(57)【要約】本発明は、カードに記憶されるデータを読取るために使用されるプローブアレイ１０２に対して光カード８０１を正確に位置合わせする、光カードスキャニング装置における位置合わせシステムに関する。カード８０１には、サーボバンド８００のパターンが設けられ、光カードに記憶されるデータを読取るために使用されるセンサ１０３は、１以上のサーボバンド８００に対応する関心のある領域９００を定義するため、視野８０２を狭くするために使用される窓掛け機能を有し、出力は、アナログ−デジタルコンバータに供給される。センサの「窓掛け」機能は、読取り速度、したがってサーボマークの検出の速度を向上するために使用され、光カードに対するプローブアレイ１０２の更に迅速な位置合わせが可能となる。
2009516313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報キャリアスキャニング装置において情報キャリアを位置合わせするシステムであって、前記情報キャリアは、１以上の基準構造を有し、
前記読取り装置は、
光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段と、
前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加して、出力光ビームを生成する手段と、
前記出力光ビームを受けるセンサとを有し、
前記システムは、
前記１以上の基準構造に対応する前記情報キャリアの一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーし、前記関心のある領域に関して前記出力光ビームを受けて、それぞれの制御信号を発生する手段と、
前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせする手段とを有する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
１以上の基準構造を有する情報キャリアをスキャニングするスキャニング装置であって、
当該スキャニング装置は、
光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段と、
前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加して出力光ビームを生成する手段と、
前記出力光ビームを受けるセンサと、
前記１以上の基準構造に対応する前記情報キャリアの一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーする手段とを有し、
前記センサは、前記関心のある領域に関して出力光ビームを受け、制御信号を発生し、
当該装置は、前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせする手段を更に有する、
ことを特徴とするスキャニング装置。
【請求項３】
前記情報キャリアには、複数の基準構造が設けられる、
請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記複数の基準構造は、規則的なパターンで設けられる、
請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記基準構造は、平行及び／又は交差するサーボバンドを含む、
請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記基準構造は、前記プローブアレイと干渉して１以上のモアレパターンを生成する周期的な構造を有する、
請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記基準構造は、第一の周期的な構造と第二の周期的な構造とを有し、前記第一及び第二の周期的な構造は、第一のモアレパターンと第二のモアレパターンをそれぞれ生成するために前記プローブアレイと干渉し、
当該システムは、前記第一及び第二のモアレパターンから前記プローブアレイと前記情報キャリアとの間の角度値を導出する分析手段を更に含み、
前記角度値から前記制御信号が導出される、
請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記情報キャリアのデータレイヤにおける透明及び非透明領域によりデータセットが定義される、
請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記情報キャリアは、データマトリクスで編成されるバイナリ又はマルチレベルデータを記憶するスタティック情報キャリアを含む、
請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
スキャニング装置において情報キャリアを位置合わせする方法であって、前記情報キャリアは、１以上の基準構造を有し、
前記情報キャリアスキャニング装置は、
光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段と、
前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加して出力光ビームを生成する手段と、
前記出力光ビームを受けるセンサとを有し、
当該方法は、
前記１以上の基準構造に対応する前記情報キャリアの一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーするステップと、
前記関心のある領域に関して出力光ビームを受け、それぞれの制御信号を発生するステップと、
前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせするステップとを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか記載のシステムを含む顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査装置において情報キャリアを位置合わせするシステム及び方法に関する。  
本発明は、光データストレージ及び顕微鏡の分野における用途を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
光記憶のソリューションの使用は、今日では、たとえばＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）規格に基づいたストレージシステムにおいて、コンテンツ配信について広く知られている。光ストレージは、情報キャリアが置き換えるのに容易かつ安価である点で、ハードディスク及び固体ストレージに対して大きな利点を有する。
【０００３】
しかし、ドライブにおける多量の移動要素のため、光ストレージのソリューションを使用した公知のアプリケーションは、読取り／書込み動作の間に前記移動要素の必要とされる安定度を考慮して、読取り／書込み動作を実行したときに、ショックに対してロバストではない。結果として、光記憶ストレージは、ポータブルデバイスにおけるような、ショックを受けるアプリケーションにおいて容易且つ効率的に使用することができない。
【０００４】
新たな光記憶ソリューションが開発されている。これらのソリューションは、安価で取り外し可能な情報キャリアが使用される光記憶の利点と、情報キャリアが静止し、かつその読み取りが制限された数の移動要素を必要とする固体ストレージの利点とを結合する。
【０００５】
図１は、かかる光ストレージのソリューションを説明するシステムの３次元の外観図である。  
このシステムは、情報キャリア１０１を有する。情報キャリア１０１は、ｓとして示されるサイズを有し、マトリクスで配列される方形の隣接するエレメンタリデータエリアのセットを有する。データは、たとえば、２つの状態データを符号化する透明又は非透明な材料を使用する２つのレベル、又はより一般的にＮの透明レベル（たとえばＮは、2log(N)の状態データを符号化する２のべき乗の整数である）といった、異なる透明度のレベルを取ることが意図される材料の使用により、それぞれのエレメンタリエリアで符号化される。
【０００６】
また、このシステムは、前記エレメンタリデータエリアに印加されることが意図される光スポット１０２のアレイを発生する光学素子１０４を有する。
【０００７】
光学素子１０４は、コヒーレントな入力光ビーム１０５が印加される入力での開口の２次元アレイに対応する。かかる開口のアレイは、図２に示される。開口は、たとえば、１μｍ又はより小さな直径を有する円形のホールに対応する。
【０００８】
光スポット１０２のアレイは、以下のように作用する回折現象であるTalbot効果を利用することにおいて、開口のアレイにより発生される。入力光ビーム１０５のようなコヒーレントな光ビームが開口のアレイのような周期的な回折構造を有する（したがって光放出手段を形成する）オブジェクトに印加されるとき、回折された光は、回折構造から予測可能な距離ｚ０で位置される平面にある放出手段の同じ画像に結合する。この距離ｚ０は、Talbot距離として知られる。Talbot距離ｚ０は、関係z0=2.n.d2/λにより与えられ、ｄは光放出手段の周期的な間隔であり、λは入力光ビームの波長であり、ｎは伝播空間の屈折率である。より詳細には、再画像形成（re-imaging）は、放出手段から更に離れた距離であって、ｍを整数としてz(m)=2.n.m.d2/λのようなTalbot距離の倍数である他の距離ｚ（ｍ）で行われる。再画像形成は、ｍ＝１/２＋整数について行われるが、ここでは画像は半周期にわたりシフトされる。また、再画像形成は、ｍ＝１/４＋整数及びｍ＝３/４＋整数についても行われるが、画像は２倍の周波数を有し、このことは、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されることを意味する。
