KR20060079226A

KR20060079226A - 정보매체에 저장된 데이터의 판독 시스템

Info

Publication number: KR20060079226A
Application number: KR1020067005306A
Authority: KR
Inventors: 로베르트 프란스 마리아 헨드릭스; 코엔 테오도로스 후베르투스 프란시스쿠스 리에덴바움
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2006-07-05
Also published as: CN101354896A; US7308172B2; EP1665242A1; CN100472619C; CN1853224A; DE602004019663D1; ATE424024T1; US20070104406A1; TW200518064A; WO2005027108A1; EP1665242B1; AR045662A1; JP2007506210A

Abstract

본 발명은 정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 상기 도파관(1203)의 제 1 표면(1207)과 제 2 표면(1208)간의 광빔의 반사를 이용시에 서로 다른 부품을 횡방향으로 변위시킬 수 있는 도파관(1203)을 구비한다. 용도: 광 스토리지.

데이터 판독 시스템, 정보매체, 표면, 도파관

Description

정보매체에 저장된 데이터의 판독 시스템{SYSTEM FOR READING DATA STORED ON AN INFORMATION CARRIER}

본 발명은, 정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 시스템을 구비한 다양한 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 예를 들면, 광 데이터 저장의 분야에 사용되어도 된다.

요즘, 광 스토리지는, 예를 들면, DVD(Digital Versatile Disk) 표준에 의거한 저장 시스템에 있어서 콘텐트 배포를 위해 널리 사용된다. 광 스토리지는, 정보매체가 복제하기 쉽고 싸서 하드디스크 및 고체상태 스토리지에서 큰 이점이 있다.

그러나, 드라이브에 있어서 많은 양의 이동부분으로 인해, 상기 형태의 스토리지를 사용한 종래의 애플리케이션은, 판독동작시에 상기 이동부분의 필요한 안정성을 고려할 때, 판독동작을 수행할 때 충격에 대해 튼튼하지 않다. 이 때문에, 광 스토리지는 휴대형 디바이스 등에서 충격을 받기 쉬운 애플리케이션에서 용이하게 사용될 수 없다.

(발명의 목적 및 요약)

본 발명의 목적은, 정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 플래너(planar) 시스템을 제안하는데 있다.

정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 본 발명에 따른 플래너 시스템의 제 1 패밀리는,

- 제 1 표면과 제 2 표면으로 이루어진 도파관과,

- 입력 광빔으로부터 제 1 광 빔을 발생하는 상기 제 1 표면의 측면에 설치된 개구의 어레이와,

- 상기 제 2 표면의 측면에 설치되어 상기 제 1 광 빔으로부터 제 1 반사 광 빔을 발생하는 제 1 반사수단과,

- 상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 상기 제 1 반사 광 빔으로부터 위상 변조된 광 빔을 발생하는 반사형 위상 변조기와,

- 상기 제 2 표면의 측면에 설치되어 상기 위상 변조된 광 빔으로부터 정보매체를 주사하도록 구성되는 제 2 반사 광 빔을 발생하는 제 2 반사수단과,

- 상기 정보매체에서 발생된 출력 광 빔으로부터 상기 데이터를 검출하는 검출기를 구비한다.

정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 본 발명에 따른 플래너 시스템의 제 2 패밀리는,

- 제 1 표면과 제 2 표면을 구비하되, 그 제 2 표면의 측면에 정보매체가 설치되도록 구성되는 도파관과,

- 상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 입력 광빔으로부터 제 1 광 빔을 발생하는 개구의 어레이와,

- 상기 제 2 표면의 측면에 설치되어 상기 위상 변조된 광 빔으로부터 제 2 반사 광 빔을 발생하는 제 2 반사수단과,

- 상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 상기 제 2 반사 광 빔으로부터, 상기 제 2 반사수단과 정보매체 사이에 설치된 1/4 파장판을 통과하도록 구성되고 정보매체를 주사하도록 구성되는 제 3 반사 광 빔을 발생하는, 반사형 편광판과,

- 상기 반사형 편광판보다 아래에 설치되어 상기 정보매체에서 발생된 출력 광 빔으로부터 상기 데이터를 검출하는 검출기를 구비한다.

본 발명에 따른 플래너 시스템은, 광 스폿의 어레이에 의해 플래너 정보매체의 판독 전용이다. 상기 도파관으로 광 스폿을 정의하는 서로 다른 부품을 횡방향으로 변위시킬 수 있다. 그래서, 빌딩 높이는, 적층되지 않고 서로에 인접하게 다양한 부품을 설치한다는 사실에 기인하여 감소된다. 이러한 조립체는, 정보매체를 판독하는 장치에 구현을 용이하게 한다.

정보매체가 투과 또는 반사시에 판독될 수 있으므로, 그 플래너 시스템에 의해 투과 또는 비투과 정보매체를 판독할 수 있다. 비투과 정보매체에 의하면, 정보 매체 두께 또는 그 이면의 품질에 관한 더 엄격한 요구사항을 필요로 하지 않는다. 그 이면은, 이를테면 정보매체의 콘택을 나타내는 텍스트 또는 이미지로 프린트될 수 있다. 더욱이, 그 경우에, 정보매체의 하나의 표면만이 오염에 대해 보호될 필요가 있다.

이하, 본 발명의 상세한 설명 및 다른 국면을 제시하겠다.

