KR20070008711A - 정보 매체와 장치 내에 이 정보 매체를 위치하기 위한시스템 - Google Patents

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KR20070008711A
KR20070008711A KR1020067024854A KR20067024854A KR20070008711A KR 20070008711 A KR20070008711 A KR 20070008711A KR 1020067024854 A KR1020067024854 A KR 1020067024854A KR 20067024854 A KR20067024854 A KR 20067024854A KR 20070008711 A KR20070008711 A KR 20070008711A
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KR1020067024854A
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로베르트 헨드릭스
후그 토마스 드
데르 왈르 페터 반
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

본 발명은, 정보 매체와 장치 내에 이러한 정보 매체를 위치하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은, 정보 매체(101)에 적용되는 광 스폿(103)의 주기적인 어레이를 생성하기 위한 광학 소자(102)를 구비하며, 상기 정보 매체(101)가 제1모아래 패턴을 생성하기 위한 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이와 간섭하는 제1의 주기적인 구조(108)와 제2모아래 패턴을 생성하기 위해서 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이와 간섭하는 제2의 주기적인 구조(109)를 구비하며, 상기 제1 및 제2모아래 패턴으로부터 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이와 상기 정보 매체(101) 사이의 각도 값(S)를 추출하는 분석 수단과, 상기 각도 값(S)에 근거해서 추출된 제어 신호(114)로부터, 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이에 대해서 상기 정보 매체(101)의 각도 위치를 조정하기 위한 액튜에이터 수단(AC1-AC2-AC3)을 구비한다.
광 스폿, 모아래, 주기적인 구조.

Description

정보 매체와 장치 내에 이 정보 매체를 위치하기 위한 시스템{INFORMATION CARRIER, AND SYSTEM FOR POSITIONING SUCH AN INFORMATION CARRIER IN AN APPARATUS}
본 발명은, 판독 장치 내에 정보 매체를 위치하기 위한 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 정보 매체에 관한 것이다.
본 발명은, 광학 데이터 기억 분야에 적용된다.
근래, 광학 기억 솔루션의 사용이, 예를 들면 DVD(Digital Versatile Disc) 기준에 근거한 기록 시스템에서의 콘텐츠 분배를 위해 널리 이용되고 있다. 광학 기억은, 정보 매체가 용이하고 값싸게 복제되는 하드 디스크 및 고체 상태 기억에 걸쳐서 큰 장점을 갖는다.
그런데, 드라이브 내의 대량의 소자 이동에 기인해서, 광학 솔루션을 사용하는 공지된 적용은, 판독/기록 동작을 수행할 때, 이러한 동작 동안 상기 움직이는 소자의 요구 안정성을 고려하면 충격에 견고하지 않게 된다. 결과적으로, 광학 기 억 솔루션은 휴대용 장치와 같이, 충격에 종속되는 적용에 용이하고 효과적으로 사용될 수 없다.
이에 따라, 현재 광학 기억 솔루션이 개발되고 있다. 이들 솔루션은, 값싸고 제거 가능한 정보 매체가 사용되는 광학 기억의 장점과 정보 매체가 여전히 있고, 그 판독이 제한된 수의 이동 소자를 요구하는 고체 상태 기억의 장점을 결합한다.
본 발명의 목적은, 판독 및/또는 기록 장치 내에서 광 스폿의 어레이에 대해서 정보 매체를 정확하게 위치하기 위한 시스템을 제안하는 것이다.
본 발명에 따른 시스템은,
- 정보 매체에 적용되는 광 스폿의 주기적인 어레이를 생성하기 위한 광학 소자를 구비하며, 상기 정보 매체가 제1의 주기적인 구조와 제2의 주기적인 구조를 구비하고, 상기 제1 및 제2의 주기적인 구조가 제1모아래 패턴 및 제2모아래 패턴 각각을 생성하기 위한 광 스폿의 상기 주기적인 어레이와 간섭하고,
- 상기 제1 및 제2모아래 패턴으로부터 광 스폿의 상기 주기적인 어레이와 상기 정보 매체 사이의 각도 값을 추출하는 분석 수단과,
- 상기 각도 값으로부터 추출된 제어 신호에 근거해서 광 스폿의 상기 주기적인 어레이에 대해서 상기 정보 매체의 각도 위치를 조정하기 위한 액튜에이터 수단을 구비한다.
광 스폿의 어레이는 상기 정보 매체 상에 기억된 데이터를 판독하기 위한 정보 매체에 인가된다. 정보 매체가 투명 또는 불투명의 기본 영역의 매트릭스에 대응하므로, 광학 스폿의 어레이가 규칙적이고 주기적인 그리드를 정의한다. 기본 영역의 투명 상태에 따라서, 광 스폿은 수신된 광 신호를 2진 데이터로 변환하는 검출기를 투과되거나 투과되지 않는다.
정보 매체는, 데이터를 기억하는 데이터 영역을 제외해서 위치된 주기적인 구조를 구비한다. 광 스폿의 어레이가 이들 주기적인 구조와 간섭할 때, 모아래 패턴이 생성되고 검출된다. 모아래 패턴의 분석에 있어서는, 광 스폿의 어레이와 정보 매체 사이의 작은 부정합이 모아래 패턴의 큰 변화로 귀결되기 때문에, 정보 매체와 광 스폿의 어레이 사이의 각도 부정합을 정확하게 측정할 수 있게 된다. 따라서, 부정합을 반영하는 제어 신호가 모아래 패턴으로부터 추출될 수 있고, 정보 매체와 광 스폿의 어레이 사이의 상대 각도 위치를 변화시키기 위해서 액튜에이터에 대한 입력 신호로서 사용될 수 있다. 따라서, 광 스폿과 정보 매체의 기본 영역은 바람직하게는 정렬되어, 낮은 에러율을 갖는 정보 매체의 판독이 가능해진다.
