０１を支持するために用いられる要素について、図８に詳細な３次元図で示されている。それらの要素として：
− 第１リーフスプリング７０２と、
− 第２リーフスプリング７０３と、
− ｘ軸に沿って走査装置７０１を操作する第１圧電要素ＡＣ１と、
− ｙ軸に沿って走査装置７０１を操作する第２圧電要素ＡＣ２と、
を有する。

図７に示す第２解決方法は、図６示すＨブリッジ解決方法に比べて小さい。フレーム７０１と接する圧電要素は、電圧変化がｘ軸及び／又はｙ軸に沿ったフレーム７０１の変位に先立って、圧電要素の寸法変化をもたらすように、電気的に制御される（図示せず）。

位置Ｐ１は第１位置における走査装置７０１を示す一方、位置Ｐ２はｘ軸に沿った変位の後の第２位置における走査装置７０１を示している。この図は、左のスプリング７０２及び７０３のフレキシビリティを示している。

類似する構成が４つの圧電要素と共に構成され、２つの他の圧電要素はリーフスプリング７０２及び７０３を置き換えることが可能である。その場合、圧電要素の反対側の対は共に、拮抗する筋肉の対と同様の様式で一次元にある。

情報担体１０１はまた、第１周期構造１０８及び第２周期構造１０９を有する。第１及び第２周期構造は、例えば、情報担体にプリントされる又は接着される。周期構造１０８及び１０９は透明な及び非透明な平行ストリップを有する。

第１周期構造１０８は、検出器１０６の領域１１０に第１モアレパターンを生成するために周期的な光スポット１０３配列と干渉するように意図されている。第１モアレパターンは、第１周期構造１０８の反対側の周期的な光スポット１０３配列から得られる光スポットの副集合のみによって生成される。第１周期構造１０８及び領域１１０は互いに対向している。

第２周期構造１０９は、検出器１０６の領域１１１において第２モアレパターンを生成するために周期的な光スポット１０３配列と干渉するように意図されている。第２モアレパターンは、第２周期構造１０９と反対側の周期的な光スポット１０３配列から得られる光スポットの副集合のみによって生成される。第２周期構造１０９及び領域１１１は互いに対向している。
図９は、第１周期構造とその第１周期構造に対して垂直に位置付けられた第２周期構造１０９とを有する情報担体の平面図である。各々の周期構造は、“ｓ”で表される周期を有する平行ストライプから成る（第１周期構造１０８の周期と第２周期構造１０９の周期とはまた、異なることが可能であることに留意する必要がある）。データ領域１０５は隣接するマクロセル（太い線で示されている四角形）から成り、各々のマクロセルは基本データ領域の集合（１６個の基本データ領域が、この実施例においては、示されている）を有する。各々のマクロブロックは１つの光スポットにより走査されるように意図されている。

モアレ効果は、周期ｓを有する構造（即ち、この場合、周期構造１０８又は１０９）を有する入力画像が、入力画像の周期ｓに近いか又は等しい周期ｐ（即ち、この場合、周期的な光スポット配列）を有する周期的サンプリンググリッドを用いてサンプリングされるときに起こり、その結果、エイリアジングがもたらされる光学的現象である。サンプリング画像（即ち、モアレパターン）は、入力画像と比べて拡大される及び回転される。

モアレパターンの拡大係数μ及びモアレパターンと周期構造との間の角度φは、次式のように表されることが理解でき、
μ＝ｐ／√（（ｐｃｏｓθ）^２＋（ｐｓｉｎθ）^２） （１）
ｔａｎφ＝ｓｉｎθ／（ｐｃｏｓθ−ｓ） （２）
ここで、ｐは光スポット１０３配列の周期であり、ｓは周期構造１０８又は１０９の周期である、θは光スポット１０３配列と周期構造との間の角度である。