【０００９】
Talbot効果を利用することで、光学レンズの必要なしに、開口のアレイから比較的に大きな距離（ｚ（ｍ）で表される数百μｍ）で高い品質の光スポットのアレイを発生することができる。これにより、たとえば、情報キャリアが（たとえば埃、指紋等で）汚れるのを防止するため、開口のアレイと情報キャリア２０１との間にカバーレイヤを挿入することができる。さらに、これにより実現が容易となり、マイクロレンズのアレイの使用に比較して、費用対効果の高いやり方で、情報キャリアに印加される光スポットの密度を増加することができる。
【００１０】
それぞれの光スポットは、エレメンタリデータエリアに連続して印加されることが意図される。前記エレメンタリデータエリアの透明な状態によれば、光スポットは、前記エレメンタリデータエリアで記憶されたデータを回復するように、受けた光信号を変換することが意図される画素を含むＣＯＭＳ又はＣＣＤ検出器１０３に（全部又は一部）送出される（又は全く送出されない）。
【００１１】
有利なことに、検出器の１つの画素は、エレメンタリデータのセットを検出することが意図され、前記エレメンタリデータのセットは、いわゆるマクロセルデータで配列され、このマクロセルデータのうちのそれぞれのエレメンタリデータエリアは、前記光スポット１０２のアレイの単一の光スポットにより連続的に読取られる。この情報キャリア１０１のデータを読取るやり方は、以下でマクロセルスキャニングと呼ばれ、以下に記載される。
【００１２】
図３は、情報キャリア（１０１及び検出器１０３の）部分的な断面図及び詳細な図を示す。  
検出器１０３は、ＰＸ１−ＰＸ２−ＰＸ３と呼ばれる画素を含み、図示される画素数は、理解を容易にするために制限される。特に、画素ＰＸ１は、情報キャリアのマクロセルデータＭＣ１に記憶されるデータを検出することが意図され、画素ＰＸ２は、マクロセルＭＣ２に記憶されるデータを検出することが意図され、画素ＰＸ３は、マクロセスデータＭＣ３に記憶されるデータを検出することが意図される。それぞれのマクロセルデータは、エレメンタリデータのセットを有する。たとえば、マクロセルデータＭＣ１は、ＭＣ１ａ−ＭＣ１ｂ−ＭＣ１ｃ−ＭＣ１ｄと呼ばれるエレメンタリデータを有する。
【００１３】
図４は、情報キャリア１０１のマクロセルスキャニングを例により示す。理解を容易にするため、２の状態データのみが考慮され、同様に説明がＮの状態符号化についても当てはまる。情報キャリアに記憶されたデータは、ブラックエリア（すなわち非透明）又はホワイトエリア（すなわち透明）の何れかで示される２つの状態を有する。たとえば、ブラックエリアは、“０”バイナリ状態に対応し、ホワイトエリアは、“１”バイナリ状態に対応する。
【００１４】
検出器１０３の画素が情報キャリア１０１により生成される出力光ビームにより照射されるとき、その画素はホワイトエリアで表される。その場合、画素は、第一の状態を有する電気出力信号（図示せず）を送出する。対照的に、検出器１０３の画素が情報キャリアからの出力光ビームを受けないとき、その画素は、クロスハッチングされたエリアで表される。その場合、画素は、第二の状態を有する電気出力信号（図示せず）を送出する。
【００１５】
この例では、それぞれのマクロセスデータは、４つのエレメンタリデータエリアを有し、単一の光スポットは、それぞれのデータのセットに同時に印加される。光スポット１０２のアレイによる情報キャリア１０１のスキャニングは、エレメンタリデータエリアの周期に等しいインクリメンタルな横方向の移動により、たとえば左から右に実行される。
【００１６】
位置Ａでは、全ての光スポットは、全ての検出器の画素が第二の状態となるように、非透明領域に印加される。  
位置Ｂでは、右への光スポットの移動の後、対応する画素が第一の状態にあるように、左サイドへの光スポットが透明領域に印加され、２つの他の光スポットは、２つの対応する検出器の画素が第二の状態にあるように、非透明領域に印加される。
【００１７】
位置Ｃでは、右への光スポットの移動の後、左サイドへの光スポットは、対応する画素が第二の状態にあるように、非透明領域に印加され、２つの他のスポットは、２つの対応する検出器の画素が第一の状態にあるように透明領域に印加される。
【００１８】
位置Ｄでは、右への光スポットの移動の後、中央の光スポットは、対応する画素が第二の状態にあるように、非透明な領域に印加され、２つの他の光スポットは、２つの対応する検出器の画素が第一の状態にあるように、透明領域に印加される。
【００１９】
検出器の画素の反対にあるマクロセルを含むエレメンタリデータは、単一の光スポットにより連続的に読取られる。情報キャリア１０１のスキャニングは、光スポットがそれぞれ検出器の画素に面するマクロセルデータの全てのエレメンタリデータエリアに印加されるとき完了する。これは、情報キャリアの二次元のスキャニングを含む。
【００２０】
情報キャリアを読取るため、光スポットのアレイによる情報キャリアのスキャニングは、情報キャリアに平行な平面で行われる。スキャニング装置は、情報キャリアの全ての表面を走査するため、２つの方向ｘ及びｙにおける光スポットの移動を与える。
【００２１】
上述されたシステムは、固体ストレージの所定の利点と光ストレージの利点とを結合するのを狙いとする光カードストレージのコンセプトでの使用のために提案されている。個のシステムは、固体メモリのようなＳＦＦ（small  form  factor）において（移動部材が少ないか又はないために）ロバストなシステムであるが、従来の光ストレージメデイアのような、安価に複製できる取り外し可能なメディアを有する。このシステムは、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）タイプからなり、（安価な）コンテンツ配信に適することが考察される。情報キャリアは、大量複製が可能なポリカーボネートの射出成形のプロセスによりＣＤ，ＤＶＤ等の形式で製造されることが想定されるデータカードを含む場合がある。
【００２２】
図５は、Ｔ−ＲＯＭシステムにおけるサーボ（位置情報）の生成のモアレ干渉効果を利用する公知のシステムの部分的な上面図である。この情報は、プローブのアレイをメディア上のビットマークと揃えるために必要とされ、スポットとトラックとの間の位置エラーに依存して、エラー信号が検出器で生成され、サーボコントローラにより処理され、このサーボコントローラは、スポットを位置エラーがゼロである光学的な位置に再び位置合わせをする。かかるシステムは、第一の周期的な構造１０８と前記第一の周期的な構造に印加されることが意図される光スポット１０３のサブセットとを表す。光スポット１０３のサブセットは、軸ｘ１に沿って指向され、第一の周期的な構造１０８は、軸ｘ２に沿って指向される。周期的な構造１０８の周期は、ｂ１と呼ばれる。
【００２３】
軸ｘ１と軸ｘ２との間の角度は、情報レイヤ１０１と光スポット１０３のアレイとの間の角度のミスアラインメントδに対応する。理解のため、ミスアラインメントの角度δは、現実のものよりも非常に大きく表されている。
【００２４】
第一の周期的な構造１０８は、軸ｘ３を沿って指向され、軸ｘ２及び軸ｘ３は、前記第一及び既知の角度α０を定義する。軸ｘ１と軸ｘ３との間の角度の絶対値は、以下に定義される。
α１＝｜α０＋δ｜      （１）
図７は、図５に示されたものと類似する部分的な上面図を示し、第一のモアレパターンの光変動Ｉ１の投影が例として描かれている。
【００２５】
第一のモアレパターンは、周期的な光スポット１０３と情報キャリア１０１に配置される第一の周期構造１０８との間の干渉から生じる。この光現象は、周期的構造（すなわち、このケースでは周期的構造１０８）をもつ入力画像が、入力画像の周期に近いか又は等しい周期を有する周期的なサンプリンググリッド（すなわち、このケースでは光スポットの周期的なアレイ）でサンプリングされるときに生じ、これによりエリアシングが生じる。サンプリングされた画像は、入力画像の周期とサンプリンググリッドの周期との間の比率、入力画像とサンプリンググリッドとの間（すなわち、このケースでは周期的な構造１０８と光スポットの周期的なアレイとの間）の角度の位置に値が依存する角度に従って、拡大され、回転される。
【００２６】
サンプリングされた画像の光変動が、投影信号を得るために所与の同じ軸（すなわち、このケースでは軸ｘ１）に投影される場合、この投影信号の周期は、入力画像とサンプリンググリッドとの間の相対的な角度の位置が変動する（すなわち、このケースでは周期的構造１０８と光スポット１０３の周期的アレイとの間の角度が変化する）ときに変化する。
【００２７】
このケースでは、第一のモアレパターンの光変動の軸ｘ１に沿った投影は、検出領域１１０により行われる。検出領域１１０、周期的構造１０８及び光スポット１０３のサブセットは、重ね合わされるが、理解のため、検出領域１００は以下に表される。
【００２８】
投影信号Ｉ１を定義するそれぞれ部分的な測定Ｍは、検出領域１１０により検出されたモアレパターンの部分的な部分の合計から導出される。たとえば、部分的な測定Ｍは、検出器の隣接画素のセットＰＸ４−ＰＸ５−ＰＸ６により発生される信号の合計から導出され、他の部分的な測定の定義について、検出器の隣接画素のセットにより発生される信号の合計から導出される。代替的に、画素ＰＸ４−ＰＸ５−ＰＸ６の表面をカバーする単一の画素は、部分的な測定Ｍを生成するために定義される。
【００２９】
光変動の周波数を決定することができる精度は、周期的な構造１０８の長さＬに依存する。  
情報キャリアのデータエリア１０１が隣接するエレメンタリデータエリアから構成されるケースでは、角度の測定の精度が情報キャリアのフルレングスＬfullを通してエレメンタリデータエリアのサイズＳを超えないことが制約として設定される。これらの条件によれば、以下の関係が立証されることが示される。
ｂｌ／Ｓ＝Ｌ／Ｌfull      （２）