또한, 본 발명은, 광 스폿의 주기적인 어레이에 의해 판독 및/또는 기록된 정보 매체로서, 이 정보 매체가,
- 기본 데이터 영역의 집합으로 정의된 데이터 영역과,
- 동일한 제1주기를 갖는 제1 및 제2의 주기적인 구조를 구비하고, 상기 제1 및 제2의 주기적인 구조가 제1모아래 패턴 및 제2모아래 패턴 각각을 생성하기 위해서, 광 스폿의 상기 주기적인 어레이와 간섭한다.
주기적인 구조에 의해 생성된 각 모아래 패턴은, 각도 부정합의 절대 값을 추출하는데 사용할 수 있는 한편, 양쪽 모아래 패턴으로부터 추출된 정보의 조합이 상기 각도 부정합의 부호를 결정하기 위해 사용된다.
모아래 패턴을 사용하는 것은, 부정합 각도의 정확한 측정을 끌어내기 때문에, 장점이 있다.
또한, 정보 매체 상의 상기 주기적인 구조의 인쇄는, 비용 효과적이고, 따라서 콘텐츠 분배 환경에 기여하게 된다.
본 발명의 상세한 설명 및 그 밖의 측면이 이하 주어진다.
본 발명의 특정한 측면이 이하 기재되고, 동일 부분 또는 서브 단계가 동일 방법으로 지정된 첨부된 도면과 연관되어 고려되는 실시형태를 참조로 설명되는데,
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 묘사하고,
도 2는 본 발명에 따른 제1광학 소자를 묘사하며,
도 3은 본 발명에 따른 제2광학 소자를 묘사하고,
도 4는 본 발명에 따른 시스템을 상세히 묘사하며,
도 5는 본 발명의 따른 매크로 셀 주사의 원리를 도시하고,
도 6은 본 발명에 따른 정보 매체의 주사를 묘사하며,
도 7은 본 발명에 따른 정보 매체의 주사를 다중 뷰우로 도시하며,
도 8은 본 발명에 따른 주사의 상세한 소자를 묘사하고,
도 9는 본 발명에 따른 시스템의 제1의 부분적인 평면도를 묘사하며,
도 10은 본 발명에 따른 시스템의 제2의 부분적인 평면도를 묘사하고,
도 11은 본 발명에 따른 모아래 패턴의 생성 및 검출을 도시하며,
도 12는 본 발명에 따른 정보 매체의 제1실시형태를 묘사하고,
도 13은 본 발명에 따른 정보 매체의 제2실시형태를 묘사하며,
도 14는 본 발명에 따른 정보 매체의 제3실시형태를 묘사하고,
도 15는 본 발명에 따른 각도 교정의 원리를 묘사한다.
도 1은, 판독 장치 내의 정보 매체(101)의 각도 부정합을 반영하는 제어 신호 생성 및 상기 제어 신호에 근거한 상기 각도 부정합의 교정에 목적이 있는 본 발명에 따른 시스템의 3차원 뷰우를 묘사한다.
시스템은 정보 매체(101)에 적용되고 주사하는 광 스폿(103)의 주기적인 어레이를 생성하기 위한 광학 소자(102)를 구비한다. 입력 광 빔(104)은 광학 소자(102)의 입력에 적용된다. 입력 광 빔(104)은 입력 레이저 빔을 확장하기 위한 도파관(도시 생략) 또는 결합된 미크로 레이저의 2차원 어레이에 의해 실현될 수 있다.
도 2에 묘사된 제1실시형태에 따라서, 광학 소자(102)는, 그 코히어런트 입력 광 빔(104)이 적용된 입력에 대한 미크로 렌즈의 2차원 어레이(201)에 대응한 다. 미크로 렌즈의 어레이는 병렬로, 정보 매체(101)로부터 소정 거리에 위치하므로, 광 스폿을 정보 매체(101)의 표면에 포커스한다. 미크로 렌즈의 개구 수 및 품질은 광 스폿의 사이즈를 결정한다. 예를 들면, 0.3의 개구 수를 갖는 미크로 렌즈의 2차원 어레이가 사용될 수 있다.
도 3에 묘사된 제2실시형태에 따라서, 광학 소자(102)는 그 코히어런트 입력 광 빔(104)이 적용된 입력에 대한 개구(301)의 2차원 어레이에 대응한다. 개구는, 예를 들면 1㎛ 또는 미만의 직경을 갖는 원형의 홀에 대응한다.
제2실시형태에 있어서, 광 스폿(103)의 어레이는, 이하와 같이 작용하는 회절 효과인 탤벗 효과를 활용하는데 있어서 개구의 어레이에 의해 생성된다. 입력 광 빔(104)과 같은 동일 파장의 다수의 코히어런트 광 에미터가 개구의 어레이와 같은 주기적인 회절 구조를 갖는 대물 렌즈에 적용될 때, 회절된 광은, 회절 구조로부터 예측할 수 있는 거리 z0에 위치된 평면에서, 에미터의 동일 화상으로 재결합된다. 정보 매체(101)가 위치된 이 거리 z0가 탤벗 거리로 공지된다. 탤벗 거리 z0는 2.n.d2/λ로 주어지는데, 여기서 d는 광 에미터의 주기적인 간격, λ는 입력 광 빔의 파장, n은 전파 공간의 굴절률이다. 더 일반적으로, 재화상화가 에미터로부터 더 이격된 다른 거리 z(m)에서 발생하는데, 이 거리는 z(m)=2.n.d2/λ와 같은 탤벗 거리의 곱이고, 여기서 m은 정수이다. 또한, 이러한 재화상화는 m=1/2+정수에 대해 발생하는데, 여기서 화상은 반주기에 걸쳐서 시프트된다. 또한, 재화상화는 m=1/4+정수, m=3/4+정수에 대해 발생하는데, 여기서 화상은 2배의 주파수를 가지며, 이는 광 스폿의 주기가 개구 어레이의 주기에 대해서 반인 것을 의미한다.
