KR20060079227A - 정보매체와, 그 정보매체에 저장된 데이터 판독 시스템 - Google Patents

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KR20060079227A
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로베르트 프란스 마리아 헨드릭스
후그 토마스 얀 드
코엔 테오도로스 후베르투스 프란시스쿠스 리에덴바움
모하메드 메프타
헨리쿠스 레나투스 마르티누스 페르베르네
아르옌 게르벤 시이데
알로이시우스 프란시스쿠스 마리아 산데르
아우케 아리안느 아네뜨 카스텔리엔
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 정보매체(201)에 저장된 데이터를 판독하는 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은, 상기 정보매체(201)를 주사하도록 구성된 광 스폿의 어레이(203)를 입력 광 빔(204)으로부터 발생하는 광학부재(202)와, 상기 광 스폿의 어레이(203)의 응답으로 상기 정보매체(201)에서 발생된 출력 광 빔의 어레이로부터 상기 데이터를 검출하는 검출기(205)를 구비한다. 용도: 광 스토리지.
판독 시스템, 정보매체, 광학부재, 검출기, 광 스폿, 어레이

Description

정보매체와, 그 정보매체에 저장된 데이터 판독 시스템{INFORMATION CARRIER AND SYSTEM FOR READING DATA STORED ON SUCH AN INFORMATION CARRIER}
본 발명은 정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 시스템을 구비한 판독장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 시스템과 판독장치에 의해 판독되도록 구성된 정보매체에 관한 것이다.
본 발명은 광 데이터 스토리지의 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 새로운 시스템을 제안하는데 있다.
이를 위해, 정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 본 발명에 따른 시스템은,
- 정보매체를 주사하도록 구성된 광 스폿의 어레이를 입력 광 빔으로부터 발생하는 광학부재와,
- 상기 광 스폿의 어레이의 응답으로 상기 정보매체에서 발생된 출력 광 빔의 어레이로부터 상기 데이터를 검출하는 검출기를 구비한다.
이러한 시스템은, 데이터 매트릭스에 구성된 이진 데이터를 저장하도록 구성된 (광학 카드라고도 불리는) 스태틱 정보매체를 구비한다. 예를 들면, 정보매체의 비트는, 투과영역과 비투과영역으로 나타내어진다. 이와는 달리, 그 데이터는 멀티레벨 접근법에 따라 코딩된다.
정보매체는 단일 광 빔에 의해서가 아닌, 광학부재에서 발생된 광 스폿의 어레이에 의해서 조사되도록 구성된다. 광학부재는 마이크로 렌즈의 어레이 또는, 탤벗 효과를 이용하도록 설계된 개구의 어레이에 해당하는 것이 바람직하다.
각 광 스폿은, 정보매체에 판독되는 데이터의 특정 영역을 선택하고, 그 데이터는 검출기에 의해 검출된다. 정보매체 상에서 광학부재를 이동시켜서, 광 스폿 은 전체 정보매체를 주사할 수 있다.
정보매체가 스태틱(즉, 모션리스(motionless))이므로, 이동하는 부재의 수가 너무 감소되어 그 시스템은 강건한 기계적 해결책이 된다.
이 시스템은, 그것이 스태틱한 고체상태 스토리지의 이점과, 그 시스템을 구비한 판독장치로부터 제거가능한 광 스토리지의 이점을 조합한 정보매체를 사용할 수 있게 한다.
일 실시예에서, 검출기의 하나의 픽셀은, 정보매체의 하나의 데이터를 검출하도록 구성된다. 바람직한 실시예에서, 검출기의 하나의 픽셀은, 데이터로 이루어진 세트를 검출하도록 구성되고, 상기 데이터로 이루어진 세트로부터의 각 데이터는 단일 광 스폿에 의해 연속적으로 판독된다. 이것에 의해, 검출기의 픽셀의 크기가 제한된다는 사실을 회피할 수 있고, 효율적인 비용방식으로 그 스토리지 용량을 증가시킬 수 있다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 시스템은, 상기 출력 광빔을 반송하는 상기 검출기에 적층된 광 섬유 플레이트(FP)를 구비한다.
렌즈의 어레이 대신에 광 섬유 플레이트를 사용하는 것의 이점은, 2개의 연속적인 출력 광빔 사이의 누화가 크게 감소되고, 그 섬유의 높은 개구수가 광 집속효율을 확실히 크게 한다는 것이다. 그래서, 정보매체에서 판독되는 데이터를 개선한다.