본 발명의 특정 국면은 이후 설명된 실시예를 참조하여 설명하고 첨부도면과 관련지어 고려하며, 이때 동일한 부분 또는 서브단계는 동일한 방식으로 표시되어 있다:

도 1은 본 발명에 따른 제 1 시스템을 나타내고,

도 2는 본 발명에 따른 제 2 시스템을 나타내고,

도 3은 본 발명에 따른 시스템에서 사용된 마크로셀 주사 전용의 구성요소의 상세도를 나타내고,

도 4는 본 발명에 따른 마크로셀 주사의 원리를 나타내고,

도 5는 본 발명에 따른 제 1 시스템의 3차원 도면,

도 6은 정보매체 상에서 본 발명에 따른 시스템을 이동시키는 제 1 장치를 나타내고,

도 7은 정보매체 상에서 본 발명에 따른 시스템을 이동시키는 제 2 장치를 나타내고,

도 8은 정보매체 상에서 본 발명에 따른 시스템을 이동시키는 제 2 장치의 상세한 부재를 나타내고,

도 9는 본 발명에 따른 제 3 시스템을 나타내며,

도 10은 본 발명에 따른 제 3 시스템의 3차원 도면,

도 11은 전기 제어가능형 액정 셀과, 그 액정 셀의 전압제어 곡선을 나타내고,

도 12는 본 발명에 따른 플래너 시스템의 제 1 실시예를 나타내고,

도 13은 본 발명에 따른 플래너 시스템의 제 2 실시예를 나타내고,

도 14는 본 발명에 따른 플래너 시스템의 제 3 실시예를 나타내고,

도 15는 본 발명에 따른 플래너 시스템의 제 3 실시예의 3차원 도면을 나타내고,

도 16은 본 발명에 따른 플래너 시스템에 사용된 부품의 상세도,

도 17은 본 발명에 따른 시스템을 구비한 다양한 장치 및 디바이스를 나타낸다.

(발명의 상세한 설명)

본 발명에 따른 시스템은, 정보매체에 저장된 데이터를 판독하는데 있다. 정보매체는, 데이터 매트릭스에서처럼, 어레이 따라 구성된 이진 데이터를 저장하도록 구성된다. 정보매체가 투과시에 판독되는 경우, 그 정보매체에 저장된 이진 데 이터의 상태는 투과영역과 비투과영역(즉, 광 흡수)으로 나타내어져 있다. 이와는 달리, 정보매체가 반사시에 판독되도록 구성되는 경우, 그 정보매체에 저장된 이진 데이터의 상태는, 비반사영역(즉, 광 흡수)과 반사영역으로 나타내어져 있다. 그 영역은, 유리, 플라스틱 또는 자성재 등의 재료로 마킹된다.

본 발명에 따른 시스템은,

- 입력 광 빔으로부터 정보매체를 주사하는 광 스폿의 어레이를 발생하는 광학부재와,

- 상기 정보매체에서 발생된 출력 광 빔의 어레이로부터 상기 데이터를 검출하는 검출기를 구비한다.

도 1에 도시된 제 1 실시예에서, 정보매체(101)에 저장된 데이터를 판독하기 위한 본 발명에 따른 시스템은, 입력 광빔(104)으로부터 광 스폿의 어레이(103)를 발생하는 광학부재(102)를 구비하되, 이때 상기 광 스폿의 어레이(103)는 정보매체(101)를 주사하도록 구성된다.

상기 광학부재(102)는, 그 입력에 코히어런트 입력 광 빔(104)을 인가하는 마이크로 렌즈의 2차원 어레이에 해당한다. 상기 마이크로 렌즈의 어레이(102)는, 광 스폿이 정보매체에 포커싱되도록 정보매체(101)와 평행하게 그리고 멀리 설치된다. 그 마이크로 렌즈의 개구수와 품질은, 광 스폿의 크기를 결정한다. 예를 들면, 개구수가 0.3인 개구수를 갖는 마이크로 렌즈의 2차원 어레이(102)를 사용할 수 있다. 입력 광 빔(104)은, 입력 레이저 빔을 확장하기 위한 도파관(미도시됨)에 의해 또는, 결합 마이크로 레이저의 2차원 어레이에 의해 실현될 수 있다.

광 스폿은, 정보매체(101)의 투과영역 또는 비투과영역에 인가된다. 광 스폿이 비투과영역에 인가되는 경우, 정보매체에 의한 응답으로 출력 광빔을 발생하지 않는다. 광 스폿이 투과영역에 인가되는 경우, 정보매체에 의한 응답으로 출력 광빔을 발생하고, 이때의 출력 광빔은, 검출기(105)에 의해 검출된다. 그리고, 검출기(105)는, 광 스폿을 인가한 영역의 데이터의 이진 값을 검출하는데 사용된다.

검출기(105)는 CMOS 또는 CCD 픽셀의 어레이로 이루어진 것이 바람직하다. 예를 들면, 그 검출기의 하나의 픽셀은, 정보매체의 1데이터(즉, 1비트)를 포함한 기본 데이터 영역에 대향되게 설치된다. 그 경우에, 검출기의 하나의 픽셀은, 정보매체의 1 데이터를 검출하도록 구성된다.

바람직하게는, (미도시된) 마이크로 렌즈의 어레이는, 정보매체(101)와 검출기(105) 사이에 설치되어 검출기 위에 그 정보매체에서 발생된 출력 광 빔을 포커싱하여, 그 데이터의 검출을 향상시킨다.

도 2에 도시된 제 2 실시예에서, 정보매체(201)에 저장된 데이터를 판독하기 위한 본 발명에 따른 시스템은, 입력 광빔(204)으로부터 광 스폿의 어레이(203)를 발생하는 광학부재(202)를 구비하되, 이때 광 스폿의 어레이(203)는 정보매체(201)를 주사하도록 구성된다.

광학부재(202)는, 그 입력에 코히어런트 입력 광 빔(204)을 인가하는 개구의 2차원 어레이에 해당한다. 그 개구는, 예를 들면, 직경이 1㎛ 또는 그 보다 훨씬 작은 원형 구멍에 해당한다. 그 입력 광 빔(204)은, 입력 레이저 빔을 확장하기 위한 도파관(미도시됨)에 의해 또는, 결합 마이크로 레이저의 2차원 어레이에 의해 실현될 수 있다.