탤벗 효과를 활용하는 것은, 광학 렌즈에 대한 요구 없이, 개구 어레이로부터 비교적 큰 거리(z(m)에 의해 표현된 수백 ㎛)에서 높은 품질의 광 스폿의 어레이를 생성하도록 허용하는 것이다. 이는, 정보 매체가 오염(예를 들면, 먼지, 지문)되는 것을 방지하기 위해서, 예를 들면 개구 어레이와 정보 매체 사이에 커버 층을 삽입하는 것을 허용한다. 또한, 이는 실행을 용이하게 하고, 그 광 스폿이 정보 매체에 적용되는 미크로 렌즈 어레이의 사용과 비교해서 비용 효과적인 방법으로 광 스폿의 밀도 증가를 허용한다.
도 1로 되돌아 가면, 정보 매체(101)는 2진 데이터를 기억하는 데이터 영역(105)을 구비한다. 데이터 영역(105)은 매트릭스 내에서와 같이 수립된 인접한 기본 데이터 영역을 구비한다. 기본 데이터 영역은, 다른 형상을 가질 수 있지만 인접한 정사각형으로 표현된다. 기본 데이터 영역의 사이즈는 S로 언급된다. 데이터 영역(105) 내에 기억된 2진 데이터의 상태는, 예를 들면 투명 또는 불투명한 기본 영역(예를 들면, 광 흡수)으로 표현된다. 기본 영역은 유리나 플라스틱과 같은 재료 상에 인쇄된다.
광 스폿은, 정보 매체(101)의 기본 영역 상에 적용된다. 광 스폿이 불투명한 기본 영역에 적용되면, 정보 매체를 통과하는 출력 광 빔은 없게 된다. 반대로, 광 스폿이 투명한 기본 영역에 적용되면, 정보 매체를 통과하고, 검출기(106)에 의해 검출될 수 있다.
데이터 영역(105)의 부분 영역에 걸쳐서 각 광 스폿이 적용되고 주사된다. x 및 y축을 따른 광 스폿(103)의 어레이를 변위함으로써, 정보 매체(101)의 주사가 수행된다.
명백히, 검출기(106)는 그 광 스폿이 적용된 기본 영역의 2진 값을 검출하기 위해서 사용된다. 이 목적을 위해서, 검출기(106)는 평행 면 내에서 정보 매체의 데이터 영역(105)에 대향하는 데이터 검출 영역(107)을 구비한다. 바람직하게는, CMOS 또는 CCD 화소의 어레이가 만들어진다. 바람직하게는, 검출기의 한 화소는 기본 데이터의 집합을 검출하는데, 이 기본 데이터 집합 중 각 데이터는 광 스폿(103)의 상기 어레이의 단일 광 스폿으로 연속적으로 판독된다. 정보 매체(101) 상에서의 이 방법의 데이터 판독은, 이하, 소위 매크로 셀 주사로 불리며, 상세히 설명된다.
도 4는 정보 매체(101)의 데이터 영역(105)과 검출기(106)의 데이터 검출 영역(107)의 단면 및 상세한 뷰우를 묘사한다. 검출기(106)는 PX1-PX2-PX3로 언급된 화소를 구비하는데, 이해를 위해 제한된 수의 화소만 도시된다. 특히, 화소 PX1은 정보 매체의 데이터 영역 A1 상에 기억된 데이터를 검출하고, 화소 PX2는 데이터 영역 A2 상에 기억된 데이터를 검출하며, 화소 PX3는 데이터 영역 A3 상에 기억된 데이터를 검출한다. 매크로 셀로 불리는 각 데이터 영역은, 기본 데이터의 집합을 구비한다. 예를 들면, 데이터 영역 A1은 A1a-A1b-A1c로 언급되는 기본 데이터를 구비한다.
도 5는 정보 매체(101)의 매크로 셀 주사의 예를 도시한다. 정보 매체 상에 기억된 데이터는, 블랙 영역(예를 들면 불투명) 또는 화이트 영역(예를 들면, 투 명)으로 가리켜지는 2 상태를 갖는다. 예를 들면, 블랙 영역은 "0"의 2진 상태에 대응하는 반면, 화이트 영역은 "1"의 2진 상태에 대응한다. 검출기의 화소가 정보 매체(101)에 의해 생성된 출력 광 빔으로 조사될 때, 화소는 화이트 영역으로 표현된다. 이 경우, 화소는 제1상태를 갖는 전기 출력 신호(표시 생략)를 전달한다. 반대로, 검출 영역(107)의 화소가 정보 매체로부터 소정의 출력 광 빔을 수신하지 않을 때, 화소는 그늘진 영역으로 표현된다. 이 경우, 화소는 제2상태를 갖는 전기 출력 신호(표시 생략)를 전달한다.
이 예에 있어서, 데이터의 각 집합은 4개의 기본 데이터를 구비하고, 단일 광 스폿이 각 데이터 집합에 동시에 적용된다. 광 스폿(103)의 어레이에 의한 정보 매체(101)의 주사가, 예를 들면 좌측으로부터 우측으로, 2개의 기본 소자 데이터 사이의 거리 S와 동일한 증가하는 측면 변위와 함께 수행된다.
위치 A에서, 모든 광 스폿은 불투명 영역에 적용되므로, 검출기의 모든 광은 제2상태에 있게 된다.