또한, 본 발명의 목적은, 정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 판독장치를 제안하는데 있고, 상기 판독장치는 본 발명에 따른 시스템을 구비한다.
또한, 본 발명의 목적은, 마크로 셀에 배치된 데이터의 어레이를 구비한 정보매체를 제안하는데 있고, 각 마크로 셀 데이터는 본 발명에 따른 판독 시스템에서 단일 광 스폿에 의해 판독되도록 구성된다. 그 데이터는, 투과 및 비투과영역, 반사 및 비반사영역에 의해 나타내어지거나, 정보매체의 저장 용량을 증가시키기 위해서 멀티레벨 체계를 사용할 때 나타내어지는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 의하면, 정보매체는 6각형 형상의 인접한 기본 데이터 영역으로 이루어진다.
바람직한 실시예에 의하면, 기본 데이터 영역은 6각형 격자를 형성하도록 그룹으로 되어 있다.
먼저, 이것에 의해, 정보매체의 데이터 밀도를 증가시킬 수 있다. 다음에, 데이터 밀도가 증가되므로, 연속적인 기본 데이터 영역 사이의 주사 거리는 감소되고, 이것은 보다 쉬운 주사 메카니즘을 의미한다. 끝으로, 광 스폿 사이의 거리는 증가되어, 인접한 기본 데이터 영역 사이의 누화가 감소되므로 비트 검출이 보다 확고해진다.
또한, 본 발명은 상기 판독 시스템을 구현하는 다양한 판독장치에 관한 것이다.
이하 본 발명의 상세한 설명과 다른 국면을 설명할 것이다.
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 정보매체를 나타내고,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 정보매체에서 기본 데이터 영역의 서로 다른 형태를 나타내고,
도 7은 본 발명에 따른 제 2 시스템의 3차원 도면,
도 8은 정보매체 상에서 본 발명에 따른 시스템을 이동시키는 제 1 장치를 나타내고,
도 9는 정보매체 상에서 본 발명에 따른 시스템을 이동시키는 제 2 장치를 나타내고,
도 10은 정보매체 상에서 본 발명에 따른 시스템을 이동시키는 제 2 장치의 상세한 부재를 나타내고,
도 11은 본 발명에 따른 제 3 시스템을 나타내고,
도 12는 본 발명에 따른 제 3 시스템의 상세도,
도 13은 본 발명에 따른 제 3 시스템의 3차원 도면,
도 14a 및 도 14b는 형상이 정사각형 및 6각형인 기본 데이터 영역을 나타내고,
도 15는 마크로 셀이 정사각형 격자를 형성하는 본 발명에 따른 개선된 정보매체를 나타내고,
도 16은 마크로 셀이 6각형 격자를 형성하는 본 발명에 따른 개선된 정보매체를 나타내고,
도 17은 본 발명에 따른 정보매체를 판독하는 시스템을 구비한 여러 가지 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 데이터의 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.
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 데 이터를 검출하도록 구성된다.
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. 더욱 이, 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 상 태에 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 본 발명에 따른 정보매체의 상면도를 나타낸다. 이러한 정보매체는, 복수의 인접한 마크로 셀(M1,M2,M3,...)을 구비하고, 각 마크로 셀은 기본 데이터 영역(EDA1, EDA2,...)으로 이루어진 세트를 구비한다. 본 예에서, 각 마크로 셀은, 16개의 기본 데이터 영역으로 이루어진다. 마크로 셀의 주사를 용이하게 하기 위해서, 기본 데이터 영역은, 인접하게 설치되고 매트릭스에 따라 배치되며, 형상이 직사각형인 것이 바람직하다.
각 마크로 셀은, 상기 마크로 셀의 모든 기본 데이터 영역 상에 상기 단일 광 스폿을 연속적으로 주사할 때, 단일 광 스폿에 의해 판독되도록 구성된다. 각 마크로 셀에 인가되도록 구성된 광 스폿의 폭은, 기본 데이터 영역의 폭과 동일한 것이 바람직하여, 광 세기의 최대값은 검출기의 픽셀에 의해 검출된다.
간단한 해결책에 의하면, 각 기본 데이터 영역은, 하나의 이진 데이터를 저장하도록 구성된다. 이를 위해, 각 기본 데이터는, 투과영역(즉, 광 비흡수) 및 비투과영역(즉, 광흡수)에 의해서, 또는 이와는 달리 반사영역 및 비반사영역에 dlm해 나타내어도 된다.