광 스폿은, 정보매체(201)의 투과영역 또는 비투과영역에 인가된다. 광 스폿이 비투과영역에 인가되는 경우, 정보매체에 의한 응답으로 출력 광빔을 발생하지 않는다. 광 스폿이 투과영역에 인가되는 경우, 정보매체에 의한 응답으로 출력 광빔을 발생하고, 이때의 출력 광빔은, 검출기(205)에 의해 검출된다. 도 1에 도시된 제 1 실시예와 마찬가지로, 검출기(205)는, 광 스폿을 인가한 영역의 데이터의 이진 값을 검출하는데 사용된다.

검출기(205)는 CMOS 또는 CCD 픽셀의 어레이로 이루어진 것이 바람직하다. 예를 들면, 그 검출기의 하나의 픽셀은, 정보매체의 데이터를 포함한 기본 데이터 영역에 대향되게 설치된다. 그 경우에, 검출기의 하나의 픽셀은, 정보매체의 1 데이터를 검출하도록 구성된다.

바람직하게는, (미도시된) 마이크로 렌즈의 어레이는, 정보매체(201)와 검출기(205) 사이에 설치되어 검출기 위에 그 정보매체에서 발생된 출력 광 빔을 포커싱하여, 그 데이터의 검출을 향상시킨다.

광 스폿의 어레이(203)는, 다음과 같이 작용하는 회절현상인 탤벗 효과를 이용할 때 상기 개구를 갖는 어레이(202)에서 발생된다. 입력 광 빔(204) 등의 코히어런트 광 빔이 개구의 어레이(202) 등의 주기적 회절 구조(그래서 광 에미터를 구성함)를 갖는 물체에 인가되는 경우, 그 회절된 광은 그 회절구조로부터의 예측가능한 거리 z0에서 위치된 평면에서 에미터의 동일한 이미지에 재합성된다. 이러한 거리 z0는, 탤벗 거리로서 공지되어 있다. 그 탤벗 거리 z0는, 관계식 z0=2·n·d²/λ로 나타내어지고, 이때 d는 광 에미터의 주기적인 간격이고, λ는 입력 광빔의 파장이며, n은 전파 공간의 굴절률이다. 보다 일반적으로, 에미터로부터 더욱 이격되고 탤벗 거리 z의 배수인 다른 거리 z(m)에서 리-이메이징이 일어나서, z(m)=2·n·m·d²/λ이고, 여기서 m은 정수이다. 또한, 이러한 리-이메이징은 m=1/2 + 정수에 대해 일어나지만, 여기서 그 이미지는 한주기의 절반에서 이동된다. 또한, 그 리-이메이징은, m=1/4 + 정수와, m=3/4 + 정수에 대해 일어나지만, 그 이미지는 2배의 주파수를 갖고, 이것이 의미하는 것은 광 스폿의 주기가 개구의 어레이의 주기에 비해 절반이다.

탤벗 효과를 이용하면, 광학 렌즈의 필요없이 개구의 어레이로부터의 비교적 큰 거리(수백 ㎛, z(m)으로 표현됨)에서 고품질의 광 스폿의 어레이를 발생할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 개구의 어레이(202)와 정보층(201) 사이에 커버층을 삽입하여 오염(예를 들면, 먼지, 지문...)으로부터 후자를 방지할 수 있다. 더욱이, 이것은 그 구현을 용이하게 하고, 마이크로 렌즈의 어레이를 사용한 것과 비교하여, 비용 효과면에서, 정보매체에 인가된 광 스폿의 밀도를 증가시킬 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 시스템의 상세도를 나타낸 것이다. 이 상세도에는, 정보매체(301)에서 발생된 출력 광빔으로부터 데이터를 검출하도록 구성된 검출기(305)가 도시되어 있다. 이 검출기는, 302-303-304라고 언급한 픽셀로 이루어지고, 도시된 픽셀의 수는 이해하기 쉽도록 제한되어 있다. 특히, 픽셀 302는 정보매체의 데이터 영역 306에 저장된 데이터를 검출하도록 구성되고, 픽셀 303은 데이터 영역 307에 저장된 데이터를 검출하도록 구성되며, 픽셀 304는 데이터 영역 308에 저장된 데이터를 검출하도록 구성된다. (마크로 셀이라고도 불리는) 각 데이터 영역은, 기본 데이터로 이루어진 세트를 구비한다. 예를 들면, 데이터 영역(306)은, 306a-306b-306c-306d라고 한 이진 데이터를 구비한다.

본 실시예에서, 상기 검출기의 1 픽셀은 데이터로 이루어진 세트를 검출하도록 구성되고, 이러한 데이터로 이루어진 세트 중에서 각 기본 데이터는, 도 1에 도시된 마이크로 렌즈의 어레이(102)에서 또는 도 2에 도시된 개구의 어레이에서 발생된 단일 광 스폿에 의해 연속적으로 판독된다. 이와 같이 정보매체의 데이터를 판독하는 방식을 이하에서는 마크로 셀이라고 한다.

도 3에 의거한 도 4는, 정보매체(401)의 마크로 셀 주사를 비제한적 예시로 나타낸다.

정보매체(401)에 저장된 데이터의 상태는, 블랙영역(즉, 비투과) 또는 화이트 영역(즉, 투과)으로 나타낸 2개가 있다. 예를 들면, 블랙영역은 "0"의 이진 상태에 해당하고, 화이트 영역은 "1"의 이진 상태에 해당한다.

검출기(405)의 픽셀이 정보매체(401)에서 발생된 출력 광 빔에 의해 조사되는 경우, 그 픽셀은 화이트 영역으로 나타내어진다. 그 경우에, 픽셀은 제 1 상태인 전기 출력신호(미도시됨)를 전달한다. 이에 반하여, 검출기(405)의 픽셀이 임의의 출력 광빔을 정보매체로부터 수신하지 않은 경우, 그 픽셀은 크로스 해칭된 영역으로 나타내어져 있다. 그 경우에, 픽셀은 제 2 상태의 전기 출력신호(미도시됨) 를 전달한다.