光スポット１０３配列と周期構造１０８又は１０９との間の角度ずれを有しない状態（即ち、角度θ＝０）については、拡大係数μ０は次式のように表される。

μ０＝ｐ／｜ｐ−ｓ｜ （３）
図１０及び１１はモアレパターンの生成について示している。それらの図は、両方の方向に“ｐ”で表される周期を有する光スポット１０３配列が提供された情報担体を示している。光スポットは、データ領域１０５の各々のマクロセルに適用されるばかりでなく、周期構造１０８及び１０９にも適用される。周期ｐはマクロセルの側部に等しい。構造１０８及び１０９の周期ｐと周期ｓとの間の差のために、第１周期構造１０８及び第２周期構造１０９は拡大され、検出領域１１０及び１１１それぞれで検出される。この実施例においては、ｓ及びｐは、比ｓ／ｐ＝１１／１０であるように選択されていて、そのことは、拡大係数μ０＝１０に繋がる。

図１０は、各々の光スポットが各々のマクロセルの左上の角に位置付けられるように成っている情報担体の走査の最初の位置を示している。第１周期構造１０８は拡大され、対応する第１モアレパターンは第１光ブロブＢ１を有する。第１光ブロブＢ１は、周期構造１０８の２つの隣接する非透明ストライプ間に位置している透明ストライプの拡大に対応する。第２周期構造１０９はまた、拡大され、対応する第２モアレパターンは第２光ブロブＢ２を有する。第２光ブロブＢ２は、周期構造１０９の２つの隣接する非透明ストライプ間に位置している透明ストライプの拡大に対応する。

各々のマクロセルの左上の角に各々の光スポットを正確に位置付けるように、光スポット１０３配列は、第１光ブロブＢ１が検出領域１１０の左側部から既知の距離ｘ０のところに位置付けられるまで、及び、第２光ブロブＢ２が検出領域１１１の上側部から既知の距離ｙ０のところに位置付けられるまで移動される。距離ｘ０及び距離ｙ０はデザインから理解できる。

光スポット配列が基本データ領域の次の集合を読み取るために水平方向に移動するとき、第１光ブロブＢ１は水平方向に移動する。光スポット配列が基本データ領域の次の集合を読み取るために鉛直方向に移動するとき、第２光ブロブＢ２は鉛直方向に移動する。

光スポット１０３配列が、量ｋｌ・Δｘだけ右の方に水平方向に移動し、量ｋ２・Δｙだけ下方に鉛直方向に移動するように考慮する走査目的であって、このとき、Δｘは２つの水平方向の隣接する基本データ領域間の距離に相当し、Δｙは２つの鉛直方向の隣接する基本データ領域間の距離に相当し、ｋ１は１≦ｋ１≦ｋ１＿ｍａｘ（この実施例においてはＫ１＝１）の範囲内で変化する整数であり、ｋ１＿ｍａｘはマクロセル（この実施例においてはｋ１＿ｍａｘ＝３）を水平方向に走査するために必要な基本水平方向シフトの数に相当し、ｋ２＿ｍａｘはマクロセル（この実施例においてはｋ２＿ｍａｘ＝３）を鉛直方向に走査するために必要な基本鉛直方向シフトの数に相当する、走査目的で、光スポットの目的位置は、次のような条件を満たすときに得られる。
− 第１光ブロブＢ１の位置は、検出領域１１０の左側図から距離ｘ１＝（ｘ０＋μ０・ｋ１・Δｘのところで検出される。
− 第２光ブロブＢ１の位置は、検出領域１１１の上側図から距離ｙ１＝（ｙ０＋μ０・ｋ２・Δｙのところで検出される。

検出領域における光ブロブの位置決めを容易にするように、所定の検出領域の長さＬ（Ｌ＝Ｌｘ又はＬ＝Ｌｙ）に沿って１つの光ブロブのみを生成することは有利である。１つの光ブロブを有するために、周期ｓ及びｐは次式のような関係を有する。

｜ｐ−ｓ｜＝ｐ^２／Ｌ （４）
周期ｓ及びｐはまた、距離ｘ１＝（ｘ０＋μ０・ｋ１＿ｍａｘ・Δｘ）及びｙ１＝（ｙ０＋μ０・ｋ２＿ｍａｘ・Δｙ）がＬｘ及びＬｙそれぞれを上回らないように選択される。

有利であることに、周期構造１０８及び１０９の幅は、光スポット配列が情報担体１０１に亘って走査されるときに、モアレパターンを生成するために周期構造と干渉する光スポットの副集合が常に存在するように、光スポット１０３配列の周期ｐと少なくとも同程度である。