이와는 달리, 데이터는, 정보매체의 데이터 밀도를 증가시키기 위해서 멀티레벨 체계에 따라 코딩되어도 된다. 이를 위해, 광 전파의 2개의 레벨만큼 각 기본 데이터 영역을 정의하는 대신에, N 레벨만큼 각 기본 데이터 영역을 정의하도록 제안하고, 이때의 N은 2의 배수인 것이 바람직할지도 모른다. 이러한 경우에, 2log(N)비트(2log는 이진 대수 연산자임)는 기본 데이터 영역마다 코딩될 수 있다고 가정한다. 예를 들면, N=4이면, 2비트 데이터를 각 기본 데이터 영역에 저장하여, 그 정보매체에 저장용량을 배가시키는 것이 가능해진다.
도 6a는 기본 데이터 영역 EDA(이 경우에, N=4)에서 2 레벨 데이터 코딩의 제 1 해결책을 나타낸다. 이 기본 데이터 영역은, 광투과 비율 LT를 특징으로 하는 재료로 이루어진 층을 구비한다. 그 비율 LT는, 코딩되는 2비트 데이터의 값에 따라, 4개의 값으로 이루어진 세트 중에서 취해진다. 예를 들면:
- LT=5%의 제 1 값은 값이 00인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용되고,
- LT=35%의 제 2 값은 값이 01인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용되고,
- LT=65%의 제 3 값은 값이 10인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용되고,
- LT=95%의 제 4 값은 값이 11인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용된다.
이 때문에, 기본 데이터 영역을 통과하는 광 스폿은, 검출기 픽셀에 의해 4개의 서로 다른 레벨을 갖는 전기신호로 변환된다. 이러한 전기신호에 인가된 3개의 임계값(또는 일반적으로 말하면 N-1 임계값)을 사용하여, 2비트 데이터는 쉽게 복원될 수 있다.
상기 비율 LT는, 그 재료의 광투과 계수(그래서, 4개의 서로 다른 계수가 잠재적으로 정의됨)를 변화시킬 때, 또는 이와는 달리 기본 데이터 영역의 두께를 변화시키고 소정의 광투과 계수(그래서, 4개의 서로 다른 두께가 잠재적으로 정의됨)를 갖는 재료를 사용할 때 정의될 수 있다는 것을 주목한다.
상기 층은, CD-R 및 DVD-R 디스크에서 사용된 것으로서 염료물질로 이루어져도 된다. 이와는 달리, 상기 층은, 가변 광투과층을 정의하기 위해 두께가 변화되는 금속층(예: 크롬 또는 알루미늄)으로 이루어져도 된다.
도 6b는 기본 데이터 영역 EDA(이 경우에, N=4)에서 2 레벨 데이터 코딩의 제 2 해결책을 나타낸다. 그 기본 데이터 영역은, 비투과재료(즉, 광흡수)로 이루어진 층을 구비하다. 2가지 경우를 고려해야 한다.
먼저, 정보매체가 투과모드에서 사용되는 경우, 기본 데이터 영역도 광 스폿이 정보매체를 통과되게 하는 개구를 구비한다.
다음으로, 정보매체가 반사모드에서 사용되는 경우, 기본 데이터 영역도 광 스폿이 부분적으로 반사되도록 반사면을 구비한다.
개구(또는 이와는 달리 반사면)는, 기본 데이터 영역 EDA의 전체 표면의 비율 AS로서 표현된다. 그 비율 AS는, 코딩되는 2비트 데이터의 값에 따라 4개의 값으로 이루어진 세트 중에서 선택된다. 예를 들면:
- AS=5%의 제 1 값은 값이 00인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용되고,
- AS=35%의 제 2 값은 값이 01인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용되고,
- AS=65%의 제 3 값은 값이 10인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용되고,
- AS=95%의 제 4 값은 값이 11인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용된다.
이 때문에, 기본 데이터 영역을 통과하는 광 스폿은, 검출기 픽셀에 의해 4개의 서로 다른 레벨을 갖는 전기신호로 변환된다. 이러한 전기신호에 인가된 3개의 임계값(또는 일반적으로 말하면 N-1 임계값)을 사용하여, 2비트 데이터는 쉽게 복원될 수 있다.