본 예에서, 데이터로 이루어진 각 세트는, 4개의 기본 데이터로 이루어지고, 단일 광 스폿은 데이터로 이루어진 각 세트에 동시에 인가된다. 광 스폿(403)에 의해 정보매체(401)의 주사는, 예를 들면 2개의 기본 데이터 사이의 거리와 같은 증분된 횡방향 변위에 따라, 왼쪽에서 오른쪽으로 행해진다.

위치 A에서는, 검출기의 모든 픽셀이 제 2 상태에 있는 비투과 영역에 모든 광 스폿을 인가한다.

위치 B에서는, 광 스폿을 오른쪽으로 변위시킨 후, 그 광 스폿의 왼쪽으로의 변위를 대응한 픽셀이 제 1 상태에 있는 투과영역에 인가하고, 그 검출기의 2개의 대응한 픽셀이 제 2 상태에 있는 비투과영역에 2개의 다른 광 스폿을 인가한다.

위치 C에서는, 광 스폿을 오른쪽으로 변위시킨 후, 그 광 스폿의 왼쪽으로의 변위를 대응한 픽셀이 제 2 상태에 있는 비투과영역에 인가하고, 그 검출기의 2개의 대응한 픽셀이 제 1 상태에 있는 투과영역에 2개의 다른 광 스폿을 인가한다.

위치 D에서는, 광 스폿을 오른쪽으로 변위시킨 후, 중앙 광 스폿을, 대응한 픽셀이 제 2 상태에 있는 비투과영역에 인가하고, 그 검출기의 2개의 대응한 픽셀이 제 1 상태에 있는 투과영역에 2개의 다른 광 스폿을 인가한다.

정보매체(401)의 주사는, 그 검출기의 픽셀에 대향하는 데이터로 이루어진 세트의 모든 데이터에 광 스폿을 인가한 경우 완료한다. 검출기의 픽셀에 대향하는 데이터로 이루어진 세트를 구성하는 기본 데이터는, 단일 광 스폿에 의해 연속적으로 판독된다.

도 5는 도 2에 도시된 것과 같은 시스템의 3차원 도면을 나타낸다. 이 시스템은, 정보매체(501)에 인가된 광 스폿의 어레이를 발생하는 개구의 어레이(502)를 구비한다. (굵은선으로 나타낸) 정보매체(501)의 데이터로 이루어진 2차원 세트에서 각 광 스폿을 인가 및 주사한다. 이러한 광 스폿에 응답하여, 정보매체는, 주사되는 데이터로 이루어진 세트에 대향하는 검출기(503)의 픽셀에 의해 검출된 것의 응답으로 출력 광 빔을 발생한다( 또는 그 광 스폿을 비투과영역에 인가하는 경우 발생하지 않는다). 그 정보매체(501)의 주사는 개구의 어레이(502)를 x 및 y축을 따라 변위시킬 때 행해진다.

개구의 어레이(502), 정보매체(501) 및 검출기(503)는, 평행한 면에 적층된다. 이동하는 부분만이 개구의 어레이(502)이다.

주목하는 것은, 도 1에 도시된 것과 같은 상기 시스템의 3차원 도면은, 개구의 어레이(502)를 마이크로렌즈의 어레이(102)로 대체할 때 도 5에 도시된 시스템과 같을 것이라는 것이다.

광 스폿의 어레이에 의한 정보매체의 주사는, 정보매체에 평행한 면에서 행해진다. 주사장치는, 정보매체의 모든 표면을 주사하기 위해서, 그 광 스폿을 2개의 방향 x와 y로 병진 운동시킨다.

도 6에 도시된 제 1 해결책에서, 주사장치는, H 브릿지에 해당한다. 광 스폿의 어레이(즉, 마이크로 렌즈의 어레이 또는 개구의 어레이)를 발생하는 광학부재는, 제 1 슬레지(602)와 비교하여 y축을 따라 이동가능한 제 1 슬레지(601)에 구현된다. 이를 위해, 제 1 슬레지(601)는, 가이드(607-608)과 접촉된 조인트(603-604- 605-606)를 구비한다. 제 2 슬레지(602)는, 가이드(609-610)와 접촉된 조인트(611-612-613-614)에 의해 x축을 따라 이동가능하다. 그 슬레지 601과 602는, 스텝 바이 스텝 모터, 잭으로서 작동되는 자기 또는 압전 액추에이터 등의 (미도시된) 액추에이터에 의해 병진된다.

도 7에 도시된 제 2 해결책에서, 주사장치는, 프레임(701)에 보유되어 있다. 그 프레임(701)을 매다는데 사용된 부재가, 도 8의 상세한 3차원 도면에 도시되어 있다. 이들 부재는,

- 제 1 리프(leaf) 스프링(802)과,

- 제 2 리프 스프링(803)과,

- x축을 따라 상기 주사장치(801)를 작동시키는 제 1 압전부재(804)와,

- y축을 따라 상기 주사장치(801)를 작동시키는 제 2 압전부재(805)로 이루어진다.

도 7에 도시된 제 2 해결책은, 도 6에 도시된 H 브리지 보다 적게 기계적 전송을 한다. 상기 프레임(701)과 접촉한 압전부재는, (나타내지 않은) 전기적으로 조절되어, 전압변동으로 압전부재의 크기 변화가 생겨, 그 프레임(701)을 x축 및/또는 y축을 따라 변위시킨다.

위치 Pos1은 제 1 위치에 있는 주사장치(701)를 나타내고, 위치 Pos2는 x축을 따라 병진 후 제 2 위치에 있는 주사장치(701)를 나타낸다. 리프 스프링(702,703)의 가요성은 눈에 띄게 나타난다.

유사한 구성에는, 4개의 압전부재가 구비될 수 있고, 그 2개의 별도의 압전 부재는 리프 스프링(702, 703)을 대체한다. 그 경우에, 압전부재의 대향하는 쌍은, 근육의 대향하는 쌍과 같은 방식으로 일 방향으로 함께 동작한다.