有利であることに、図１２に示すように、第１及び第２周期構造１０８及び１０９は、データ領域１０５の内側の十字型にしたがって配列され、また、検出領域１０７の内側の交点にしたがって配列される。

図１３は、図９に示している情報担体と同じ特性を有するが、検出器１０６の検出領域１１３において第３モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第３周期構造１１２を付加的に有する情報担体１０１の平面図を示している。第３周期構造１１２は、第１周期構造１０８と同じであり、前記データ領域１０５の周りに置かれ、そして、前記第１周期構造１０８に対して平行に配置され且つそれに対向している。

第１モアレパターン及び第３モアレパターンは、周期的な光スポット１０３配列と情報担体１０１との間の角度ずれに関する情報を与えるように意図されている。

１つの光スポットが各々のマクロセルの同じ基本データ領域に適用される必要があるため、角度ずれの検出及び補正は、データ領域における読み取り又は書き込み操作を実行する前に処理されるべき重要な課題である。

図１４に示すように、光スポット配列と情報担体１０１との間にずれがないとき、第１モアレパターンは第１光ブロブＢ１を有し、第３モアレパターンは第３光ブロブＢ３を有する。光ブロブＢ１及びＢ３は鉛直方向にアライメントされている。

図１５に示すように、光スポット配列と情報担体１０１との間のずれ（この実施例においては２°）が生じたとき、第１光ブロブＢ１は水平方向にシフトされ、第３光ブロブＢ３はまた、水平方向にシフトされる。回転中心が１０８と１１２との間にある（図１５に示されている）場合、それらの光ブロブＢ１及びＢ３は水平方向の反対方向にシフトされる。それとは対照的に、回転中心が１０８及び１１２との間にない場合、それらの光ブロブＢ１及びＢ３は、水平方向に同じ方向であるが等しくない量だけシフトされる。

式（２）から、ずれ角度θが小さい（即ち、数度より大きくない）場合、ずれ角度θは次式の関係から導き出されることが分かり、
θ＝ＢＢ／μ・Ｌｔｂ （５）
ここで、Ｌｔｂは第１周期構造１０８と第２周期構造１０９との間の鉛直方向の距離であり、ＢＢは第１光ブロブＢ１と第２光ブロブＢ２との間の鉛直方向のシフトであり、μは式（３）で規定される拡大係数である。

角度θの符号は距離（ｘ１−ｘ２）の符号により与えられ、ここで、ｘ１は検出領域１１０の左側から測定された第１光ブロブＢ１の位置であり、ｘ２は検出領域１１２の左側から測定された第３光ブロブＢ３の位置である。

角度ずれの補正を実行するように、図１のシステムは、前記光スポット１０３配列に対して前記情報担体１０１の角度位置を調節するための操作手段ＡＣ３−ＡＣ４−ＡＣ５（例えば、圧電アクチュエータ）を有する。それらの操作手段は前記角度θから導き出される制御信号１２３により制御される。

図１に示す第１実施形態においては、操作手段ＡＣ３−ＡＣ４−ＡＣ５は、光スポット１０３配列を生成する光学要素１０２の周りと接している。この場合、角度ずれがキャンセルされるまで、情報担体１０１は固定されている一方、光スポット１０３配列は前記操作手段の制御下で回転することが可能である。

３つの操作手段ＡＣ３−ＡＣ４−ＡＣ５を使用することは、角度ずれθを補正するように、鉛直方向のｚ軸の周りで情報担体１０１を回転させるためには十分である。

図１６は、図１３に示している情報担体と同じ特性を有するが、検出器１０６の検出領域１１５において第４モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第４周期構造１１４を付加的に有する情報担体１０１の平面図を示している。第２モアレパターンと同様に、第４モアレパターンは第４光ブロブＢ４（図示せず）を有する。

第４周期構造１０９は、前記第２周期構造１０９と同じであり、データ領域１０５の周りに位置し、そして平行に配置され且つ前記第２周期構造１０９と対向している。

第４モアレパターンは、角度ずれの測定におけるロバスト性を改善するために用いられることが可能である。実際には、ずれ角度θの第１測定は、上記のような関係式（５）を用いて前記第１及び第３モアレパターンからもたらされることが可能であり、ずれ角度θの第２測定は、前記第２及び第４モアレパターンから導き出されることが可能である。それら２つの中間測定の平均化は、ずれ角度θの測定がもたらされるように実行される。