상기 층은 가변 표면의 개구 또는 반사영역을 포함한 임의의 재료(예: 알루미늄, 플라스틱...)로 이루어져도 된다.
도 6c는 기본 데이터 영역 EDA(이 경우에, N=4)에서 2 레벨 데이터 코딩의 제 3 해결책을 나타낸다. 그 기본 데이터 영역은, (2개의 방향성 화살표로 나타낸) 편광 방위가 각도
Figure 112006018467758-PCT00001
를 특징으로 하는 편광 재료로 이루어진 층을 구비한다. 그 각도
Figure 112006018467758-PCT00002
는 코딩되는 2비트 데이터의 값에 따라, 4개의 값으로 이루어진 세트 중에서 선택된다. 예를 들면:
-
Figure 112006018467758-PCT00003
=0°의 제 1 값은 값이 00인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용되고,
-
Figure 112006018467758-PCT00004
=30°의 제 2 값은 값이 01인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용되고,
-
Figure 112006018467758-PCT00005
=60°의 제 3 값은 값이 10인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용되고,
-
Figure 112006018467758-PCT00006
=90°의 제 4 값은 값이 11인 2비트 데이터를 인코딩하는데 사용된다.
이 때문에, 기본 데이터 영역을 통과하는 광 스폿은, 검출기 픽셀에 의해 4개의 서로 다른 레벨을 갖는 전기신호로 변환된다. 이러한 전기신호에 인가된 3개의 임계값(또는 일반적으로 말하면 N-1 임계값)을 사용하여, 2비트 데이터는 쉽게 복원될 수 있다.
정보매체에 인가된 광 스폿은 소정의 그리고 고정된 방향에 따라 편광되어야 한다.
상기 층은, 액정(LC) 구성요소에 대응하는 편광 재료로 이루어져도 된다. 그 편광 방향은, 예를 들면 이러한 재료의 두께를 변화시켜서 변화되어도 된다.
도 7은 도 2에 도시된 것과 같은 시스템의 3차원 도면을 나타낸다. 이 시스템은, 정보매체(701)에 인가된 광 스폿의 어레이를 발생하는 개구의 어레이(702)를 구비한다. (굵은선으로 나타낸) 정보매체(701)의 데이터로 이루어진 2차원 세트에서 각 광 스폿을 인가 및 주사한다. 이러한 광 스폿에 응답하여, 정보매체는, 주사되는 데이터로 이루어진 세트에 대향하는 검출기(703)의 픽셀에 의해 검출된 것의 응답으로 출력 광 빔을 발생한다( 또는 그 광 스폿을 비투과영역에 인가하는 경우 발생하지 않는다). 그 정보매체(701)의 주사는 개구의 어레이(702)를 x 및 y축을 따라 변위시킬 때 행해진다.
개구의 어레이(702), 정보매체(701) 및 검출기(703)는, 평행한 면에 적층된다. 이동하는 부분만이 개구의 어레이(702)이다.
주목하는 것은, 도 1에 도시된 것과 같은 상기 시스템의 3차원 도면은, 개구의 어레이(702)를 마이크로렌즈의 어레이(102)로 대체할 때 도 7에 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 8에 도시된 제 1 해결책에서, 주사장치는, H 브릿지에 해당한다. 광 스폿의 어레이(즉, 마이크로 렌즈의 어레이 또는 개구의 어레이)를 발생하는 광학부재는, 제 1 슬레지(802)와 비교하여 y축을 따라 이동가능한 제 1 슬레지(801)에 구현된다. 이를 위해, 제 1 슬레지(801)는, 가이드(807-808)과 접촉된 조인트(803-804-805-806)를 구비한다. 제 2 슬레지(802)는, 가이드(809-810)와 접촉된 조인트(811-812-813-814)에 의해 x축을 따라 이동가능하다. 그 슬레지 801과 802는, 스텝 바이 스텝 모터, 잭으로서 작동되는 자기 또는 압전 액추에이터 등의 (미도시된) 액추에이터에 의해 병진된다.
도 9에 도시된 제 2 해결책에서, 주사장치는, 프레임(901)에 보유되어 있다. 그 프레임(901)을 매다는데 사용된 부재가, 도 10의 상세한 3차원 도면에 도시되어 있다. 이들 부재는,
- 제 1 리프(leaf) 스프링(902)과,
- 제 2 리프 스프링(903)과,
- x축을 따라 상기 주사장치(901)를 작동시키는 제 1 압전부재(904)와,
- y축을 따라 상기 주사장치(901)를 작동시키는 제 2 압전부재(905)로 이루어진다.