たとえば、ｂｌ＝Ｓ及びＬ＝Ｌfullに設定するように決定され、この場合、Ｓはデータエリア１０５の２つの隣接するエレメンタリデータエリア間の距離に対応する。
【００３０】
なお、情報キャリア１０１が異なる長さのサイドを有する場合、情報キャリアの長さＬは、最も長いサイドのサイズとして解釈され、情報キャリアがセグメントで読取られる場合、情報キャリアの長さＬは、セグメントの長さとして解釈される。
【００３１】
角度α１の値について、以下の関係が立証されることが示される。
ｂ／Ｌ＜α１＜ｂ／２ｐ      （３）
ｂは周期構造１０８の周期であり、Ｌは周期構造１０８の長さであり、ｐは光スポット１０３の周期アレイの周期である。
【００３２】
角度α１の絶対値は、以下の関係から導出される。
ｓｉｎ（α１）＝ｂ．Ｆ１      （４）
この場合、Ｆ１は投影信号Ｉ１の周波数である。
【００３３】
第一の周波数値Ｆ１の測定は、たとえば投影信号Ｉ１における連続する最小及び最大を検出して、周期Ｔ１次いでＦ１＝１／Ｔ１により定義されるＦ１を導出するか、又は逆フーリエ変換を行い、Ｆ１の測定として第一の高調波を取ることで、処理手段１１２により実行される。
【００３４】
式（１）から、角度α１の絶対値の情報は、角度δの絶対値を導出するために十分である。角度δの符号は、どの方向において、光スポット１０３のアレイが情報キャリア１０１に関して回転されるか、従ってどの方向で、アクチュエータＡＣ１−ＡＣ２−ＡＣ３が角度のミスアラインメントδを相殺するために作用する必要があるかを示すために重要である。
【００３５】
角度δの符号を判定するため、第二の周期的構造１０９により検出領域１１１で生成された第二のモアレパターンは、第一の周期構造１０８により生成された第一のモアレパターンと同様に分析される。検出領域１１１、周期構造１０９及び光スポット１０３のサブセットは、重ね合わされる。
【００３６】
図６は、図５で記載される公知のシステムの別の上面図を示す。図６は、第二の周期的構造１０９及び前記第二の周期的構造１０９に印加されることが意図される光スポット１０３のサブセットを表す。
【００３７】
光スポット１０３のサブセットは、軸ｘ１に沿って指向され、第二の周期的構造１０９は、軸ｘ２に沿って指向される。周期構造１０８の周期は、ｂ１とも示される。
【００３８】
軸ｘ１と軸ｘ２との間の角度は、情報キャリア１０１と光スポット１０３のアレイとの間の角度のミスアライメントδに対応する。理解のため、ミスアライメント角δは、現実よりも非常に大きく表されている。
【００３９】
第二の周期構造１０９は、軸ｘ２及び軸ｘ３が第一の周期的構造１０８の角度の反対の前記第二の及び既知の角度α０を定義するように、軸ｘ３に沿って指向される。軸ｘ１と軸ｘ３の間の角度α２の絶対値は、以下に定義される。
α２＝｜α０−δ｜      （５）
第二のモアレパターンの光変動の投影は、その周波数値Ｆ２が第一の周波数値Ｆ１と同様に計算される（上述された信号Ｉ１と同様に）投影信号Ｉ２を発生するために行われる。これにより、軸ｘ１と軸ｘ３との間の角度α２の絶対値を導出することができる。
ｓｉｎ（α２）＝ｂ．Ｆ２      （６）
この場合、Ｆ２は投影信号Ｉ２の第二の周波数値である。
【００４０】
周波数Ｆ１と周波数Ｆ２のそれぞれから、式（４）及び（６）から導出されたα１及びα２の情報により、角度δの符号は、以下の関係から導出される。
ｓｉｇｎ（δ）＝ｓｉｇｎ（α１−α２）      （７）
この場合、ｓｉｇｎ（δ）はパラメータδの符号を表す。
【００４１】
代替的に、角度δの符号を判定するため、第二の周期的構造１０９は、第一の周期的構造１０８に同一であって、第一の周期的構造１０８に平行に配置される構造として選択される。この場合、角度δの符号は、第一の周期構造１０８により発生された第一のモアレパターンの投影から導出された信号と、第二の周期的構造１０９により発生された第二のモアレパターンの投影から導出された信号との間の位相差の符号により与えられる。
【００４２】
上述されたモアレパターンの分析は、角度α１とα２とがレンジ［ｂ／Ｌ，ｂ／２ｐ］にあるときに適用される。たとえば、図１に示されるシステムのパラメータがｂ＝５００ｎｍ、Ｌ＝２ｃｍ及びｐ＝１５μｍである場合、測定される角度α１及びα２は、レンジ［２ｅ−５，０．０１７］にあり、近似的に０°と１°との間にある角度に対応する。この場合、角度α０は、１０分の数度のオーダであることが有利である。
【００４３】
より大きな角度α１及びα２を測定できるため、及び結果として、大きなミスアライメント角δを測定できるため、第一の周期的構造１０８及び第二の周期的構造１０９の周期ｂ１が増加される。たとえば、ｂ＝ｐ＝１５μｍである場合、測定される角度α１及びα２は、レンジ［７．５ｅ−４，０．５］にあり、近似的に０．０４°と３０°との間の角度に対応する。この場合、角度α０は、数度のオーダであることが有利である。
【００４４】
上述されたシステムにおけるサーボマークは、たとえば、メディアのエッジに配置されるバンド８００に配置される。代替的に、かかるバンド８００は、メディア８０１の中央で交差を形成する。これら例示的なコンフィギュレーションは、図８に示されており、センサエリアは、参照符号８０２で決定される。なお、上述された方法は、これら特定のサーボマークコンフィギュレーションに制限されるものではなく、一般的に適用される。上述された方法は、サーボ情報がビット情報の抽出のために使用される同じイメージセンサにより抽出される状況に適用される。さらに、上述された方法は、サーボマークが比較的小さなパーセンテージの全体のセンサエリアのみをカバーする状況に適用される。さらに、上述された方法は、サーボマークが完全に断片化されない、すなわちメディア全体を通して分散される小さなマークに分割されないが、サーボマークが矩形の形状を有する連続したブロック又はバンドを形成する状況に適用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４５】
ビット検出のために使用される同じイメージセンサでサーボ情報を抽出する問題は、全体の画像を捕捉するリフレッシュレートが毎秒１０フレームのオーダでむしろ低いことである。これは、原理的に、サーボ情報のアップデートレートが現在のシステムについて毎秒１０サンプルのオーダにあることを意味する。プローブが一方の読取り位置から次の読取り位置に移動されるとき、プローブは、終了の位置に到達する前に数サンプル（２以上のサンプル）を要する。言い換えれば、サーボ帯域幅は、イメージセンサのリフレッシュ周波数により制限され、増加される低いサーボ帯域幅により低速の読取り、すなわち明らかに問題であるシステムの低いデータレートとなることが明らかである。ビデオのような高い通信帯域幅を必要とするアプリケーションの要件を達成するために高いデータレートが必要とされる。また、高いデータ転送レートのオプションを有することで、ドライブはバーストモードで動作することが可能となり、これにより電力消費量が低減される。
【００４６】
したがって、本発明の目的は、走査速度が大幅に増加される、情報キャリアスキャニングシステムにおいて情報キャリアを位置合わせするシステム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
本発明によれば、情報キャリアスキャニング装置において情報キャリアを位置合わせする位置合わせシステムが提供され、前記情報キャリアは、１以上の基準構造を有し、前記情報キャリアスキャニング装置は、光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段、出力光ビームを生成するように前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加する手段、及び前記出力光ビームを受けるセンサを有する。前記位置合わせシステムは、前記１以上の基準構造に対応する一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーし、前記関心のある領域に関して出力光ビームを受け、それぞれの制御信号を発生する手段、及び前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせする手段を有する。
【００４８】
また、本発明によれば、情報キャリアスキャニング装置における情報キャリアを位置合わせする方法が提供され、前記情報キャリアは、１以上の基準構造を有し、前記情報キャリアスキャニング装置は、光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段、出力光ビームを生成するように前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加する手段、及び前記出力光ビームを受けるセンサを有する。前記方法は、前記１以上の基準構造に対応するその一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーし、前記関心のある領域に関して出力光ビームを受け、それぞれの制御信号を発生するステップ、及び前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせするステップを含む。
【００４９】
また、本発明によれば、１以上の基準構造を有する情報キャリアをスキャニングする情報キャリアスキャニング装置が提供される。当該装置は、光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段、出力光ビームを生成するように前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加する手段、及び前記出力光ビームを受けるセンサ、前記１以上の基準構造に対応するその一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーする手段を有する。前記センサは、前記関心のある領域に関して出力光ビームを受け、それぞれの制御信号を発生する。当該装置は、前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせする手段を更に有する。