위치 B에서, 우측에 대한 광 스폿의 변위 후, 좌측에 대한 광 스폿이 투명 영역에 적용되므로, 대응하는 화소가 제1상태로 되는 반면, 2개의 다른 광 스폿이 불투명 영역에 적용되므로, 검출기의 2개의 대응하는 화소가 제2상태에 있게 된다.
위치 C에서, 우측에 대한 광 스폿의 변위 후, 좌측에 대한 광 스폿이 불투명 영역에 적용되므로, 대응하는 화소가 제2상태로 되는 반면, 2개의 다른 광 스폿이 투명 영역에 적용되므로, 검출기의 2개의 대응하는 화소가 제1상태에 있게 된다.
위치 D에서, 우측에 대한 광 스폿의 변위 후, 중심 광 스폿이 불투명 영역에 적용되므로, 대응하는 화소가 제2상태로 되는 반면, 2개의 다른 광 스폿이 투명 영역에 적용되므로, 검출기의 2개의 대응하는 화소가 제1상태에 있게 된다.
정보 매체(101)의 주사는, 광 스폿이 검출기의 화소와 면하는 데이터 집합의 모든 데이터에 적용될 때 완료된다. 이것은, 정보 매체의 2차원 주사를 의미한다. 검출기 화소에 대항하는 데이터 집합을 형성하는 기본 데이터가 단일 광 스폿에 의해 연속적으로 판독된다.
광 스폿의 어레이에 의한 정보 매체의 주사가 정보 매체에 평행한 평면에서 행해진다. 주사 장치는, 정보 매체의 전체 표면을 주사하기 위해서, 2방향 x 및 y의 병진 운동을 제공한다.
도 6에 묘사된 제1솔루션에 따라서, 주사 장치는 H 브리지에 대응한다. 광 스폿의 어레이(예를 들면, 미크로 렌즈 또는 개구 어레이)를 생성하는 광학 소자(102)가 x축을 따라 이동 가능한 제2슬레지(602)와 비교해서 y 방향을 따라 이동 가능한 제1슬레지(601)에서 실행된다. 이 목적을 위해서, 제1슬레지(601)는 가이드(607-608)와 접촉하는 조인트(603-604-605-606)를 구비한다. 제2슬레지(602)는 가이드(609-610)와 접촉하는 조인트(611-612-613-614)에 의해 x축을 따라 이동 가능하다. 슬레지(601 및 602)는, 잭으로서 스텝퍼 모터, 압전 액튜에이터 작용에 의해서와 같이, 액튜에이터(표시 생략)에 의해 병진된다.
도 7에 묘사된 제2솔루션에 따르면, 주사 장치가 프레임(701) 내에 유지된다. 프레임(701) 내에 매달기 위해 사용된 소자가 도 8의 3차원 뷰우로 상세하게 묘사된다. 이들 소자는,
- 제1리프 스프링(702)과,
- 제2리프 스프링(703)과,
- x축을 따라 주사 장치(701)의 액튜에이션을 제공하는 제1압전 소자(704)와,
- y축을 따라 주사 장치(701)의 액튜에이션을 제공하는 제2압전 소자(705)를 구비한다.
도 7에 묘사된 제2솔루션은, 도 6에 묘사된 H 브리지 솔루션보다 덜 기계적인 트랜스미션을 갖는다. 프레임(701)과 접촉하는 압전 소자는 전기적으로 제어되므로(표시 생략), 전압 변동이 압전 소자의 디멘전 변화로 귀결되어, x 및/또는 y축을 따른 프레임(701)의 변위를 발생시킨다.
위치 P1은 제1위치에서의 주사 장치(701)를 묘사하는 반면, 위치 P2는 x축을 따른 병진 후, 제2위치에서의 주사 장치(701)를 묘사한다. 이 도면은 리프 스프링(702, 703)의 가요성을 도시한다.
유사한 구성이 4개의 압전 소자와 함께 구성될 수 있는데, 2개의 여분의 압전 소자가 리프 스프링(702, 703)을 대체한다. 이 경우, 압전 소자의 대향하는 쌍은, 머슬의 반대 쌍으로서 동일 방법으로 1차원으로 함께 작용한다.
도 1로 돌아가면, 정보 매체(101)는 또한 제1의 주기적인 구조(108)와 제2의 주기적인 구조(109)를 구비한다. 제1 및 제2의 주기적인 구조는 정보 매체 상에 인쇄된다. 주기적인 구조(108, 109)는 투명 및 불투명 평행 스트립으로 구성된다. 평행 스트립의 배향은, 이하 논의된다.
제1의 주기적인 구조(108)는 검출기(106)의 영역(110) 상에 제1모아래 패턴을 생성하기 위한 광 스폿(103)의 주기적인 어레이와 간섭한다. 제1모아래 패턴은, 제1의 주기적인 구조(108)에 대향하는 광 스폿(103)의 주기적인 어레이로부터 취한 광 스폿의 아집합에 의해서만 생성된다. 제1의 주기적인 구조(108)와 영역(110)은 서로 대향한다.
제2의 주기적인 구조(109)는 검출기(106)의 영역(111) 상에 제2모아래 패턴을 생성하기 위한 광 스폿(103)의 주기적인 어레이와 간섭한다. 제2모아래 패턴은 제2의 주기적인 구조(109)에 대향하는 광 스폿(103)의 주기적인 어레이로부터 취해진 광 스폿의 아집합으로만 생성된다. 제2의 주기적인 구조(109)와 영역(111)은 서로에 대향한다.
CMOS 또는 CCD 화소의 어레이로 만드는 것이 바람직한 영역(110, 111)은, 상기 제1 및 제2모아래 패턴의 광 변동을 측정하는 것이다.