도 9는 정보매체(901)의 주사가 구성요소의 이동없이 실현되는 본 발명에 따른 개선된 시스템을 나타낸다. 도 9는 도 2에 기초하지만 입력 광빔(904)의 광 경로에 설치된 위상 변조기(906)를 추가로 구비한다.

비기계적 주사는, 입력 광빔(904)에 대한 위상 변조기(906)에 의해 한정된 위상 프로파일을 사용하여 실현되고, 이러한 위상 프로파일을 변화시킬 때에 실현된다. 그 위상 변조기(906)는, 입력 광빔(904)의 위상을 횡방향 거리 x( 및/또는 y)에 대해 변화시킨다.

주목하는 것은, 그 위상 변조기(906)도 (나타내지 않은) 개구의 어레이(902)와 정보매체(901) 사이에 설치될 수 있다는 것이다.

그 위상

이 위치 x에 대해 선형방식으로 변화하므로 작용할 때 위상변조기(906)가 작동하는 경우, 이것에 의해 그 횡방향 축 x을 따라 광 스폿의 어레이(903)의 횡방향 이동값 Δx만큼 이동되게 된다. 여기서 정의된 것은, 그 위상

와 횡방향 위치 x가 다음의 관계식으로 된다는 것이다.

식 1.

여기서, x는 (예를 들면, 위상 변조기(906)의 가장 좌측으로부터 그려진) 횡방향 위치,

λ는 입력 광빔(904)의 파장,

a는 가변 파라미터이다.

이것으로 밝혀진 것은, 식 1에서 정의된 것과 같은 위상 프로파일이 위상 변조기(906)에 의해 수행되고, 광 스폿의 어레이(903)의 횡방향 이동값 Δx는 다음식으로 나타내어진다.

Δx=a·Z 식 2

여기서, Z는 탤벗 거리 z0, 또는 탤벗 거리 z0의 정수배 또는 요부 배수(sub-multiple)에 대응하는 것이 바람직한 고정값이다.

파라미터 a는 횡방향 이동값 Δx를 변경하는 면에서 위상 프로파일의 선형인자를 변경시킨다. 파라미터 a의 값마다, 서로 다른 위상 프로파일을 정의한다. 이 때문에, 그 파라미터 a의 변동은 x에서의 스폿을 이동되게 한다.

정보매체(901)의 모든 표면을 주사하기 위해서, 정보매체의각 마크로 셀 데이터는, 스폿의 어레이의 광 스폿에 의해 주사되어야 한다. 그래서, 마크로 셀 데이터의 주사는, x축과 y축을 따라서의 2차원 주사에 해당한다. 이러한 2차원 주사는, x축과 y축에 따라 동시에 선형 위상 변조를 정의할 때 수행되고, 그 정의된 위상 프로파일은 (식 1에 의해 정의된 것과 같은) x축에 따른 선형 위상 프로파일과, (마찬가지로, x를 y로 대체할 때 식 1에 도시된 것과 같은) y축에 따른 선형 위상 프로파일의 선형 조합으로부터 생긴다.

위상 변조기(906)는 바람직하게는 제어가능형 액정(LC) 셀로 이루어진다. 예를 들면, 픽셀레이티드 선형 네마틱 LC셀은, 개구의 어레이(902)의 각 개구가 자신의 LC 셀을 갖도록 사용될 수 있고, 자신의 위상

을 나타낼 수 있다. 그래서, 위상 변조기(906)는, LC 셀의 2차원 어레이에 해당한다. 네마틱 물질은 전계 및 자계에 의해 정렬되어, 위상이 변경된다. 네마틱 셀은 광축이 고정된 선형파 플레이트와 광학적으로 동일하지만, 그것의 복굴절성은 인가된 전압의 함수이다. 그 인가된 전압이 변화함에 따라, 그 복굴절성이 변하여, 광 경로의 길이가 변경되어서, 위상이 변경된다.

개구의 어레이(902)의 개구 각각이 자신의 LC 셀을 가지므로, 그 위상 프로파일은 스텝이 증가하는 램프(ramp)를 정의하고, 이때의 램프는 전체적으로 식 1에 정의된 선형식에 적합하다.

이와는 달리, 상기 위상 변조기(906)는 위상 프로파일의 선형인지를 변화시키기 위해 전기적으로 제어가능한 연속적인 프리셋 위상 프로파일을 정의할 수도 있다.

또한, 전기습윤 셀은, 그 위상 프로파일을 정의하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 횡방향 위치 x에 따른 위상 프로파일은, 서로 다른 고전압을 그 전기 습윤 셀에 인가하여 변경된다.

이와는 달리, 광 스폿의 어레이는, 입력 광빔(904)의 입사각을 축방향 z로부터 변화시킬 때 정보매체 상에서 이동될 수 있다. 이러한 해결책은, 광 경로 상에 놓인 위상 변조기를 보다 더 필요로 하지 않으므로 이로운 것이다. 그러나, 그것은 광빔(904)의 각도를 변화시키는 (나타내지 않은) 액추에이션 수단을 필요로 한다. 광빔의 각도가 개구 어레이의 표면 법선에 대해 a인 경우, 그 위상 프로파일은 식 1에서 정의된 것에 해당한다.

도 10은 도 9에 도시된 것과 같은 시스템의 3차원 도면을 나타낸다. 그 시스템은 정보매체(1001)에 인가된 광 스폿의 어레이를 발생하는 개구의 어레이(1002)를 구비한다. (굵게 정사각형으로 나타낸) 정보매체(1001)의 데이터의 2차원 세트 상에 각 광 스폿을 인가하고 주사한다. 이 광 스폿에 따라, 정보매체는 주사되는 데이터의 세트에 대향하는 검출기(1003)의 픽셀에 의해 검출된 출력 광빔을 발생한다(또는, 그 광 스폿이 비투과영역에 인가되지 않은 경우에 그 출력 광빔을 발생하지 않는다). x축과 y축을 따라서의 정보매체(1002)의 주사는, 어떠한 소자를 이동시키지 않고서도, 개구의 어레이(1002) 아래에 놓인 위상 변조기(1006)에 의해 수행된다.