【００５０】
このように、本発明は、たとえば情報キャリアスキャニングシステムにおける走査測度を増加するために公知のＣＭＯＳイメージセンサで提供される、いわゆる「窓掛け“windowing”」オプションを利用する。これにより、情報キャリアの情報の検出速度が増加されるのを可能にし、同時に、サーボ位置情報のアップデートレートを増加することができる。したがって、サーボ帯域幅は増加され、更に迅速なスキャニングスポットの位置合わせが容易にされ、これにより、システムの情報のスループットが増加される。
【００５１】
例示的な実施の形態では、複数の基準構造は、好ましくは規則的なパターンで情報キャリアに設けられる。たとえば、基準構造は、連続的又はその他であるパラレル及び／又は交差するサーボバンドを含む。１つの好適な実施の形態では、基準構造は、１以上のモアレパターンを生成するように、プローブアレイを干渉することが意図される周期的構造を有する。例示的な実施の形態では、基準構造は、第一の周期的構造及び第二の周期的構造を有する。前記第一及び第二の周期的構造は、第一のモアレパターンと第二のモアレパターンのそれぞれを発生するために前記プローブアレイと干渉することが意図される。分析手段は、第一及び第二のモアレパターンから、プローブアレイと情報キャリアとの間の角度値を導出ために設けられ、前記角度値から制御信号が導出される。
【００５２】
情報キャリアの情報は、情報キャリアのデータレイヤにおける透明及び非透明領域により定義され、プローブアレイをデータレイヤに印加することで発生された出力光ビームは、透明領域の代表であり、バイナリデータへの変換のために前記センサに送出される。
【００５３】
代替的に、データは、マルチレベルのアプローチに従って符号化される。たとえば、情報キャリアは、データマトリクスで編成されたバイナリ（又はマルチレベル）データを記憶することが意図されるスタティックな情報キャリア（すなわち「光カード」）を含む。代替的に、情報キャリアの情報は、顕微鏡により画像形成される生体細胞のような、画像形成されるサンプルである。
【００５４】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、本明細書で記載される実施の形態から明らかとなるであろう。本発明の実施の形態は、例示により、添付図面を参照して記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
本実施の形態では、たとえば、上述された読取りシステムの読取り速度を増加するために公知のＣＭＯＳセンサにおける、いわゆる窓掛けオプションの使用が提案される。しかし、本発明は、ＣＭＯＳセンサに必ずしも限定されるものではなく、上述された窓掛けオプションを提供する全てのセンサに拡張されることを理解されたい。
【００５６】
窓掛けは、イメージセンサでＡ／Ｄ変換器に転送される領域を狭くするために使用される一般的な用語である。ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）は、デジタルで画像を捕捉する公知の技術である。ＣＭＯＳイメージセンサは、局所的な照射の強度に比例して、それぞれの画素における信号電荷を蓄積するピクセル化（pixelated）金属酸化膜半導体を有する。
【００５７】
ＣＭＯＳセンサは、それぞれの画素内で電荷を電圧に変換する。ＣＭＯＳセンサは、フォトダイオードのアレイを使用して、光を電気信号に変換する。フォトダイオードにより発生される電荷は、余りに弱く、使用可能なレベルに増幅することを必要とする。このため、ＣＭＯＳセンサにおけるそれぞれの画素は、それ自身の増幅器回路を有しており、スキャン前の信号増幅を実行する。結果的に得られる信号は、更なる処理なしに使用されるのに十分に強い。ＣＭＯＳセンサは、アナログ−デジタル変換器及びデジタルイメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ）をチップ自身に含む更なる画像処理回路を含むことがあり、画像情報を検索及び処理することが容易且つ高速となる。これにより、チップカウントが低くなり、信頼性が高まり、電力消費量が低減され、更によりコンパクトな設計となる。
【００５８】
公知であるように、（ＣＣＤ技術と比較して）ＣＭＯＳ技術の固有の機能は、画像の一部を読取り、特定の領域の画像の表示を提供する機能である。これは、「窓掛け」として知られる。
【００５９】
現在のＣＣＤセンサは、基本となる技術が「窓掛け」に適さないので、これを使用することができない。他方で、ＣＭＯＳメージセンサは、これをサポートする。ユーザにより定義可能な矩形９００は、たとえば図９に示されるように、サーボバンド８００の周りで定義され、読み取りのために選択される。この矩形におけるイメージンセンサ情報は、Ａ／Ｄコンバータ（図示せず）に転送される。完全なイメージセンサエリア８０２に比較して矩形９００のサイズに依存して、読取りのリフレッシュレートが増加する。
【００６０】
たとえば、フレーム全体を捕捉するリフレッシュレートが１０ｆｐｓである場合、フレームの上半分のみを捕捉するリフレッシュレートは、２０ｆｐｓである。たとえばＴ−ＲＯＭシステムにおけるサーボマークが１０００ラインをもつＣＭＯＳセンサの上側５ラインで配置されるとすると、対応する関心のある領域は、フレーム全体を読取るために必要とされる速度の２００倍で読取られる。かかる高速のアップデートレートにより、サーボシステムの位置合わせ速度は、原理的に、ファクタ２００だけ増加される。これは、システムの読取り速度が増加されることを意味する。
【００６１】
たとえば、画像全体を捕捉するリフレッシュレートが１０ｆｐｓであり、捕捉間のインターバルが０．１秒であると想定する。さらに、次のデータページの位置にプローブアレイを移動するために３つのサンプリングステップが必要とされると想定する。次いで、たとえば、サーボマークは、１０００ラインのうちの５つのみをカバーし、プローブアレイを再び位置合わせし、ページを読取るために必要とされる全体の時間は、３*０．０００５＋０．１＝０．１０５秒であり、窓掛けしない状況において３*０．１＋０．１＝０．４秒を要する。
【００６２】
例示的なサーボシステムは、１つの画像統合時間内で複数の窓掛け処理を行う必要を形成する、１つの矩形内で効果的に捕捉されないイメージセンサエリアを使用することが想定される。これにより、読取られる矩形の数に比例して画像統合時間当たり多数の矩形を読取るため、幾らかの通信のオーバヘッドが形成される。さらに、サーボアップデートレートを更に高めるため、（画像統合時間当たり）多数の窓掛けをサポートするイメージセンサを使用することが提案される。
【００６３】
（１つの統合時間内での）多数の窓掛けは、多数の事項を意味し、再構成され（reconfigurated）、多数回にわたり読取られる単一の窓を使用することは、比較的低速のインタフェースを介してホストシステムから多数の再構成を必要とし、したがって時間ゲインが減少するという事実を含む。
【００６４】
したがって、本実施の形態では、上述されたタイプの情報キャリア読取りシステムにおけるサーボマークの検出を高速化するため、たとえばＣＭＯＳイメージセンサの窓掛けオプションを利用することが提案される。この方法により、サーボ位置情報のアップデートレート、したがってサーボ帯域幅を増加することができる。これは、読み取られるスポットの更に迅速な位置合わせが可能となり、システムのデータスループットが増加される。
【００６５】
本発明に係る位置合わせシステムは、顕微鏡で使用される場合がある。妥当な視野をもち、高い十分な開口数をもつ無収差対物レンズは高価であるので、妥当な解像度を持つ顕微鏡は高価である。走査型顕微鏡は、非常に小さな視野をもつ対物レンズを有し、測定されるべきサンプルに対して対物レンズを走査する（対物レンズに対して測定されるべきサンプルを走査する）ことで、この費用の問題を部分的に解決する。このシングルスポット走査型顕微鏡の問題は、サンプル全体が走査される必要があり、扱いにくいメカニクスである。マルチスポット走査型顕微鏡は、その完全な寸法にわたりサンプルが走査される必要がなく、走査レンジは２つのスポット間のピッチに制限されるので、このメカニカルな問題を解決する。
【００６６】
本発明に係る顕微鏡では、サンプルは、プローブアレイ生成手段により形成されるスポットで照射され、カメラは、照射されたサンプルの画像を撮影する。サンプルにわたりスポットを走査し、幾つかの位置で画像を撮影することで、高解像度のデータが収集される。コンピュータは、全ての測定されたデータを結合して、サンプルの単一の高解像度の画像にする。本発明に係る位置合わせシステムは、サーボ帯域幅を増加するのを可能にし、サンプルを画像形成する速度における全体的な増加となる。
【００６７】
焦点距離は、サンプルの画像の詳細を探すことにより、手動で制御することができる。また、（画像が最大のコントラストを有する位置を発見する）デジタルカメラで行われているように、自動的に実行される。なお、画像形成システムの焦点合わせは重要ではなく、プローブに関してサンプルの位置のみが重要であり、最適化されるべきである。
【００６８】
本発明に係る顕微鏡は、照明装置、プローブアレイ発生器、サンプルステージ、任意に、画像形成装置（たとえば、レンズ、光ファイバフェイスプレート、ミラー）、及びカメラ（たとえばＣＭＯＳ、ＣＣＤ）から構成される。このシステムは、図１のシステムに対応しており、情報キャリア１０１は、顕微鏡スライドであり、このスライド上で、画像形成されるサンプルが配置され、顕微鏡のスライドは、サンプルステージに堆積される。顕微鏡スライドは、図５で表された構造のような基準構造を含み、この構造は、図８のバンド８００のような、情報キャリア上のバンドに配置される。データサンプルは、基準構造がない位置で情報キャリア上に配置される。