또한, 시스템은, 상기 제1 및 제2모아래 패턴의 광 변동으로부터 추출하기 위한 처리 수단(112)을 구비하고, 각도 값(δ)은 광 스폿(103)의 주기적인 어레이와 정보 매체(101) 사이의 부정합에 대응한다. 처리 수단(112)은 데이터 버스(113)에 의해 검출기(106)에 접속된다. 처리 수단(112)은,
- 상기 제1모아래 패턴의 광 변동의 제1주파수 값 F1,
- 상기 제2모아래 패턴의 광 변동의 제2모아래 값 F2,
- 상기 제1주파수 값 F1과 상기 제2주파수 값 F2으로부터 상기 각도 값(δ)의 부호를 추출을 위한 신호 프로세서에 의해 실행된 코드 지시에 대응할 수 있다.
또한, 시스템은, 광 스폿(103)의 상기 어레이에 대해서, 상기 정보 매체(101)의 각도 위치를 조정하기 위한 액튜에이션 수단(AC1-AC2-AC3)을 구비한다. 액튜에이션 수단(AC1-AC2-AC3)은 상기 처리 수단(112)과 연결되어 수단(112)에 의해 형성된 제어 신호(114)로 제어된다. 상기 제어 신호는 상기 각도 값(δ)으로부터 추출된다.
도 1에 묘사된 바와 같은 제1실시형태에 있어서, 액튜에이션 수단(AC1-AC2-AC3)은 정보 매체(101)의 주연과 접촉한다. 이 경우, 광 스폿(103)의 어레이는 고정되는 한편, 정보 매체(101)는 상기 액튜에이션 수단의 제어 하에서 회전할 수 있다.
한편, 제2실시형태(표시 생략)에 있어서, 액튜에이션 수단(AC1-AC2-AC3)은 광 스폿(103)의 어레이를 생성하는 광학 소자(102)의 주연과 접촉한다. 이 경우, 정보 매체(101)는 고정되는 한편, 상기 광 스폿(103)의 어레이는 상기 광학 소자(102) 상의 상기 액튜에이션 수단의 제어하에서 회전할 수 있다.
3개의 액튜에이션 수단(AC1-AC2-AC3)의 사용은 수직 축 z 주위로 정보 매체(101: 또는 광학 소자(102))를 회전해서, 각도 부정합(δ)을 교정하는데 충분하다.
도 9는 도 1에 묘사된 시스템의 부분적인 평면도이다. 이는, 제1의 주기적인 구조(108)와 상기 제1의 주기적인 구조에 적용되는 광 스폿(103)의 아집합을 나타낸다.
광 스폿(103)의 아집합은 축 x1을 따라 배향되는 반면, 제1의 주기적인 구 조(108)는 축 x2를 따라 배향된다. 주기적인 구조(108)의 주기는 b1으로 언급된다.
축 x1과 축 x2 사이의 각도는 정보 매체(101)와 광 스폿(103)의 어레이 사이의 각도 부정합(δ)에 해당한다. 명확성을 위해서, 부정합 각도(δ)는 실제보다 크게 표현된다.
제1의 주기적인 구조(108)는 축 x3을 따라 배향되므로, 축 x2와 축 x3은 상기 제1 및 공지된 각도 α로 정의된다. 따라서, 축 x1과 축 x3 사이의 각도의 절대 값은, 이하와 같이 정의된다.
Figure 112006087012143-PCT00001
(1)
도 11은 도 9에 묘사된 하나에 대한 유사한 부분 평면도이고, 여기서 제1모아래 패턴의 광 변동 I1의 투영이 예로서 도시된다.
제1의 모아래 패턴은, 주기적인 광 스폿(103)과 정보 매체(101) 상에 위치된 제1의 주기적인 구조(108) 사이의 간섭으로부터 귀결된다. 일반적으로, 이 광학 현상은, 주기적인 구조(예를 들면, 이 경우, 주기적인 구조(108))를 갖는 입력 화상이 입력 화상의 주기에 근접하거나 동일한 주기를 갖는 주기적인 샘플링 그리드(예를 들면, 이 경우 광 스폿의 주기적인 어레이)로 샘플링되는데, 이는 얼라이징으로 귀결된다. 샘플된 화상은,
- 입력 화상의 주기와 샘플링 그리드의 주기 사이의 비율과,
- 입력 화상과 샘플링 그리드 사이(예를 들면, 이 경우 주기적인 구조(018)와 광 스폿의 주기적인 어레이 사이)의 각도 위치에 근거한 각도에 따라서 확대되 고 회전된다.
투영된 신호를 얻기 위해서, 샘플된 화상의 광 변동이 주어진 샘플 축(예를 들면, 이 경우 축 x1)에 투영되면, 이 투영된 신호의 주기는, 입력 화상과 샘플링 그리드 사이의 상대 각도 위치가 변할 때, 변한다(예를 들면, 이 경우, 주기적인 구조(108)와 광 스폿(103)의 주기적인 어레이 사이의 각도 변환).
이 경우에 있어서, 제1모아래 패턴의 광 변동의 축 x1을 따른 투영이 검출 영역(110)에 의해 행해진다. 검출 영역(110), 주기 구조(108) 및, 광 스폿(103)의 아집합이 중첩되지만, 이하 명확성을 위해서, 검출 영역(110)만 표현된다.
투영 신호 I1을 정의하는 각각의 부분적인 측정 M이 검출 영역(110)에 의해 검출된 모아래 패턴의 일부의 합으로부터 추출될 수 있다. 예를 들면, 부분적인 측정 M은 검출기의 인접한 화소 PX4-PX5-PX6의 집합에 의해 생성된 신호의 합으로부터 추출될 수 있고, 그 밖의 부분 측정의 정의에 대해서도 같다. 한편, 화소 PX4-PX5-PX6의 표면을 덮는 단일 화소가 부분 측정 M에 대해 정의될 수 있다.