위상 변조기(1006), 개구의 어레이(1002), 정보매체(100) 및 검출기(1003)는 평행한 면에 적층된다.

도 11은 LC 셀의 예를 나타낸다. LC 셀은, LC층(1101), 유리 지지체(1102), 투명전극(1103), 정렬층(1104)을 구비한다. 본 도면에서, 파라미터 d는 셀 두께에 해당하고, θ는 LC 분자의 각도에 해당한다. 액정분자가 전압 발생기(1105)에 의해 인가된 전계로 인해 회전함에 따라, 그 셀을 통과하여 전파되는 선형 편광된 광이, 서로 다른 유효 굴절률을 가져서, 위상이 변경될 것이다.

일례로서, 위상 변경값

대 전압의 결과적인 그래프를 도 11에 도시하였다. 그 곡선의 특징은, 사용된 LC 재료와, 광의 파장 및 셀 두께 d에 의존한다.

입력 광빔(904)의 위상

이 위치 x에 대해 2차식으로 변화하도록 위상 변 조기(906)가 작동하는 경우, 이것에 의해 축방향 축 z를 따라 광 스폿의 어레이(903)의 축방향 이동 Δz가 생긴다. 여기서 정의한 것은, 그 위상

과 횡방향 위치 x가 다음식에 의해 연결된다는 것이다.

식 3.

여기서, x는 횡방향 위치,

λ는 입력 광빔(904)의 파장,

R은 위상 프로파일의 곡률반경에 해당하는 가변 파라미터,

Δz는 z=0일 경우의 위치에 대한 축방향 이동값이다.

여기서 밝혀진 것은, 식 3에 정의된 것과 같은 위상 프로파일이 위상 변조기(906)에 의해 수행되는 경우, 광 스폿의 어레이(903)의 축방향 이동값 Δz가 다음식에 정확하게 근사화될 수 있다.

식 4.

여기서, Z는 탤벗 거리 z0, 또는 탤벗 거리 z0의 정수배 또는 요부 배수에 대응하는 것이 바람직한 고정값이다.

그 가변 파라미터 R에 의해, 축방향 이동값 Δz를 변경시키는 면에서 위상 프로파일의 2차 인자를 수정할 수 있다. 파라미터 R의 값마다, 서로 다른 위상 프로파일을 정의한다. 이 때문에, 그 파라미터 R의 변동으로 이동 Δz가 생긴다. 그 래서, 광 스폿(903)은 정보매체(901)의 표면에 보다 가깝거나 그 표면으로부터 더욱 더 멀리 포커싱할 것이다. 2차 위상 프로파일은, 아주 전통적인 기록시에 포커스 액추에이터와 같은 역할을 한다.

바람직하게는, 위상 변조기(906)에서 정의된 위상 프로파일은, (x 및/또는 y축에 따라) 식 1에서 정의된 것과 같은 선형 위상 프로파일과, 식 4에서 정의된 2차 위상 프로파일과의 선형 조합으로부터 생길 수도 있다. 이것은 광 스폿의 2차원 주사를 동시에 수행되게 하고, 정보매체(901)의 표면에 광 스폿의 포커스를 정확히 설정되게 한다.

개선된 실시예에서, 도 1-2-8-9-10에 도시된 것처럼 적층되지 않고, 본 발명에 따른 시스템의 서로 다른 부품은, 플래너 시스템을 정의하기 위해 서로에 인접하게 설치된다. 이러한 플래너 시스템은, 제 1 표면과 제 2 표면을 구비한 도파관 상에 조립된다. 이 도파관의 사용으로, 도파관의 제 1 표면(즉, 하부면)과 제 2 표면(즉, 상부면) 사이의 반사에 기인한 서로 다른 광빔을 횡방향으로 변위시킬 수 있다. 본 발명에 따른 플래너 시스템은, 2개의 패밀리에 따라 얻어진다.

정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 본 발명에 따른 플래너 시스템의 제 1 패밀리는, 도 12 및 도 13에 도시되어 있다. 이러한 플래너 시스템의 제 1 패밀리는 다음과 같이 이루어진다:

- 제 1 표면(1207-1307)과 제 2 표면(1208-1308)으로 이루어진 도파관(1203-1303). 이때의 도파관은, 플라스틱 또는 유리, 또는 복굴절성 또는 밀도 변화가 없는 임의의 재료로 이루어진다.

- 상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 입력 광빔(1204-1304)으로부터 제 1 광 빔을 발생하는 개구의 어레이(1202-1302). 그 광빔은, 추가의 도파관(미도시됨)에 의해 확장된 레이저빔으로부터 얻어지기도 한다.

- 상기 제 2 표면의 측면에 설치되어 상기 제 1 광 빔으로부터 제 1 반사 광 빔을 발생하는 제 1 반사수단(1209-1309).

- 상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 상기 제 1 반사 광 빔으로부터 위상 변조된 광 빔을 발생하는 반사형 위상 변조기(1206-1306). 그 위상 변조된 광 빔은 이전에 설명된 것과 같은 광 스폿의 어레이로 이루어진다.

- 상기 제 2 표면의 측면에 설치되어 상기 위상 변조된 광 빔으로부터 정보매체(1201-1301)를 주사하도록 구성되는 제 2 반사 광 빔을 발생하는 제 2 반사수단(1210-1310).

- 상기 정보매체(1201-1301)에서 발생된 출력 광 빔으로부터 상기 데이터를 검출하는 검출기(1205-1305). 예를 들면 이전에 설명된 것과 같은 CMOS 타입의 검출기는, 마이크로 렌즈의 어레이(미도시된)를 구비하여, 상기 검출기의 감지 셀 상에 상기 출력 광 빔을 포커싱하는 것이 바람직하다.