【００６９】
光は、照明装置で発生され、プローブアレイ発生器によりフォーサイ（foci）にフォーカスされ、測定されるサンプルを通して部分的に透過され、透過された光は、画像形成装置によりカメラに画像形成される。サンプルは、サンプルステージに配置され、サンプルステージは、フォーサイの焦点面においてサンプルを再現可能に、サンプルに対して垂直に移動することができる。サンプル全体を画像形成するため、情報キャリアは、サンプルの全ての領域は個々のプローブにより画像形成されるようにスキャンされる。ポジショニングサーボは、上述されたように基準構造及び窓掛けプロセスにより実行される。
【００７０】
上述されたような透過型顕微鏡の代わりに、反射型顕微鏡が設計される場合がある。本発明に係る反射型顕微鏡では、サンプルを通過した光は、顕微鏡スライドの反射表面により反射され、次いで、ビームスプリッタによりカメラにリダイレクトされる。
【００７１】
上述された実施の形態は、本発明を限定するよりはむしろ例示するものであり、当業者であれば、特許請求の範囲により定義される本発明の範囲から逸脱することなしに、多くの代替的な実施の形態を設計可能であろう。単語「有する“comprising”,  “comprises”」等は、請求項又は明細書に列挙されたエレメント又はステップの存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの個別のエレメントを含むハードウェアにより、適切にプログラムされたコンピュータにより実現される。幾つかの手段を列挙する装置の請求項では、これらの手段のうちの幾つかは、同一アイテムのハードウェアにより実施される。所定の手段が相互に異なる従属の請求項で引用される事実は、これらの手段の組み合わせを使用することができないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】情報キャリアを読取るシステムを示す図である。
【図２】光スポットのアレイを発生する光学素子を示す図である。
【図３】情報キャリアを読取るシステムの詳細な図である。
【図４】情報キャリアのマクロセルのスキャニングの原理を例示する図である。
【図５】図１のシステムの第一の部分的な上面図である。
【図６】図１のシステムの第二の部分的な上面図である。
【図７】モアレパターンの発生及び検出を例示する図である。
【図８】情報キャリアのサーボマークの例示的なレイアウトを概念的に示す図である。
【図９】サーボバンドの周りの関心のある領域を定義するためにイメージセンサにより提供される窓掛けオプションの使用を概念的に示す図である。
【図１】
2009516313.tif 000003
【図２】
2009516313.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2009516313.tif 000009
【図５】
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【図６】
2009516313.tif 000011
【図７】
2009516313.tif 000012
【図８】
2009516313.tif 000013
【図９】
2009516313.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月13日(2008.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャニング装置において情報キャリアを位置合わせするシステムであって、前記情報キャリアは、１以上の基準構造を有し、
前記スキャニング装置は、
光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段と、
前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加して、出力光ビームを生成する手段と、
前記出力光ビームを受けるセンサとを有し、
当該位置合わせシステムは、前記１以上の基準構造に対応する前記情報キャリアの一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーする手段を有し、
前記センサは、前記関心のある領域に関して前記出力光ビームを受けて、制御信号を発生し、
当該位置合わせシステムは、前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせする手段を有する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記情報キャリアに設けられる複数の基準構造に適合する、
請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の基準構造は、規則的なパターンで設けられる、
請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記基準構造は、平行及び／又は交差するサーボバンドを含む、
請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記基準構造は、前記プローブアレイと干渉して１以上のモアレパターンを生成する周期的な構造を有する、
請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記基準構造は、第一の周期的な構造と第二の周期的な構造とを有し、前記第一及び第二の周期的な構造は、第一のモアレパターンと第二のモアレパターンをそれぞれ生成するために前記プローブアレイと干渉し、
当該システムは、前記第一及び第二のモアレパターンから前記プローブアレイと前記情報キャリアとの間の角度値を導出する分析手段を更に含み、
前記角度値から前記制御信号が導出される、
請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記情報キャリアのデータは、前記情報キャリアのデータレイヤにおける透明及び非透明領域により定義される、
請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記情報キャリアは、データマトリクスで編成されるバイナリ又はマルチレベルデータを記憶するスタティック情報キャリアを含む、
請求項１記載のシステム。
【請求項９】
１以上の基準構造を有する情報キャリアをスキャニングするスキャニング装置であって、
前記情報キャリアを位置合わせするために請求項１記載のシステムを有する、
ことを特徴とするスキャニング装置。
【請求項１０】
スキャニング装置において情報キャリアを位置合わせする方法であって、前記情報キャリアは、１以上の基準構造を有し、
前記スキャニング装置は、
光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段と、
前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加して出力光ビームを生成する手段と、
前記出力光ビームを受けるセンサとを有し、
当該方法は、
前記１以上の基準構造に対応する前記情報キャリアの一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーするステップと、
前記関心のある領域に関して出力光ビームを受け、それぞれの制御信号を発生するステップと、
前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせするステップとを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至８の何れか記載の位置合わせシステムを含む顕微鏡。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査装置において情報キャリアを位置合わせするシステム及び方法に関する。  
本発明は、光データストレージ及び顕微鏡の分野における用途を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
光記憶のソリューションの使用は、今日では、たとえばＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）規格に基づいたストレージシステムにおいて、コンテンツ配信について広く知られている。光ストレージは、情報キャリアが置き換えるのに容易かつ安価である点で、ハードディスク及び固体ストレージに対して大きな利点を有する。
【０００３】
しかし、ドライブにおける多量の移動要素のため、光ストレージのソリューションを使用した公知のアプリケーションは、読取り／書込み動作の間に前記移動要素の必要とされる安定度を考慮して、読取り／書込み動作を実行したときに、ショックに対してロバストではない。結果として、光記憶ストレージは、ポータブルデバイスにおけるような、ショックを受けるアプリケーションにおいて容易且つ効率的に使用することができない。
【０００４】
新たな光記憶ソリューションが開発されている。これらのソリューションは、安価で取り外し可能な情報キャリアが使用される光記憶の利点と、情報キャリアが静止し、かつその読み取りが制限された数の移動要素を必要とする固体ストレージの利点とを結合する。
【０００５】
図１は、かかる光ストレージのソリューションを説明するシステムの３次元の外観図である。  