광 변동의 주파수가 결정될 수 있는 정확성은 주기적인 구조(108)의 길이 L에 의존한다.
정보 매체의 데이터 영역(105)이 기본 데이터 영역에 인접하게 만들어진 이 경우에 있어서는, 각도 측정의 정확성이 정보 매체의 전체 길이 Lfull에 걸친 기본 데이터 영역의 사이즈 S를 초과하지 않는 제한으로서 설정될 수 있다. 이들 상태와 함께, 이하의 관계가 증명되어야 한다.
b/S=L/Lfull (2)
예를 들면, b=S이고 L=Lfull로 판정될 수 있는데, 여기서 S는 데이터 영역(105)의 2개의 인접한 기본 데이터 영역 사이의 거리에 해당한다.
정보 매체(101)가 다른 길이 측면을 가지면, 정보 매체의 길이 L은 가장 긴 측면의 사이즈로 해석되고, 정보 매체가 세그먼트 내에서 판독되면, 정보 매체의 길이 L이 세그먼트의 길이로서 해석된다.
각도 α1의 값은,
b/L<α1<b/2p (3)로 변하는 값을 나타내는데,
여기서, b는 주기적인 구조(108)의 주기이고,
L은 주기적인 구조(108)의 길이이며,
p는 광 스폿(103)의 주기적인 어레이의 주기이다.
각도 α1의 절대 값은 이하의 관계,
sin(α1)=b.F1 (4)의 관계로부터 추출될 수 있는데,
여기서, F1은 투영 신호 I1의 주파수이다.
제1주파수 값 F1의 측정은 처리 수단(112)에 의해 수행되는데, 예를 들면 주기 T1 및 F1=1/T1으로 정의된 F1을 추출하기 위해서 투영 신호 I1의 연속 최소 및 최대를 검출하거나 역퓨리에 변환을 만들고, F1의 측정으로서 1차 계수를 취한다.
(1)로부터, 각도 α1의 절대 값의 지식이, 각도 δ의 절대 값을 추출하는데 충분하지만, 각도 δ의 부호를 추출하는 데는 충분하지 않다. 각도 δ의 부호는, 광 스폿(103)의 어레이가 정보 매체(101)에 대해 회전하는 방향, 따라서 액튜에이터 AC1-AC2-AC3이 각도 부정합 δ를 취소하는 방향을 가리키므로, 중요하다.
각도 δ의 부호를 결정하기 위해서, 제2의 주기적인 구조(109)에 의해 검출 영역(111) 상에 생성된 제2모아래 패턴이 제1의 주기적인 구조(108)에 의해 생성된 제1모아래 패턴과 유사하게 분석된다. 검출 영역(111), 주기 구조(109) 및, 광 스폿(103)의 아집합이 중첩된다.
도 10은 도 1에 묘사된 시스템의 부분적인 평면도를 나타낸다. 제2의 주기적인 구조(109)와 상기 제2의 주기적인 구조(109)에 적용된 광 스폿(103)의 아집합이 표현된다.
광 스폿(103)의 아집합은 축 x1을 따라 배향되는 반면, 제2구조(109)는 축 x2을 따라 배향된다. 주기적인 구조(108)의 주기는 b1으로서도 언급된다.
축 x1과 축 x2 사이의 각도는 정보 매체(101)와 광 스폿(103)의 어레이 사이의 각도 부정합 δ에 해당한다. 단순화하기 위해서, 부정합 각도 δ가 실제보다 매우 크게 표현된다.
제2의 주기적인 구조(109)는 축 x3을 따라 배향되므로, 축 x2와 축 x3이 제1의 주기적인 구조(108)의 각도에 대향하는 상기 제2의 공지된 각도 α0을 정의한다. 따라서, 축 x1과 축 x3 사이의 각도 α2의 절대 값은,
Figure 112006087012143-PCT00002
(5)로 정의된다.
그 주파수 값 F2이 제1주파수 값 F1과 유사하게 계산된 투영 신호 I2(상기된 신호 I1과 유사하게)의 생성을 위해서, 제2모아래 패턴의 광 변경의 투영이 수행된 다. 이는, 축 x1과 축 x3 사이의 각도 α2의 절대 값을 추출하기 위해 허용된다.
sin(α2)=b.F2 (6),
여기서, F2는 투영 신호 I2의 제2주파수 값이다.
주파수 F1과 F2 각각으로부터의 (4) 및 (6)으로부터 추출된 α1 및 α2의 지식과 함께, 각도 δ의 부호는 관계,
sin(δ)=sign(α1-α2) (7)로부터 추출될 수 있고, 여기서 sign(δ)은 파라미터 δ의 부호이다.
한편, 각도 δ의 부호를 결정하기 위해서, 제1의 주기적인 구조와 동일한 구조로서 제2의 주기적인 구조(109)가 선택될 수 있고, 제1의 주기적인 구조(108)에 평행하게 위치된다. 이 경우, 각도 δ의 부호는 제1의 주기적인 구조(108)에 의해 생성된 제1의 모아래 패턴의 투영으로부터 추출된 신호와, 제2의 주기적인 구조(109)에 의해 생성된 제2모아래 패턴의 투영으로부터 추출된 신호 사이의 위상 차이의 부호로 주어진다. α1과 α2가 범위 [b/L, b/2p] 내일 때, 상기된 모아래 패턴의 분석이 적용된다. 예를 들면, 도 1에 묘사된 시스템의 파라미터가 b=500nm, L=2cm, p=15㎛이면, 측정되는 각도 α1 및 α2는 대략적으로 0과 1 디그리 사이의 각도에 대응하는 범위 [2e-5, 0.017]일 수 있다. 이 경우, 각도 α0은 디그리의 적어도 10배 정도가 바람직하다.