도 9에 도시된 제 2 해결책은, 도 8에 도시된 H 브리지 보다 적게 기계적 전송을 한다. 상기 프레임(901)과 접촉한 압전부재는, (나타내지 않은) 전기적으로 조절되어, 전압변동으로 압전부재의 크기 변화가 생겨, 그 프레임(901)을 x축 및/또는 y축을 따라 변위시킨다.
위치 Pos1은 제 1 위치에 있는 주사장치(901)를 나타내고, 위치 Pos2는 x축을 따라 병진 후 제 2 위치에 있는 주사장치(901)를 나타낸다. 리프 스프링(902,903)의 가요성은 눈에 띄게 나타난다.
유사한 구성에는, 4개의 압전부재가 구비될 수 있고, 그 2개의 별도의 압전부재는 리프 스프링(902, 903)을 대체한다. 그 경우에, 압전부재의 대향하는 쌍은, 근육이 대향하는 쌍과 같은 방식으로 일 방향으로 함께 동작한다.
도 11에 도시된 제 3 실시예에서, 본 발명에 따른 시스템은, 정보매체 IC의 출력에서 발생된 출력 광빔 OLB를 반송하는 검출기 DT에 적층된 광 섬유 플레이트 FP를 구비한다. 그 출력 광 빔 OLB는, 개구의 어레이 AA에서 발생되고 정보매체 IC에 인가된 광 스폿의 어레이로부터 얻어진다. 그래서, 그 광 섬유 플레이트 FP는, 정보매체와 검출기 사이에 삽입되도록 구성된다.
광 섬유 플레이트 FP는, (예를 들면, 반드시 그렇지는 않지만, 글루를 사용하여) 유리판에서 함께 평행하게 묶이고 2개의 평평한 측면을 갖는 광학 플레이트로 연마된 다수의 원통형 광 섬유부재로 이루어진다. 그래서, 상기 플레이트의 일단에서의 광 분포는, 그 섬유를 통해 누화 없이 상기 플레이트의 타측면에 전송된다. 전형적으로, 그 섬유의 피치는 약 수 마이크론이고, 그 섬유의 개구수는 1이며, 그 섬유의 투과효율의 범위는, 예를 들면 70-80%이다.
광 섬유 플레이트 FP는, 검출기 DT에 가능한 가깝게 설치되어 그 섬유의 출력에서 누화를 제한한다.
바람직하게는, (크로스 해칭된) 보호층 PL은, 광 섬유 플레이트 FP와 검출기 DT 사이에 삽입되어, 기계적으로 그 검출기를 강화되게 하고 그 검출기로 이루어진 각 픽셀의 감지영역을 보호한다. 더욱이, 이것에 의해, 광 섬유 플레이트 FP, 보호층 PL 및 검출기 DT를 예를 들면 글루에 의해 함께 고정되거나 클램프 시스템(미도시됨)에 의해 가압될 수 있으므로, 그 정보매체 IC 보다 위쪽에 설치되도록 구성된 단일 유니트로서 정의된다.
광 섬유 플레이트 FP는 단위 영역 당 섬유의 수로서 정의된 섬유 밀도를 특징으로 한다. 기본적으로, 하나의 섬유는, 검출기의 하나의 픽셀에 대향한다. 바람직하게는, 복수의 섬유는, 그 섬유와 검출기의 픽셀 사이에서 정확한 정렬을 정의하지 않은 (도 11에 나타낸 것처럼) 검출기의 하나의 픽셀에 대향하는 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명에 따른 제 3 시스템의 상세도를 나타낸다. 특히, 본 도면에는, 검출기 DT가,
- 입사광을 전기신호로 변환하는 감지영역 SA1-SA9을 각각 갖는 복수의 픽셀 S1-S9(이 수는 일례로서 주어진 것임)와,
- 표준 CMOS 설계의 일부이고, 여기서는 추가로 누화를 감소시키는 역할을 하는, 제 1 금속화층 ML1, 제 2 금속화층 ML2 및 제 3 금속화층 ML3을 구비한 것을 도시하였다.
상기 보호층 PL은, 긴 기간에 검출 품질을 확실히 안정되게 하는 금속화층을 보호하도록 검출기 DT 상에 적층된다. 그 보호층과 검출기가 단일 유니트를 구성할 수 있으므로, 그 광 섬유 플레이트 FP와 검출기 DT를 적층한다고 생각할 수 있다.