このシステムは、情報キャリア１０１を有する。情報キャリア１０１は、ｓとして示されるサイズを有し、マトリクスで配列される方形の隣接するエレメンタリデータエリアのセットを有する。データは、たとえば、２つの状態データを符号化する透明又は非透明な材料を使用する２つのレベル、又はより一般的にＮの透明レベル（たとえばＮは、2log(N)の状態データを符号化する２のべき乗の整数である）といった、異なる透明度のレベルを取ることが意図される材料の使用により、それぞれのエレメンタリエリアで符号化される。
【０００６】
また、このシステムは、前記エレメンタリデータエリアに印加されることが意図される光スポット１０２のアレイを発生する光学素子１０４を有する。
【０００７】
光学素子１０４は、コヒーレントな入力光ビーム１０５が印加される入力での開口の２次元アレイに対応する。かかる開口のアレイは、図２に示される。開口は、たとえば、１μｍ又はより小さな直径を有する円形のホールに対応する。
【０００８】
光スポット１０２のアレイは、以下のように作用する回折現象であるTalbot効果を利用することにおいて、開口のアレイにより発生される。入力光ビーム１０５のようなコヒーレントな光ビームが開口のアレイのような周期的な回折構造を有する（したがって光放出手段を形成する）オブジェクトに印加されるとき、回折された光は、回折構造から予測可能な距離ｚ０で位置される平面にある放出手段の同じ画像に結合する。この距離ｚ０は、Talbot距離として知られる。Talbot距離ｚ０は、関係z0=2.n.d2/λにより与えられ、ｄは光放出手段の周期的な間隔であり、λは入力光ビームの波長であり、ｎは伝播空間の屈折率である。より詳細には、再画像形成（re-imaging）は、放出手段から更に離れた距離であって、ｍを整数としてz(m)=2.n.m.d2/λのようなTalbot距離の倍数である他の距離ｚ（ｍ）で行われる。再画像形成は、ｍ＝１/２＋整数について行われるが、ここでは画像は半周期にわたりシフトされる。また、再画像形成は、ｍ＝１/４＋整数及びｍ＝３/４＋整数についても行われるが、画像は２倍の周波数を有し、このことは、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されることを意味する。
【０００９】
Talbot効果を利用することで、光学レンズの必要なしに、開口のアレイから比較的に大きな距離（ｚ（ｍ）で表される数百μｍ）で高い品質の光スポットのアレイを発生することができる。これにより、たとえば、情報キャリアが（たとえば埃、指紋等で）汚れるのを防止するため、開口のアレイと情報キャリア２０１との間にカバーレイヤを挿入することができる。さらに、これにより実現が容易となり、マイクロレンズのアレイの使用に比較して、費用対効果の高いやり方で、情報キャリアに印加される光スポットの密度を増加することができる。
【００１０】
それぞれの光スポットは、エレメンタリデータエリアに連続して印加されることが意図される。前記エレメンタリデータエリアの透明な状態によれば、光スポットは、前記エレメンタリデータエリアで記憶されたデータを回復するように、受けた光信号を変換することが意図される画素を含むＣＯＭＳ又はＣＣＤ検出器１０３に（全部又は一部）送出される（又は全く送出されない）。
【００１１】
有利なことに、検出器の１つの画素は、エレメンタリデータのセットを検出することが意図され、前記エレメンタリデータのセットは、いわゆるマクロセルデータで配列され、このマクロセルデータのうちのそれぞれのエレメンタリデータエリアは、前記光スポット１０２のアレイの単一の光スポットにより連続的に読取られる。この情報キャリア１０１のデータを読取るやり方は、以下でマクロセルスキャニングと呼ばれ、以下に記載される。
【００１２】
図３は、情報キャリア（１０１及び検出器１０３の）部分的な断面図及び詳細な図を示す。  
検出器１０３は、ＰＸ１−ＰＸ２−ＰＸ３と呼ばれる画素を含み、図示される画素数は、理解を容易にするために制限される。特に、画素ＰＸ１は、情報キャリアのマクロセルデータＭＣ１に記憶されるデータを検出することが意図され、画素ＰＸ２は、マクロセルＭＣ２に記憶されるデータを検出することが意図され、画素ＰＸ３は、マクロセスデータＭＣ３に記憶されるデータを検出することが意図される。それぞれのマクロセルデータは、エレメンタリデータのセットを有する。たとえば、マクロセルデータＭＣ１は、ＭＣ１ａ−ＭＣ１ｂ−ＭＣ１ｃ−ＭＣ１ｄと呼ばれるエレメンタリデータを有する。
【００１３】
図４は、情報キャリア１０１のマクロセルスキャニングを例により示す。理解を容易にするため、２の状態データのみが考慮され、同様に説明がＮの状態符号化についても当てはまる。情報キャリアに記憶されたデータは、ブラックエリア（すなわち非透明）又はホワイトエリア（すなわち透明）の何れかで示される２つの状態を有する。たとえば、ブラックエリアは、“０”バイナリ状態に対応し、ホワイトエリアは、“１”バイナリ状態に対応する。
【００１４】
検出器１０３の画素が情報キャリア１０１により生成される出力光ビームにより照射されるとき、その画素はホワイトエリアで表される。その場合、画素は、第一の状態を有する電気出力信号（図示せず）を送出する。対照的に、検出器１０３の画素が情報キャリアからの出力光ビームを受けないとき、その画素は、クロスハッチングされたエリアで表される。その場合、画素は、第二の状態を有する電気出力信号（図示せず）を送出する。
【００１５】
この例では、それぞれのマクロセスデータは、４つのエレメンタリデータエリアを有し、単一の光スポットは、それぞれのデータのセットに同時に印加される。光スポット１０２のアレイによる情報キャリア１０１のスキャニングは、エレメンタリデータエリアの周期に等しいインクリメンタルな横方向の移動により、たとえば左から右に実行される。
【００１６】
位置Ａでは、全ての光スポットは、全ての検出器の画素が第二の状態となるように、非透明領域に印加される。  
位置Ｂでは、右への光スポットの移動の後、対応する画素が第一の状態にあるように、左サイドへの光スポットが透明領域に印加され、２つの他の光スポットは、２つの対応する検出器の画素が第二の状態にあるように、非透明領域に印加される。
【００１７】
位置Ｃでは、右への光スポットの移動の後、左サイドへの光スポットは、対応する画素が第二の状態にあるように、非透明領域に印加され、２つの他のスポットは、２つの対応する検出器の画素が第一の状態にあるように透明領域に印加される。
【００１８】
位置Ｄでは、右への光スポットの移動の後、中央の光スポットは、対応する画素が第二の状態にあるように、非透明な領域に印加され、２つの他の光スポットは、２つの対応する検出器の画素が第一の状態にあるように、透明領域に印加される。
【００１９】
検出器の画素の反対にあるマクロセルを含むエレメンタリデータは、単一の光スポットにより連続的に読取られる。情報キャリア１０１のスキャニングは、光スポットがそれぞれ検出器の画素に面するマクロセルデータの全てのエレメンタリデータエリアに印加されるとき完了する。これは、情報キャリアの二次元のスキャニングを含む。
【００２０】
情報キャリアを読取るため、光スポットのアレイによる情報キャリアのスキャニングは、情報キャリアに平行な平面で行われる。スキャニング装置は、情報キャリアの全ての表面を走査するため、２つの方向ｘ及びｙにおける光スポットの移動を与える。
【００２１】
上述されたシステムは、固体ストレージの所定の利点と光ストレージの利点とを結合するのを狙いとする光カードストレージのコンセプトでの使用のために提案されている。個のシステムは、固体メモリのようなＳＦＦ（small  form  factor）において（移動部材が少ないか又はないために）ロバストなシステムであるが、従来の光ストレージメデイアのような、安価に複製できる取り外し可能なメディアを有する。このシステムは、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）タイプからなり、（安価な）コンテンツ配信に適することが考察される。情報キャリアは、大量複製が可能なポリカーボネートの射出成形のプロセスによりＣＤ，ＤＶＤ等の形式で製造されることが想定されるデータカードを含む場合がある。
【００２２】
図５は、Ｔ−ＲＯＭシステムにおけるサーボ（位置情報）の生成のモアレ干渉効果を利用する公知のシステムの部分的な上面図である。この情報は、プローブのアレイをメディア上のビットマークと揃えるために必要とされ、スポットとトラックとの間の位置エラーに依存して、エラー信号が検出器で生成され、サーボコントローラにより処理され、このサーボコントローラは、スポットを位置エラーがゼロである光学的な位置に再び位置合わせをする。かかるシステムは、第一の周期的な構造１０８と前記第一の周期的な構造に印加されることが意図される光スポット１０３のサブセットとを表す。光スポット１０３のサブセットは、軸ｘ１に沿って指向され、第一の周期的な構造１０８は、軸ｘ２に沿って指向される。周期的な構造１０８の周期は、ｂ１と呼ばれる。
【００２３】
軸ｘ１と軸ｘ２との間の角度は、情報レイヤ１０１と光スポット１０３のアレイとの間の角度のミスアラインメントδに対応する。理解のため、ミスアラインメントの角度δは、現実のものよりも非常に大きく表されている。
【００２４】
第一の周期的な構造１０８は、軸ｘ３を沿って指向され、軸ｘ２及び軸ｘ３は、前記第一及び既知の角度α０を定義する。軸ｘ１と軸ｘ３との間の角度の絶対値は、以下に定義される。
α１＝｜α０＋δ｜      （１）
図７は、図５に示されたものと類似する部分的な上面図を示し、第一のモアレパターンの光変動Ｉ１の投影が例として描かれている。
【００２５】