α1 및 α2보다 큰 각도를 측정할 수 있기 위해서, 큰 부정합 각도 δ의 결과로서, 제1의 주기적인 구조(108)와 제2의 주기적인 구조(109)의 주기 b1은 증가할 수 있다. 예를 들면, b=p=15㎛이면, 측정되는 각도 α1 및 α2는 대략적으로 0.04과 30 디그리 사이의 각도에 대응하는 범위 [7.5e-4, 0.5]일 수 있다. 이 경우, 각도 α0은 수 디그리 정도가 바람직하다.
바람직하게는, 도 12 내지 도 14에 기재된 바와 같이, 제1주기 b1을 갖는 주기 구조(108-109)의 제1세트와 제1주기 b1(예를 들면, 크거나 작은)과 다른 제2주기 b2를 갖는 주기 구조(108'-109')의 제2세트를 갖는 정보 매체를 정의하는 것이 가능할 수 있다. 각도 부정합의 거친 측정 및 교정이 큰 주기를 갖는 주기적인 구조를 사용해서 수행될 수 있는 한편, 각도 부정합의 미세한 측정과 교정이 더 작은 주기를 갖는 주기적인 구조를 사용해서 수행될 수 있다.
도 12는 광 스폿(표시 생략)의 주기적인 어레이로 판독/기록하는 정보 매체(101)를 묘사한다. 정보 매체(101)는 이하를 구비한다:
- 기본 데이터 영역의 집합으로 정의된 데이터 영역(105). 기본 데이터 영역은 매트릭스로서 수립된다. 2개의 인접한 기본 데이터 사이의 거리는 S로 언급된다.
- 동일한 제1주기 b1을 갖는 제1의 주기적인 구조(108)와 제2의 주기적인 구조(109). 제1의 주기적인 구조(108)는 제1각도 α0에 따라 배향된 평행한 스트립으로 만들어지는 반면, 제2의 주기적인 구조(109)는 상기 제1각도 α0에 대향하는 제2각도에 따라 배향된 평행한 스트립으로 만들어진다. 각도 α0는 정보 매체(101)의 축과 주기 구조에 대응하는 축 x2으로부터 평가된다. 주기 구조(108-109)는 데이터 영역(105)의 각 측면 상에 평행하게 위치된다.
이전에 기재된 바와 같이, 제1 및 제2의 주기적인 구조(108-109)는 제1 및 제2의 모아래 패턴 각각을 생성하기 위한 광 스폿의 주기적인 어레이와 간섭한다.
도 13은 광 스폿의 주기적인 어레이로 판독/기록된 정보 매체(101)를 묘사한다. 정보 매체(101)는 이하를 구비한다:
- 기본 데이터 영역의 집합으로 정의된 데이터 영역(105). 기본 데이터 영역은 매트릭스로서 수립된다. 2개의 인접한 기본 데이터 사이의 거리는 S로 언급된다.
- 동일한 제1주기 b1을 갖는 제1의 주기적인 구조(108)와 제2의 주기적인 구조(109). 제1의 주기적인 구조(108)는 제1각도 α0에 따라 배향된 평행한 스트립으로 만들어지는 반면, 제2의 주기적인 구조(109)는 상기 제1각도 α0에 따라 배향된 평행한 스트립으로 만들어진다. 각도 α0는 정보 매체(101)의 축과 주기 구조에 대응하는 축 x2으로부터 평가된다. 주기 구조(108-109)는 데이터 영역(105)의 각 측면 상에 평행하게 위치된다.
이전에 기재된 바와 같이, 제1 및 제2의 주기적인 구조(108-109)는 제1 및 제2의 모아래 패턴 각각을 생성하기 위한 광 스폿의 주기적인 어레이와 간섭한다.
도 14는 광 스폿의 주기적인 어레이(표시 생략)로 판독/기록된 정보 매체(101)를 묘사한다. 정보 매체(101)는 이하를 구비한다:
- 기본 데이터 영역의 집합으로 정의된 데이터 영역(105). 기본 데이터 영역은 매트릭스로서 수립된다. 2개의 인접한 기본 데이터 사이의 거리는 S로 언급된다.
- 동일한 제1주기 b1을 갖는 제1의 주기적인 구조(108)와 제2의 주기적인 구 조(109). 제1의 주기적인 구조(108)는 제1각도 α0에 따라 배향된 평행한 스트립으로 만들어지는 반면, 제2의 주기적인 구조(109)는 상기 제1각도 α0에 따라 배향된 평행한 스트립으로 만들어진다. 각도 α0는 정보 매체(101)의 축과 주기 구조에 대응하는 축 x2으로부터 평가된다. 주기 구조(108-109)는 데이터 영역(105)의 각 측면 상에 평행하게 위치된다.
- 동일한 제1주기 b2를 갖는 제3의 주기적인 구조(108')와 제4의 주기적인 구조(109'). 제3 및 제4의 주기적인 구조는 상기 제1각도 α0와 동일하거나 다를 수 있는 동일(표시 생략) 또는 대향하는 각도(도시 생략)에 따라 배향된 평행한 스트립으로 만들어진다. 주기 구조(108'-109')는 데이터 영역(105)의 각 측면 상에 평행하게 위치된다.
이전에 기재된 바와 같이, 제1, 제2, 제3 및 제4의 주기적인 구조(108-109-108'-109')는 제1, 제2, 제3 및 제4의 모아래 패턴 각각을 생성하기 위한 광 스폿의 주기적인 어레이와 간섭한다.
도 15는 광 스폿(103)의 어레이에 대해서, 정보 매체(101)의 각도 위치를 조정하기 위한 처리 수단(112)으로 수행된 루프 제어의 원리를 묘사한다.