도 12에 도시된 실시예에서, 검출기(1205)는, 상기 제 1 표면(1207)의 측면에 설치되고, 그 정보매체(1201)는 상기 제 1 표면(1207)과 상기 검출기(1205) 사이에 설치되도록 구성된다. 이러한 특별한 실시예는, 투과시에 판독되도록 구성된 정보매체의 사용을 의미한다.

도 13에 도시된 실시예에서, 검출기(1305)는, 상기 제 2 표면(1308)의 측면 에 설치된다. 더욱이, 상기 시스템은,

- 상기 제 2 반사수단(1310)과 검출기(1305) 사이에 설치된 반사형 편광판(1311)과,

- 상기 제 1 표면(1307)과 상기 정보매체(1301) 사이에 설치된 1/4 파장판(1312)을 더 구비한다.

상기 도파관(1303)의 좌측에서, 위쪽을 가리키는 두꺼운 화살표는, 정보매체(1301)로부터 되돌아오는 광빔을 나타낸다. 이러한 광 빔의 편광은, 1/4 파장판(1312)에 의해 회전되어 (제 2 반사수단(1310)에 의해 편향되지 않고) 반사형 편광판(1311)을 직접 투과한다.

도 13에 도시된 이 특별한 실시예는, 상기 제 1 표면(1307)의 측면에 설치되고 반사시에 판독되도록 구성된 정보매체의 사용을 의미한다.

정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 본 발명에 따른 플래너 시스템의 제 2 패밀리는, 3차원 도면으로 도 14 및 도 15에 도시되어 있다. 이러한 플래너 시스템의 제 2 패밀리는 다음과 같이 이루어진다:

- 제 1 표면(1407)과 제 2 표면(1408)으로 이루어진 도파관(1403). 이 도파관은, 플라스틱 또는 유리, 또는 복굴절성 또는 밀도 변화가 없는 임의의 재료로 이루어진다.

- 상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 입력 광빔(1404)으로부터 제 1 광 빔을 발생하는 개구의 어레이(1402). 그 광빔은, 추가의 도파관(미도시됨)에 의해 확장된 레이저빔으로부터 얻어지기도 한다.

- 상기 제 2 표면의 측면에 설치되어 상기 제 1 광 빔으로부터 제 1 반사 광 빔을 발생하는 제 1 반사수단(1409).

- 상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 상기 제 1 반사 광 빔으로부터 위상 변조된 광 빔을 발생하는 반사형 위상 변조기(1406). 그 위상 변조된 광 빔은 이전에 설명된 것과 같은 광 스폿의 어레이로 이루어진다.

- 상기 제 2 표면(1408)의 측면에 설치되어 상기 위상 변조된 광 빔으로부터 (아래쪽을 지정하는 얇은 화살표로 나타낸) 제 2 반사 광 빔을 발생하는 제 2 반사수단(1410). 제 2 반사 광빔은, 정보매체(1401)의 평면에 수직한다.

- 상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 상기 제 2 반사 광 빔으로부터, 상기 제 2 반사수단(1410)과 정보매체 사이에 설치된 1/4 파장판(1412)을 통과하도록 구성되고 정보매체(1401)를 주사하도록 구성되는 제 3 반사 광 빔(위쪽을 가리키는 두꺼운 화살표로 나타냄)을 발생하는, 반사형 편광판(1411). 그 반사형 편광판(1411)은, 소정의 편광을 갖는 (상기 제 2 반사 광 빔에 해당하는) 광 빔을 반사시키고, 상기 소정의 편광에 비교하여 90도 회전된 편광을 갖는 (상기 제 3 반사 광빔에 해당하는) 광 빔을 전송하는 것이다.

- 상기 반사형 편광판(1411)보다 아래에 설치되어 상기 정보매체(1401)에서 발생된 (아래쪽을 가리키는 두꺼운 화살표로 나타낸) 출력 광 빔으로부터 상기 데이터를 검출하는 검출기(1405). 그 출력 광 빔은, 1/4파장판(1412)을 통과하고 상기 반사형 편광판(1411)을 통해 전송된다. 예를 들면, 상술한 것과 같은 CMOS 타입의 검출기는, 검출기의 감지 셀에 상기 출력 광 빔을 포커싱하기 위한 마이크로 렌 즈의 어레이(미도시된)를 구비하는 것이 바람직하다.

도 14 및 도 15에 도시된 상기 특별한 실시예는, 상기 제 2 표면(1408)의 측면에 설치되고 반사시에 판독되도록 구성된 정보매체(1401)의 사용을 의미한다. 이러한 플래너 시스템의 실시예는, 도파관의 동일한 측면에 모든 부품이 있고 정보매체가 대향측면에 있으므로, 바람직한 것이다. 이러한 구조는, 정보매체 판독장치에서 구현하기 쉽다.

바람직하게는, 제 1 표면(1207-1307-1407)과 제 2 표면(1208-1308-1408) 사이의 거리는, 상기 개구의 어레이(1202-1302-1402)의 출력에서 발생된 광 빔이 반사형 위상 변조기(1206-1306-1406) 위에 리-이메이징되도록 하는 거리이다.

플래너 시스템의 모든 실시예의 공통점은, 반사시에 위상 변조기를 사용한다는 것이다. 광 빔이 반사형 위상 변조기 층을 두 번 지나가므로, (식 1-4로 정의된) 광 빔에 인가되는 위상 시프트를 2배로 할 수 있다. 도 9에 도시된 실시예와 마찬가지로, 반사형 위상 변조기(1206-1306-1406)의 각 액정셀은 전기적으로 어드레싱될 수 있다. 그 경우에, 반사형 액정소자(LCOS; Liquid crystal on silicon) 기술을 사용하는 것이 이롭다.