第１モアレパターンと同様に、第３モアレパターンがまた、光スポット配列と情報担体との間の水平方向のシフトを測定するために用いられることが可能であることに留意する必要がある。

第２モアレパターンと同様に、第４モアレパターンがまた、光スポット配列と情報担体との間の鉛直方向のシフトを測定するために用いられることが可能であることに留意する必要がある。
図１７は、周期的な光スポット１０３配列により読み取られる及び／又は書き込まれるように意図された情報担体１０１の平面図である。

情報担体１０１は、基本データ領域の集合により規定され、上記のようなマクロセルに組織化されたたデータ領域１０５を有する。

情報担体１０１はまた、検出器１０６の検出領域１０７において大域的モアレパターンを生成するために周期的な光スポット配列と干渉するように意図された二次元周期構造ＴＤを有する。この二次元周期構造は前記基本データ領域と混ぜられる。それ故、検出領域１０７において検出されるべき大域的モアレパターンはまた、そのデータと混ぜられる。しかしながら、それらのデータ自体はランダムであるため、周期パターンは、例えば、既知の適合化アルゴリズムを用いて、検出領域１０７で容易に検出されることが可能である。

図１７に示すように、二次元周期構造ＴＤは、鉛直方向及び平行ストライプ（この実施例においては、基本データ領域の大きさより２倍大きい幅を有する）により、及び、水平方向及び平行ストライプ（この実施例においては、基本データ領域の大きさより２倍大きい幅を有する）により構成されるグリッドを規定する。図１８に示すように、対応するモアレパターンはまた、拡大されたグリッド（理解を容易にするように破線で示した四角形で表している）である。

上記の光ブロブＢ１及びＢ２の追跡と同様に、拡大されたグリッドの水平方向位置は、情報担体と光スポット配列との間の水平方向位置を決定するために用いられることが可能である一方、拡大されたグリッドの水平方向位置は、情報担体と光スポット配列との間の鉛直方向位置を決定するために用いられることが可能である。

情報担体と光スポット配列との間の角度ずれの場合、モアレパターンはまた、式（２）にしたがって回転される。

図１９は、５°のずれを有する場合について示している。角度ずれθが次式の関係から導き出されることが式（２）から分かり、
ｔａｎθ＝ｐｓｉｎφ／（ｐｃｏｓφ＋Ｔ） （６）
ここで、Ｔは検出領域１０７において検出される大域的モアレパターンの周期である。

図１を再び参照するに、そのシステムはまた、検出器１０６により検出され且つ生成され並びにデータバス１１７を介して信号として搬送される異なるモアレパターンから演算を実行するように意図された処理ユニット１１６を有する。その処理は、メモリに記憶されているコード命令によりなされ、信号処理器により実行される。特に、処理ユニット１１３は次のようなものを有する。
− 周期的な光スポット１０３配列と前記情報担体１０１との間の空間位置（ｘ，ｙ）を前記第１及び第２モアレパターンから導き出すための第１階席手段１１８。解析手段１１８は、検出領域１１０及び１１１それぞれに沿って光ブロブＢ１及びＢ２の位置の検出を制御する。このために、既知の追跡アルゴリズムを用いることが可能である。
− 周期的な光スポット１０３配列と前記情報担体１０１との間の角度値θを前記第１及び第３モアレパターン及び／又は前記第２及び第４モアレパターンから導き出すための第２解析手段。解析手段１１９は、検出領域１１０、１１１、１１３及び１１５それぞれ（例えば、既知の追跡アルゴリズムを用いて）の位置の検出並びに関係式（５）から角度値θを導き出すことを制御する。

式（２）により、周期構造１０８、１０９、１１２又は１１４の周期が次式の関係から導き出される。

ｓ＝ｐｃｏｓθ−ｐｓｉｎθ／ｔａｎφ （７）
ずれ角度θが、例えば、関係式（６）から正確に知られている場合、関係式（７）は、考慮される周期構造の周期の測定を導き出すことが可能である。