바람직하게는, 마이크로 렌즈 ML의 어레이는, 각 픽셀의 감지영역 SA1-SA9를 향하여 상기 섬유의 출력에서 발생된 광빔을 변환하기 위해 광 섬유 플레이트 FP와 검출기 사이에 삽입된다. 각 마이크로 렌즈는 검출기의 하나의 픽셀에 대향한다. 그래서, 광 섬유 플레이트의 출력에서 누화는 감소된다.
도 13은 본 발명에 따른 제 3 시스템의 3차원 도면을 나타낸다.
이와는 달리, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 정보매체의 기본 데이터 영역은, 더 이상 정사각형 형상을 정의하지 않고, 6각형 형상을 정의한다. 그 정사각형 형상과 비교하여, 6각형 형상으로 이하에서 설명된 것처럼 상당히 이점이 생긴다.
도 14a는 이전에 설명된 것과 같은 정사각형 형상을 갖는 2개의 인접한 기본 데이터 영역을 나타내고, 도 14b는 6각형 형상을 갖는 2개의 인접한 기본 데이터 영역을 나타낸다.
도 14a를 참조하면, 각 기본 데이터 영역의 표면 as, 2개의 인접한 기본 데이터 영역의 중심간의 거리 ds, 및 기본 데이터 영역과 인접한 기본 데이터의 중심을 이격시키는 최대 거리 rs는, 다음식으로 표현된다.
Figure 112006018467758-PCT00007
도 14b를 참조하면, 각 기본 데이터 영역의 표면 aH, 2개의 인접한 기본 데이 터 영역의 중심간의 거리 dH, 및 기본 데이터 영역과 인접한 기본 데이터의 중심을 이격시키는 최대 거리 rH는 다음식으로 표현된다.
Figure 112006018467758-PCT00008
정보매체의 저장용량은, 결국 스폿 크기로 한정된다. 그 최소 달성가능한 스폿 크기는 기본 데이터 영역간의 최소 필요한 거리를 규정한다. 그 거리가 너무 작은 경우, 인접한 비트 상에 스폿이 중첩(소위 누화 또는 심볼간 간섭)할 것이어서, 비트 검출은 곤란할 것이다. 그래서, (정사각형 또는 6각형 기본 데이터 영역을 갖는) 정보매체의 저장용량은, 제곱 인치 당 몇 비트가 소정의 비트 거리에 대해 저장될 수 있는지를 계산할 때 결정된다. 소정의 비트 거리를 갖는 것은, 식 dH=ds로 표현된다. 이 식에 의하면, 비율 aS/aH는 (5)와 (2)로부터 다음식으로 표현되어도 된다.
Figure 112006018467758-PCT00009
이것은, (기본 데이터 영역 당 비트 단위로) 정보매체의 데이터 밀도가, 6각형 격자를 정사각형 격자 대신에 사용하는 경우 15%만큼 감소되기도 한다는 것을 나타낸다.
바람직하게, 기본 데이터 영역은, 형상이 6각형인 인접한 마크로 셀에 따라 배치된다. 6각형 마크로 셀의 영역 AH가 정사각형 마크로셀의 영역 AS와 동일하도록 선택되는 경우, 그 비율 DH/DS는 다음식으로 표현된다.
Figure 112006018467758-PCT00010
여기서, DH는 2개의 인접한 6각형 마크로셀의 중심간의 거리,
DS는 2개의 인접한 정사각형 마크로셀의 중심간의 거리이다.
이것은, 동일한 광 스폿 밀도에 대해, 광 스폿 거리, 즉 2개의 인접한 마크로 셀의 중심간의 거리가, 그 마크로셀이 6각형일 경우 7%보다 커서, 인접한 기본 데이터 영역간의 누화가 감소되므로 그 비트 검출을 보다 확고하게 한다는 것을 의미한다.
도 15는 각각 정사각형 형상을 갖는 복수의 인접한 마크로 셀(M1,M2,M3,...)을 구비한 본 발명에 따른 개선된 정보매체의 상면도를 나타내고, 각 마크로 셀은 각각 6각형 형상을 갖는 기본 데이터 영역(EDA1,EDA2,...)으로 이루어진 세트를 구비한다. 본 예에서, 각 마크로 셀은, 16개의 기본 데이터 영역으로 이루어진다. 마크로 셀의 주사를 용이하게 하기 위해서, 기본 데이터 영역은 인접하게 설치되는 것이 바람직하다.