각도 δ의 값을 반영한 신호 Sδ가 액튜에이터(AC1-AC2-AC3)에 제어 신호(114)를 생성하기 위해서, 저역 통과 필터 F를 통과한다. 이에 따라, 액튜에이터(AC1-AC2-AC3)는 그들 각도 위치를 교정하고, 이는 측정된 각도 δ를 변경한다. 정보 매체와 광 스폿의 어레이 사이의 최적의 정열이, 각도 δ가 제로에 도달할 때, 달성된다.
본 발명에 따른 시스템은, 이전에 기재된 바와 같이, 정보 매체 상에 데이터를 판독 및/또는 기록하기 위한 장치이다.
동사형 "to comprise" 및 그 활용형의 사용은, 청구항에 언급된 그 밖의 본 발명의 소자나 단계의 존재를 제외하는 것은 아니다. 소자 또는 단계에 선행하는 관사 "a" 또는 "an"의 사용은, 이러한 소자 또는 단계의 복수의 존재를 제외하지 않는다.

Claims (9)

  1. 정보 매체(101)에 적용되는 광 스폿(103)의 주기적인 어레이를 생성하기 위한 광학 소자(102)를 구비하며, 상기 정보 매체(101)가 제1모아래 패턴을 생성하기 위한 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이와 간섭하는 제1의 주기적인 구조(108)와 제2모아래 패턴을 생성하기 위해서 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이와 간섭하는 제2의 주기적인 구조(109)를 구비하며,
    상기 제1 및 제2모아래 패턴으로부터 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이와 상기 정보 매체(101) 사이의 각도 값(δ)을 추출하는 분석 수단과, 상기 각도 값(δ)으로부터 추출된 제어 신호(114)에 근거해서 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이에 대해서 상기 정보 매체(101)의 각도 위치를 조정하기 위한 액튜에이터 수단(AC1-AC2-AC3)을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 조정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분석 수단은, 상기 제1모아래 패턴의 광 변동과 상기 제2모아래 패턴의 광 변동을 측정하기 위한 검출기(106)와,
    상기 제2모아래 패턴의 광 변동의 제2주파수 값(F2)을 추출하고, 상기 제1주파수 값(F1)과 상기 제2주파수 값(F2)으로부터 상기 각도 값(δ)의 부호를 추출하기 위해서, 상기 제1모아래 패턴의 광 변동의 제1주파수 값(F1)을 추출하기 위한 처리 수단(112)을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 조정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    검출기(106)가, 상기 광 변동을 정의하는 부분적인 측정(M)을 생성하기 위해 인접한 픽셀(PX4-PX5-PX6)의 집합을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 조정 시스템.
  4. 광 스폿의 주기적인 어레이에 의해 판독 및/또는 기록된 정보 매체(101)로서, 이 정보 매체(101)가,
    기본 데이터 영역의 집합으로 정의된 데이터 영역(105)과,
    제1모아래 패턴을 생성하기 위해서, 광 스폿의 상기 주기적인 어레이와 간섭하는 제1의 주기적인 구조(108)와,
    동일한 제1주기(b1)를 갖는 제2의 주기적인 구조(109)를 구비하고, 상기 제2의 주기적인 구조(109)가 제2의 모아래 패턴을 생성하기 위해서 상기 광 스폿의 주기적인 어레이와 간섭하는 것을 특징으로 하는 정보 매체.
  5. 제4항에 있어서,
    제3모아래 패턴을 생성하기 위한 상기 광 스폿의 주기적인 어레이와 간섭하는 제3의 주기적인 구조(108')와,
    동일한 제2주기(b2)를 갖는 제4의 주기적인 구조(109')를 더 구비하고, 상기 제2주기(b2)가 상기 제1주기(b1)와 다르고, 상기 제4의 주기적인 구조(109')가 제4모아래 패턴을 생성하기 위한 광 스폿의 상기 주기적인 어레이와 간섭하는 것을 특징으로 하는 정보 매체.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    제1의 주기적인 구조(108)가 제1각도(α0)에 따라 배향된 평행 스트립으로 만들어지고,
    제2의 주기적인 구조(109)가 상기 제1각도(α0)에 따르거나, 상기 제1각도(α0)에 대항하는 제2각도에 따라 배향된 병렬 스트립으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 정보 매체.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1주기(b1)이 2개의 인접한 기본적인 데이터 영역 사이의 거리(S)에 대응하고,
    상기 제2주기(b2)가 상기 광학 스폿의 주기적인 어레이의 주기(p)에 대응하 는 것을 특징으로 하는 정보 매체.
  8. 제4항, 제5항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4의 주기적인 구조(108-109-108'-109')의 길이가 정보 매체(101)의 길이(L)에 대응하는 것을 특징으로 하는 정보 매체.
  9. 정보 매체 상에서 데이터를 판독 및/또는 기록하기 위한 장치로서,
    상기 정보 매체(101)에 적용되는 광 스폿(103)의 주기적인 어레이를 생성하기 위한 광학 소자(102)를 구비하며, 상기 정보 매체(101)가 제1의 주기적인 구조(108)와 제2의 주기적인 구조(109)를 구비하고, 상기 제1 및 제2의 주기적인 구조(108-109)가 상기 정보 매체(101)가 제1모아래 패턴 및 제2모아래 패턴 각각을 생성하기 위한 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이와 간섭하며,
    상기 제1 및 제2모아래 패턴으로부터 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이와 상기 정보 매체(101) 사이의 각도 값(δ)을 추출하는 분석 수단과,
    상기 각도 값(δ)으로부터 추출된 제어 신호(114)에 근거해서 광 스폿(103)의 상기 주기적인 어레이에 대해서 상기 정보 매체(101)의 각도 위치를 조정하기 위한 액튜에이터 수단(AC1-AC2-AC3)을 구비하는 것을 특징으로 하는 판독 및/또는 기록 장치.
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