それ故、処理ユニット１１６は、前記第１、第２、第３又は第４周期構造（１０８、１０９、１１２、１１４）と前記第１、第２、第３又は第４モアレパターンとの間の角度値θ及び測定角度φを、前記第１、第２、第３又は第４周期構造（１０８、１０９、１１２、１１４）の周期ｓの測定、前記周期的な光スポット１０３配列の周期ｐから導き出すための第３階席手段１２０を有する。

測定周期ｓが、例えば、温度変化のために、目的の及び既知の周期ｓ０と異なる場合、シフトが光スポットとマクロセルとの間に存在することが仮定される。それ故、周期ｓの測定は、情報担体１０１の大きさを変化させて、光スポットの期間ｐに対してマクロセルの大きさを制御するために有利に用いられる。

このために、図２０に示すように、情報担体１０１は、上部表面Ｓ＿ｕｐ及び下部表面Ｓ＿ｌｏｗを有する高分子フィルムから成る透明層（ＲＦ）を有する。高分子フィルムは、それら２つの表面間に電圧差Ｖを印加されるように意図されている。電圧差Ｖがそれら２つの表面間に印加されるとき、マックスウェル応力現象が、高分子フィルムが面方向に伸びるようにし、そのことは周期構造の周期を変化させる。

電圧差Ｖは、ループ制御により生成され、目的の周期ｓ０と測定された周期ｓとの間の差から導き出された信号である。

したがって、高分子フィルムは、前記期間ｓの測定から導き出された制御信号に基づいて、前記第１、第２、第３又は第４周期構造１０８−１０９−１１２−１１４の周期ｓを調節するための第３操作手段として機能する。

上記のように、光スポット１０３配列がサンプリング操作と同等であるように、情報担体１０１に適用される高品質の光スポットが適切にフォーカシングされた（即ち、小さい光スポットは高コントラストを有する）ことが仮定されている。実際には、光スポットは完璧にフォーカシングされず、データ領域１０５において読み取られるデータに損失がある。それ故、焦点を測定すること及びそれに応じて情報担体１０１と光スポット１０３配列を生成する光学要素１０２との間の距離をｚ軸に沿って変化させることは重要な課題である。

モアレ拡大は、光スポット自体の配列の拡大と周期構造の拡大の重畳であるとみなされる。したがって、光スポットが適切にフォーカシングされるとき、異なるモアレパターンはぼけた外観を有する。それとは対照的に、光スポットが適切にフォーカシングされるとき、異なるモアレパターンは鮮鋭な外観を有する。

それ故、検出器１０６において検出されたモアレパターンの鮮鋭性を先ず、解析し、次いで、１つ又は複数のモアレパターンにおける最大コントラストが測定される前に、情報担体１０１と光学要素１０２との間の距離をｚ方向に沿って変化させることにより、光スポットの焦点を制御することが提案された。

モアレパターンのコントラストは、勾配測定に基づくアルゴリズムにより、又は、代替として、ヒストグラムに基づくアルゴリズムにより、確立されることが可能である。このために、処理ユニット１１６は、少なくとも前記第１、第２、第３又は第４モアレパターンの一のコントラスト値を導き出すために第４階席手段１２１を有する。

情報担体１０１と光学要素１０２との間の距離は第３操作手段ＡＣ６（例えば、圧電アクチュエータ）により変えられる。

図２１は、図１に示しているシステムを制御するための処理ユニット１１６により実行されるループ制御の原理を示している。

光スポット１０３配列に対して情報担体１０１の空間位置（ｘ，ｙ）を調節するために、その空間位置（ｘ，ｙ）を反映する信号Ｓ＿ｘｙは、操作手段ＡＣ１−ＡＣ２にユニット１１６により生成される制御信号１２２を生成するように意図された第１ローパスフィルタＦ１を介して搬送される。それに応じて、操作手段ＡＣ１−ＡＣ２はそれらの空間位置を収集する。情報担体と光スポット配列との間の最適位置は、測定された空間位置が目的の空間位置に一致するときに得られる。