第一のモアレパターンは、周期的な光スポット１０３と情報キャリア１０１に配置される第一の周期構造１０８との間の干渉から生じる。この光現象は、周期的構造（すなわち、このケースでは周期的構造１０８）をもつ入力画像が、入力画像の周期に近いか又は等しい周期を有する周期的なサンプリンググリッド（すなわち、このケースでは光スポットの周期的なアレイ）でサンプリングされるときに生じ、これによりエリアシングが生じる。サンプリングされた画像は、入力画像の周期とサンプリンググリッドの周期との間の比率、入力画像とサンプリンググリッドとの間（すなわち、このケースでは周期的な構造１０８と光スポットの周期的なアレイとの間）の角度の位置に値が依存する角度に従って、拡大され、回転される。
【００２６】
サンプリングされた画像の光変動が、投影信号を得るために所与の同じ軸（すなわち、このケースでは軸ｘ１）に投影される場合、この投影信号の周期は、入力画像とサンプリンググリッドとの間の相対的な角度の位置が変動する（すなわち、このケースでは周期的構造１０８と光スポット１０３の周期的アレイとの間の角度が変化する）ときに変化する。
【００２７】
このケースでは、第一のモアレパターンの光変動の軸ｘ１に沿った投影は、検出領域１１０により行われる。検出領域１１０、周期的構造１０８及び光スポット１０３のサブセットは、重ね合わされるが、理解のため、検出領域１００は以下に表される。
【００２８】
投影信号Ｉ１を定義するそれぞれ部分的な測定Ｍは、検出領域１１０により検出されたモアレパターンの部分的な部分の合計から導出される。たとえば、部分的な測定Ｍは、検出器の隣接画素のセットＰＸ４−ＰＸ５−ＰＸ６により発生される信号の合計から導出され、他の部分的な測定の定義について、検出器の隣接画素のセットにより発生される信号の合計から導出される。代替的に、画素ＰＸ４−ＰＸ５−ＰＸ６の表面をカバーする単一の画素は、部分的な測定Ｍを生成するために定義される。
【００２９】
光変動の周波数を決定することができる精度は、周期的な構造１０８の長さＬに依存する。  
情報キャリアのデータエリア１０１が隣接するエレメンタリデータエリアから構成されるケースでは、角度の測定の精度が情報キャリアのフルレングスＬfullを通してエレメンタリデータエリアのサイズＳを超えないことが制約として設定される。これらの条件によれば、以下の関係が立証されることが示される。
ｂｌ／Ｓ＝Ｌ／Ｌfull      （２）
たとえば、ｂｌ＝Ｓ及びＬ＝Ｌfullに設定するように決定され、この場合、Ｓはデータエリア１０５の２つの隣接するエレメンタリデータエリア間の距離に対応する。
【００３０】
なお、情報キャリア１０１が異なる長さのサイドを有する場合、情報キャリアの長さＬは、最も長いサイドのサイズとして解釈され、情報キャリアがセグメントで読取られる場合、情報キャリアの長さＬは、セグメントの長さとして解釈される。
【００３１】
角度α１の値について、以下の関係が立証されることが示される。
ｂ／Ｌ＜α１＜ｂ／２ｐ      （３）
ｂは周期構造１０８の周期であり、Ｌは周期構造１０８の長さであり、ｐは光スポット１０３の周期アレイの周期である。
【００３２】
角度α１の絶対値は、以下の関係から導出される。
ｓｉｎ（α１）＝ｂ．Ｆ１      （４）
この場合、Ｆ１は投影信号Ｉ１の周波数である。
【００３３】
第一の周波数値Ｆ１の測定は、たとえば投影信号Ｉ１における連続する最小及び最大を検出して、周期Ｔ１次いでＦ１＝１／Ｔ１により定義されるＦ１を導出するか、又は逆フーリエ変換を行い、Ｆ１の測定として第一の高調波を取ることで、処理手段１１２により実行される。
【００３４】
式（１）から、角度α１の絶対値の情報は、角度δの絶対値を導出するために十分である。角度δの符号は、どの方向において、光スポット１０３のアレイが情報キャリア１０１に関して回転されるか、従ってどの方向で、アクチュエータＡＣ１−ＡＣ２−ＡＣ３が角度のミスアラインメントδを相殺するために作用する必要があるかを示すために重要である。
【００３５】
角度δの符号を判定するため、第二の周期的構造１０９により検出領域１１１で生成された第二のモアレパターンは、第一の周期構造１０８により生成された第一のモアレパターンと同様に分析される。検出領域１１１、周期構造１０９及び光スポット１０３のサブセットは、重ね合わされる。
【００３６】
図６は、図５で記載される公知のシステムの別の上面図を示す。図６は、第二の周期的構造１０９及び前記第二の周期的構造１０９に印加されることが意図される光スポット１０３のサブセットを表す。
【００３７】
光スポット１０３のサブセットは、軸ｘ１に沿って指向され、第二の周期的構造１０９は、軸ｘ２に沿って指向される。周期構造１０８の周期は、ｂ１とも示される。
【００３８】
軸ｘ１と軸ｘ２との間の角度は、情報キャリア１０１と光スポット１０３のアレイとの間の角度のミスアライメントδに対応する。理解のため、ミスアライメント角δは、現実よりも非常に大きく表されている。
【００３９】
第二の周期構造１０９は、軸ｘ２及び軸ｘ３が第一の周期的構造１０８の角度の反対の前記第二の及び既知の角度α０を定義するように、軸ｘ３に沿って指向される。軸ｘ１と軸ｘ３の間の角度α２の絶対値は、以下に定義される。
α２＝｜α０−δ｜      （５）
第二のモアレパターンの光変動の投影は、その周波数値Ｆ２が第一の周波数値Ｆ１と同様に計算される（上述された信号Ｉ１と同様に）投影信号Ｉ２を発生するために行われる。これにより、軸ｘ１と軸ｘ３との間の角度α２の絶対値を導出することができる。
ｓｉｎ（α２）＝ｂ．Ｆ２      （６）
この場合、Ｆ２は投影信号Ｉ２の第二の周波数値である。
【００４０】
周波数Ｆ１と周波数Ｆ２のそれぞれから、式（４）及び（６）から導出されたα１及びα２の情報により、角度δの符号は、以下の関係から導出される。
ｓｉｇｎ（δ）＝ｓｉｇｎ（α１−α２）      （７）
この場合、ｓｉｇｎ（δ）はパラメータδの符号を表す。
【００４１】
代替的に、角度δの符号を判定するため、第二の周期的構造１０９は、第一の周期的構造１０８に同一であって、第一の周期的構造１０８に平行に配置される構造として選択される。この場合、角度δの符号は、第一の周期構造１０８により発生された第一のモアレパターンの投影から導出された信号と、第二の周期的構造１０９により発生された第二のモアレパターンの投影から導出された信号との間の位相差の符号により与えられる。
【００４２】
上述されたモアレパターンの分析は、角度α１とα２とがレンジ［ｂ／Ｌ，ｂ／２ｐ］にあるときに適用される。たとえば、図１に示されるシステムのパラメータがｂ＝５００ｎｍ、Ｌ＝２ｃｍ及びｐ＝１５μｍである場合、測定される角度α１及びα２は、レンジ［２ｅ−５，０．０１７］にあり、近似的に０°と１°との間にある角度に対応する。この場合、角度α０は、１０分の数度のオーダであることが有利である。
【００４３】
より大きな角度α１及びα２を測定できるため、及び結果として、大きなミスアライメント角δを測定できるため、第一の周期的構造１０８及び第二の周期的構造１０９の周期ｂ１が増加される。たとえば、ｂ＝ｐ＝１５μｍである場合、測定される角度α１及びα２は、レンジ［７．５ｅ−４，０．５］にあり、近似的に０．０４°と３０°との間の角度に対応する。この場合、角度α０は、数度のオーダであることが有利である。
【００４４】
上述されたシステムにおけるサーボマークは、たとえば、メディアのエッジに配置されるバンド８００に配置される。代替的に、かかるバンド８００は、メディア８０１の中央で交差を形成する。これら例示的なコンフィギュレーションは、図８に示されており、センサエリアは、参照符号８０２で決定される。なお、上述された方法は、これら特定のサーボマークコンフィギュレーションに制限されるものではなく、一般的に適用される。上述された方法は、サーボ情報がビット情報の抽出のために使用される同じイメージセンサにより抽出される状況に適用される。さらに、上述された方法は、サーボマークが比較的小さなパーセンテージの全体のセンサエリアのみをカバーする状況に適用される。さらに、上述された方法は、サーボマークが完全に断片化されない、すなわちメディア全体を通して分散される小さなマークに分割されないが、サーボマークが矩形の形状を有する連続したブロック又はバンドを形成する状況に適用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４５】
ビット検出のために使用される同じイメージセンサでサーボ情報を抽出する問題は、全体の画像を捕捉するリフレッシュレートが毎秒１０フレームのオーダでむしろ低いことである。これは、原理的に、サーボ情報のアップデートレートが現在のシステムについて毎秒１０サンプルのオーダにあることを意味する。プローブが一方の読取り位置から次の読取り位置に移動されるとき、プローブは、終了の位置に到達する前に数サンプル（２以上のサンプル）を要する。言い換えれば、サーボ帯域幅は、イメージセンサのリフレッシュ周波数により制限され、増加される低いサーボ帯域幅により低速の読取り、すなわち明らかに問題であるシステムの低いデータレートとなることが明らかである。ビデオのような高い通信帯域幅を必要とするアプリケーションの要件を達成するために高いデータレートが必要とされる。また、高いデータ転送レートのオプションを有することで、ドライブはバーストモードで動作することが可能となり、これにより電力消費量が低減される。
【００４６】
したがって、本発明の目的は、走査速度が大幅に増加される、情報キャリアスキャニングシステムにおいて情報キャリアを位置合わせするシステム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