도 16은 제 1 반사수단(1609)과 제 2 반사수단(1610)의 상세도를 나타낸다.

제 1 반사 광 빔의 반사각은 삼각형 구조의 각도 α1에 의해 결정되고, 제 2 반사 광 빔의 반사각은 삼각형 구조의 각도 α2에 의해 결정되고, 상기 삼각형 구조는, 도파관(1603)의 제 2 표면(1608)의 측면에 설치된다.

또한, 반사각은, 블레이징 회절격자를 정의하도록 입력 광빔의 파장 λ과 비 슷하게 상기 구조의 피치 p를 선택할 때 결정되고, 이때의 1차 회절된 빔은 출력이 편향된 광빔으로서 사용된다.

도 17에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 시스템은, 판독장치 RA(예를 들면, 가정용 플레이어 장치...), 휴대형 디바이스 PD(예를 들면, 휴대형 디지털 어시스턴트, 휴대형 컴퓨터, 게임 플레이어 장치...) 또는 이동전화 MT에서 구현되는 것이 바람직하다. 이들 장치와 디바이스는, 이전에 설명된 것과 같은 정보매체 IC와, 데이터를 복원하는 면에서 상기 정보매체 IC상에 광 스폿을 이동시키는 본 발명에 따른 시스템과를 수납하도록 구성된 개구(opening)(OP)를 구비한다.

동사 "포함하는"과 그것의 활용의 사용은, 청구항에 열거된 것 외의 구성요소 또는 스텝의 존재를 배제하지 않는다. 구성요소 또는 스텝 앞의 관사 "a" 또는 "an"의 사용은, 복수의 상기 구성요소 또는 스텝의 존재를 배제하지 않는다.

Claims

정보매체(1201-1301)에 저장된 데이터를 판독하고,

제 1 표면(1207-1307)과 제 2 표면(1208-1308)으로 이루어진 도파관(1203-1303)과,

상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 입력 광빔(1204-1304)으로부터 제 1 광 빔을 발생하는 개구의 어레이(1202-1302)와,

상기 제 2 표면의 측면에 설치되어 상기 제 1 광 빔으로부터 제 1 반사 광 빔을 발생하는 제 1 반사수단(1209-1309)과,

상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 상기 제 1 반사 광 빔으로부터 위상 변조된 광 빔을 발생하는 반사형 위상 변조기(1206-1306)와,

상기 제 2 표면의 측면에 설치되어 상기 위상 변조된 광 빔으로부터, 정보매체(1201-1301)를 주사하도록 구성되는 제 2 반사 광 빔을 발생하는 제 2 반사수단(1210-1310)과,

상기 정보매체(1201-1301)에서 발생된 출력 광 빔으로부터 상기 데이터를 검출하는 검출기(1205-1305)를 구비한 것을 특징으로 하는 데이터 판독 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 검출기(1205)는 상기 제 1 표면(1207)의 측면에 설치되고, 상기 정보매체(1201)는 상기 제 1 표면(1207)과 검출기(1205) 사이에 설치되도록 구성된 것을 특 징으로 하는 데이터 판독 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 검출기(1305)는 상기 제 2 표면(1308)의 측면에 설치되고, 시스템은 상기 제 2 반사수단(1310)과 검출기(1305) 사이에 설치된 반사형 편광판(1311)을 더 구비하고, 상기 제 1 표면(1307)과 정보매체(1301) 사이에 설치된 1/4 파장판(1312)을 더 구비하며, 정보매체(1301)는 상기 제 1 표면(1307)의 측면에 설치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 데이터 판독 시스템.
정보매체(1401)에 저장된 데이터를 판독하고,

제 1 표면(1407)과 제 2 표면(1408)으로 이루어지되, 상기 제 2 표면(1408)의 측면에 그 정보매체(1401)가 설치되는, 도파관(1403)과,

상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 입력 광빔(1404)으로부터 제 1 광 빔을 발생하는 개구의 어레이(1402)와,

상기 제 2 표면의 측면에 설치되어 상기 제 1 광 빔으로부터 제 1 반사 광 빔을 발생하는 제 1 반사수단(1409)과,

상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 상기 제 1 반사 광 빔으로부터 위상 변조된 광 빔을 발생하는 반사형 위상 변조기(1406)와,

상기 제 2 표면(1408)의 측면에 설치되어 상기 위상 변조된 광 빔으로부터 제 2 반사 광 빔을 발생하는 제 2 반사수단(1410)과,

상기 제 1 표면의 측면에 설치되어 상기 제 2 반사 광 빔으로부터, 상기 제 2 반사수단(1410)과 정보매체 사이에 설치된 1/4 파장판(1412)을 통과하도록 구성되고 정보매체(1401)를 주사하도록 구성되는 제 3 반사 광 빔을 발생하는, 반사형 편광판(1411)과,

상기 반사형 편광판(1411)보다 아래에 설치되어 상기 정보매체(1401)에서 발생된 출력 광 빔으로부터 상기 데이터를 검출하는 검출기(1405)를 구비한 것을 특징으로 하는 데이터 판독 시스템.
제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 표면(1207-1307-1407)과 제 2 표면(1208-1308-1408) 사이의 거리는, 상기 개구의 어레이(1202-1302-1402)의 출력에서 발생된 광빔이 반사형 위상 변조기(1206-1306-1406) 위에 리-이메이징되는 거리인 것을 특징으로 하는 데이터 판독 시스템.
청구항 1, 2, 3, 4 또는 5 중 어느 하나에 기재된 시스템을 구비한 판독장치.
청구항 1, 2, 3, 4 또는 5 중 어느 하나에 기재된 시스템을 구비한 휴대형 디바이스.
청구항 1, 2, 3, 4 또는 5 중 어느 하나에 기재된 시스템을 구비한 이동전화.
청구항 1, 2, 3, 4 또는 5 중 어느 하나에 기재된 시스템을 구비한 게임 플레이어 장치.