光スポット１０３配列に対する情報担体１０１の角度位置θを調節するために、角度θの値を反映する信号は、操作手段ＡＣ１−ＡＣ２−ＡＣ３に処理ユニット１１６により生成される制御信号１２３を生成するように意図された第２ローパスフィルタＦ２を介して搬送される。それに応じて、操作手段ＡＣ１−ＡＣ２−ＡＣ３はそれらの空間位置を収集し、測定角度θを修正する。情報担体と光スポット配列との間の最適位置は、角度θが０になる傾向になるときに得られる。

情報担体１０１にプリントされる構造の周期ｓを調節するために、前記周期の値を反映する信号Ｓ＿ｓは、操作手段ＰＦに処理ユニット１１６により生成される制御信号１２４を生成するように意図された第３ローパスフィルタＦ３を介して搬送される。それに応じて、操作手段ＰＦは長くなり、情報担体１０１の大きさ及び測定される周期ｓを修正する。情報担体の最適な周期ｓは、周期が目的の周期ｓ０になる傾向になるときに得られる。

情報担体１０１に適用される光スポット１０３配列の焦点を調節するために、焦点の測定を反映する信号Ｓ＿ｆは、操作手段ＡＣ６に処理ユニット１１６により生成される制御信号１２４を生成するように意図された第４ローパスフィルタＦ３を介して搬送される。それに応じて、操作手段ＡＣ６は情報担体１０１の高さをｚ軸に沿って移動させる。光スポットの最適な焦点は、前記第１、第２、第３又は第４モアレパターンのコントラストが最大であるときに得られる。

本発明にしたがったシステムは、有利であることに、上記のように情報担体からデータを読み取る及び／又はそれから書き出すための装置において実施されることが可能である。

好適には、本発明がそのような装置において実施される、光スポットの焦点が先ず、測定されて補正され、光スポット配列と情報担体と間のずれ角度が測定されて補正される。それらの２つの段階は、データ領域の読み取り又は書き込み操作に先立って行われることが必要である。次いで、空間位置測定及び調節が、読み取り又は書き込み操作中に実施される。

用語“を有する”及びその派生語は、請求項に記載されている構成要素又は段階以外の構成要素又は段階の存在を排除するものではない。構成要素及び段階の単数表現は、複数のそれらの構成要素及び段階の存在を排除するものではない。

本発明にしたがったシステムを示す図である。 本発明にしたがった第１光学要素を示す図である。 本発明にしたがった第２光学要素を示す図である。 本発明にしたがったシステムの詳細図である。 本発明にしたがったマクロセル走査の原理を示す図である。 本発明にしたがった情報担体の走査を示す図である。 本発明にしたがった情報担体の走査の複数のビューを示す図である。 本発明にしたがった走査の詳細な構成要素を示す図である。 本発明にしたがった第１情報担体を示す図である。 本発明にしたがった前記第１情報担体を第１実施例により示す図である。 本発明にしたがった前記第１情報担体を第２実施例により示す図である。 本発明にしたがった第２情報担体を示す図である。 本発明にしたがった第３情報担体を示す図である。 本発明にしたがった前記第３情報担体を第１実施例により示す図である。 本発明にしたがった前記第３情報担体を第２実施例により示す図である。 本発明にしたがった第４情報担体を示す図である。 本発明にしたがった第５情報担体を示す図である。 本発明にしたがった前記第５情報担体を第１実施例により示す図である。 本発明にしたがった前記第５情報担体を第２実施例により示す図である。 本発明にしたがった第６情報担体を示す図である。 本発明にしたがった制御ループを示す図である。

Claims (13)