도 16은 각각 6각형 형상을 갖는 복수의 인접한 마크로 셀(M1,M2,M3,...)을 구비한 본 발명에 따른 개선된 정보매체의 상면도를 나타내고, 각 마크로 셀은 각각 6각형 형상을 갖는 기본 데이터 영역(EDA1,EDA2,...)으로 이루어진 세트를 구비 한다. 본 예에서, 각 마크로 셀은, 55개의 기본 데이터 영역으로 이루어진다. 마크로 셀의 주사를 용이하게 하기 위해서, 기본 데이터 영역은 인접하게 설치되는 것이 바람직하다.
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, 본 발명에 따른 정보매체(1701)와, 정보매체에 저장된 데이터를 복원하는 면에서의 판독 시스템을 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 (21)

  1. 정보매체(101-201)에 저장된 데이터를 판독하고,
    상기 정보매체(101-201)를 주사하도록 구성된 광 스폿의 어레이(103-203)를 입력 광 빔(104-204)으로부터 발생하는 광학부재(102-202)와,
    상기 광 스폿의 어레이(103-203)의 응답으로 상기 정보매체(101-201)에서 발생된 출력 광 빔의 어레이로부터 상기 데이터를 검출하는 검출기(105-205)를 구비한 것을 특징으로 하는 판독 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학부재(102-202)는, 렌즈의 어레이(102) 또는 개구의 어레이(202)인 것을 특징으로 하는 판독 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 검출기(105-205)는 픽셀의 어레이를 구비하고, 각 픽셀은, 정보매체(101-201)에 저장된 복수의 데이터를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 판독 시스템.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 출력 광 빔을 반송하는 상기 검출기에 적층된 광 섬유 플레이트(FP)를 구비한 것을 특징으로 하는 판독 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광 섬유 플레이트(FP)와 상기 검출기 사이에 삽입된 마이크로 렌즈(ML)의 어레이를 구비하고, 각 마이크로 렌즈는 검출기의 픽셀에 대향하는 것을 특징으로 하는 판독 시스템.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    정보매체(101-201) 상에서 광학부재(102-202)를 이동시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 판독 시스템.
  7. 청구항 1, 2, 3, 4, 5 또는 6에 기재된 시스템을 구비하고, 정보매체에 저장된 데이터를 판독하는 것을 특징으로 하는 판독장치.
  8. 기본 데이터 영역(EDA1, EDA2...)으로 이루어진 세트를 각각 구비한 복수의 인접한 마크로셀(M1,M2,M3...)을 구비한 것을 특징으로 하는 정보매체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기본 데이터 영역(EDA1, EDA2...) 각각은, 적어도 2개의 광 반사 레벨을 정의하도록 구성된 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 정보매체.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기본 데이터 영역(EDA1, EDA2...) 각각은, 적어도 2개의 광 흡수 레벨을 정의하도록 구성된 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 정보매체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 층은, 상기 레벨을 정의하는 가변 광 투과 계수를 갖는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 정보매체.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 층의 두께는, 상기 레벨을 정의하기 위해 가변적인 것을 특징으로 하는 정보매체.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 층은, 상기 레벨을 정의하기 위해 가변 표면의 개구를 구비한 것을 특징으로 하는 정보매체.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 층은, 상기 레벨을 정의하기 위해 편광 방위가 가변적인 광 편광 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 정보매체.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 층은, 상기 레벨을 정의하기 위해서 가변 표면의 반사영역을 구비한 것을 특징으로 하는 정보매체.
  16. 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 12 항, 제 13 항, 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 마크로 셀(M1,M2,M3...)은 정사각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 정보매체.
  17. 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 12 항, 제 13 항, 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 마크로 셀(M1,M2,M3...)은 6각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 정보매체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기본 데이터 영역(EDA1, EDA2...)은 정사각형 형상 또는 6각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 정보매체.
  19. 청구항 1, 2, 3, 4, 5 또는 6에 기재된 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 휴대형 디바이스.
  20. 청구항 1, 2, 3, 4, 5 또는 6에 기재된 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 이동 전화.
  21. 청구항 1, 2, 3, 4, 5 또는 6에 기재된 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 게임 플레이어 장치.
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