1. システムであって：
   情報担体に適用されるように意図された周期的な光スポット配列を生成するための光学要素であって、前記情報担体は、第１モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図され、そして第２モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図されて、前記第２周期構造は前記第１周期構造に対して垂直に位置付けられている、光学要素；
   前記周期的な光スポット配列と前記情報担体との間の空間位置を前記第１及び第２モアレパターンから導き出すための第１解析手段；並びに
   前記空間位置から導き出される制御信号に基づいて、前記光スポット配列に対して前記情報担体の空間位置を調節するための第１操作手段；
   を有するシステム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、前記情報担体はまた、第３モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第３周期構造を有し、前記第３周期構造は前記第１周期構造に対して平行に且つ対向して位置付けられた、システムであり：
   前記周期的な光スポット配列と前記情報担体との間の角度を前記第１及び第３モアレパターンから導き出すための第２解析手段；並びに
   前記角度値から導き出された制御信号に基づいて、前記光スポット配列に対して前記情報担体の前記角度位置を調節するための第２操作手段；
   を有するシステム。
3. 請求項１に記載のシステムであって、前記情報担体はまた、第３モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第３周期構造を有し、前記第４周期構造は第４モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図され、前記第３周期構造は前記第１周期構造に対して平行に及び対向して位置付けられ、前記第４周期構造は前記第２周期構造に対して平行に及び対向して位置付けられている、システムであり：
   前記周期的な光スポット配列と前記情報担体との間の前記角度値と、前記第１及び第３モアレパターンから並びに前記第２及び第４モアレパターンから導き出すための第２解析手段；並びに
   前記角度値から導き出された制御信号に基づいて、前記光スポット配列に対して前記情報担体の前記角度位置を調節するための第２操作手段；
   を有するシステム。
4. 請求項２又は３に記載のシステムであって：
   前記周期的な光スポット配列、前記角度値及び前記第１、第２、第３又は第４周期構造と前記第１、第２、第３又は第４モアレパターンとの間の角度の周期から前記第１、第２、第３又は第４周期構造の周期の測定を導き出すための第３解析手段；並びに
   前記周期の前記測定から導き出された制御信号に基づいて、前記第１、第２、第３又は第４周期構造の前記周期を調節するための第３操作手段；
   を有するシステム。
5. 請求項１乃至３の何れ一項に記載のシステムであって：
   前記第１、第２、第３又は第４モアレパターンの少なくとも１つのコントラスト値を導き出すための第４解析手段；及び
   前記コントラスト値から導き出された制御信号に基づいて、前記情報担体と前記光スポット配列との間の距離を調節するための第４操作手段；
   を有するシステム。
6. 周期的な光スポット配列により読み取られる及び／又は書き込まれるように意図された情報担体であって：
   基本データ領域の集合により規定されるデータ領域；
   第１モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第１周期構造；及び
   第２モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第２周期構造であって、該第２周期構造は前記第１周期構造に対して垂直に配置されている、第２周期構造；
   を有する情報担体。
7. 請求項６に記載の情報担体であって、前記第１及び第２周期構造は、前記データ領域の周囲に位置付けられている、又は、前記データ領域の内側の十字型にしたがって配置されている、情報担体。
8. 周期的な光スポット配列により読み取られる及び／又は書き込まれるように意図された情報担体であって：
   基本データ領域の集合により規定されるデータ領域；
   第１モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第１周期構造であって、該第１周期構造は前記データ領域の周囲に位置付けられている、第１周期構造；
   第２モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第２周期構造であって、該第２周期構造は前記データ領域の周囲に位置付けられ、前記第１周期構造に対して垂直に配置されている、第２周期構造；
   第３モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第３周期構造であって、該第３周期構造は前記第１周期構造と同一であり、前記データ領域の周囲に位置付けられ、前記第１周期構造に対して平行に且つ対向して配置されている、第３周期構造；
   を有する情報担体。
9. 請求項８に記載の情報担体であって、第４モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された第４周期構造であって、該第４周期構造は前記第２周期構造と同一であり、前記データ領域の前記周囲に位置付けられ、前記第２周期構造に対して平行に且つ対向して配置されている、第４周期構造；
   を有する情報担体。
10. 周期的な光スポット配列により読み取られる及び／又は書き込まれるように意図された情報担体であって：
    基本データ領域の集合により規定されるデータ領域；及び
    モアレパターンを生成するために前記周期的な光スポット配列と干渉するように意図された二次元周期構造であって、該二次元周期構造は前記基本データ領域と混ぜられる、二次元周期構造；
    を有する情報担体。
11. 請求項１０に記載の情報担体であって、前記二次元周期構造はグリッドを規定する、情報担体。
12. 請求項６、８又は１０の何れ一項に記載の情報担体であって、ポリマーフィルムから成る透明層を更に有し、前記透明層の大きさは電圧により制御可能である、情報担体。
13. 情報担体のデータを読み取る及び／又は該情報担体にデータを書き込むための装置であって、請求項１乃至５に記載のシステムを有する、装置。

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