本発明によれば、情報キャリアスキャニング装置において情報キャリアを位置合わせする位置合わせシステムが提供され、前記情報キャリアは、１以上の基準構造を有し、前記情報キャリアスキャニング装置は、光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段、出力光ビームを生成するように前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加する手段、及び前記出力光ビームを受けるセンサを有する。前記位置合わせシステムは、前記１以上の基準構造に対応する一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーし、前記関心のある領域に関して出力光ビームを受け、それぞれの制御信号を発生する手段、及び前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせする手段を有する。
【００４８】
また、本発明によれば、情報キャリアスキャニング装置における情報キャリアを位置合わせする方法が提供され、前記情報キャリアは、１以上の基準構造を有し、前記情報キャリアスキャニング装置は、光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段、出力光ビームを生成するように前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加する手段、及び前記出力光ビームを受けるセンサを有する。前記方法は、前記１以上の基準構造に対応するその一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーし、前記関心のある領域に関して出力光ビームを受け、それぞれの制御信号を発生するステップ、及び前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせするステップを含む。
【００４９】
また、本発明によれば、１以上の基準構造を有する情報キャリアをスキャニングする情報キャリアスキャニング装置が提供される。当該装置は、光スポットのアレイを含むプローブアレイを発生するプローブアレイ発生手段、出力光ビームを生成するように前記情報キャリアに前記プローブアレイを印加する手段、及び前記出力光ビームを受けるセンサ、前記１以上の基準構造に対応するその一部を有する前記情報キャリアの関心のある領域を選択し、前記センサの視野を狭くして前記関心のある領域のみをカバーする手段を有する。前記センサは、前記関心のある領域に関して出力光ビームを受け、それぞれの制御信号を発生する。当該装置は、前記制御信号を使用して、前記プローブアレイに関して前記情報キャリアを位置合わせする手段を更に有する。
【００５０】
このように、本発明は、たとえば情報キャリアスキャニングシステムにおける走査測度を増加するために公知のＣＭＯＳイメージセンサで提供される、いわゆる「窓掛け“windowing”」オプションを利用する。これにより、情報キャリアの情報の検出速度が増加されるのを可能にし、同時に、サーボ位置情報のアップデートレートを増加することができる。したがって、サーボ帯域幅は増加され、更に迅速なスキャニングスポットの位置合わせが容易にされ、これにより、システムの情報のスループットが増加される。
【００５１】
例示的な実施の形態では、複数の基準構造は、好ましくは規則的なパターンで情報キャリアに設けられる。たとえば、基準構造は、連続的又はその他であるパラレル及び／又は交差するサーボバンドを含む。１つの好適な実施の形態では、基準構造は、１以上のモアレパターンを生成するように、プローブアレイを干渉することが意図される周期的構造を有する。例示的な実施の形態では、基準構造は、第一の周期的構造及び第二の周期的構造を有する。前記第一及び第二の周期的構造は、第一のモアレパターンと第二のモアレパターンのそれぞれを発生するために前記プローブアレイと干渉することが意図される。分析手段は、第一及び第二のモアレパターンから、プローブアレイと情報キャリアとの間の角度値を導出ために設けられ、前記角度値から制御信号が導出される。
【００５２】
情報キャリアの情報は、情報キャリアのデータレイヤにおける透明及び非透明領域により定義され、プローブアレイをデータレイヤに印加することで発生された出力光ビームは、透明領域の代表であり、バイナリデータへの変換のために前記センサに送出される。
【００５３】
代替的に、データは、マルチレベルのアプローチに従って符号化される。たとえば、情報キャリアは、データマトリクスで編成されたバイナリ（又はマルチレベル）データを記憶することが意図されるスタティックな情報キャリア（すなわち「光カード」）を含む。代替的に、情報キャリアの情報は、顕微鏡により画像形成される生体細胞のような、画像形成されるサンプルである。
【００５４】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、本明細書で記載される実施の形態から明らかとなるであろう。本発明の実施の形態は、例示により、添付図面を参照して記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
本実施の形態では、たとえば、上述されたスキャニングシステムの読取り速度を増加するために公知のＣＭＯＳセンサにおける、いわゆる窓掛けオプションの使用が提案される。しかし、本発明は、ＣＭＯＳセンサに必ずしも限定されるものではなく、上述された窓掛けオプションを提供する全てのセンサに拡張されることを理解されたい。
【００５６】
窓掛けは、イメージセンサでＡ／Ｄ変換器に転送される領域を狭くするために使用される一般的な用語である。ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）は、デジタルで画像を捕捉する公知の技術である。ＣＭＯＳイメージセンサは、局所的な照射の強度に比例して、それぞれの画素における信号電荷を蓄積するピクセル化（pixelated）金属酸化膜半導体を有する。
【００５７】
ＣＭＯＳセンサは、それぞれの画素内で電荷を電圧に変換する。ＣＭＯＳセンサは、フォトダイオードのアレイを使用して、光を電気信号に変換する。フォトダイオードにより発生される電荷は、余りに弱く、使用可能なレベルに増幅することを必要とする。このため、ＣＭＯＳセンサにおけるそれぞれの画素は、それ自身の増幅器回路を有しており、スキャン前の信号増幅を実行する。結果的に得られる信号は、更なる処理なしに使用されるのに十分に強い。ＣＭＯＳセンサは、アナログ−デジタル変換器及びデジタルイメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ）をチップ自身に含む更なる画像処理回路を含むことがあり、画像情報を検索及び処理することが容易且つ高速となる。これにより、チップカウントが低くなり、信頼性が高まり、電力消費量が低減され、更によりコンパクトな設計となる。
【００５８】
公知であるように、（ＣＣＤ技術と比較して）ＣＭＯＳ技術の固有の機能は、画像の一部を読取り、特定の領域の画像の表示を提供する機能である。これは、「窓掛け」として知られる。
【００５９】
現在のＣＣＤセンサは、基本となる技術が「窓掛け」に適さないので、これを使用することができない。他方で、ＣＭＯＳメージセンサは、これをサポートする。ユーザにより定義可能な矩形９００は、たとえば図９に示されるように、サーボバンド８００の周りで定義され、読み取りのために選択される。この矩形におけるイメージンセンサ情報は、Ａ／Ｄコンバータ（図示せず）に転送される。完全なイメージセンサエリア８０２に比較して矩形９００のサイズに依存して、読取りのリフレッシュレートが増加する。
【００６０】
たとえば、フレーム全体を捕捉するリフレッシュレートが１０ｆｐｓである場合、フレームの上半分のみを捕捉するリフレッシュレートは、２０ｆｐｓである。たとえばＴ−ＲＯＭシステムにおけるサーボマークが１０００ラインをもつＣＭＯＳセンサの上側５ラインで配置されるとすると、対応する関心のある領域は、フレーム全体を読取るために必要とされる速度の２００倍で読取られる。かかる高速のアップデートレートにより、サーボシステムの位置合わせ速度は、原理的に、ファクタ２００だけ増加される。これは、システムの読取り速度が増加されることを意味する。
【００６１】
たとえば、画像全体を捕捉するリフレッシュレートが１０ｆｐｓであり、捕捉間のインターバルが０．１秒であると想定する。さらに、次のデータページの位置にプローブアレイを移動するために３つのサンプリングステップが必要とされると想定する。次いで、たとえば、サーボマークは、１０００ラインのうちの５つのみをカバーし、プローブアレイを再び位置合わせし、ページをスキャニングするために必要とされる全体の時間は、３*０．０００５＋０．１＝０．１０５秒であり、窓掛けしない状況において３*０．１＋０．１＝０．４秒を要する。
【００６２】
例示的なサーボシステムは、１つの画像統合時間内で複数の窓掛け処理を行う必要を形成する、１つの矩形内で効果的に捕捉されないイメージセンサエリアを使用することが想定される。これにより、読取られる矩形の数に比例して画像統合時間当たり多数の矩形を読取るため、幾らかの通信のオーバヘッドが形成される。さらに、サーボアップデートレートを更に高めるため、（画像統合時間当たり）多数の窓掛けをサポートするイメージセンサを使用することが提案される。
【００６３】
（１つの統合時間内での）多数の窓掛けは、多数の事項を意味し、再構成され（reconfigurated）、多数回にわたり読取られる単一の窓を使用することは、比較的低速のインタフェースを介してホストシステムから多数の再構成を必要とし、したがって時間ゲインが減少するという事実を含む。
【００６４】
したがって、本実施の形態では、上述されたタイプの情報キャリアスキャニングシステムにおけるサーボマークの検出を高速化するため、たとえばＣＭＯＳイメージセンサの窓掛けオプションを利用することが提案される。この方法により、サーボ位置情報のアップデートレート、したがってサーボ帯域幅を増加することができる。これは、読み取られるスポットの更に迅速な位置合わせが可能となり、システムのデータスループットが増加される。
【００６５】
本発明に係る位置合わせシステムは、顕微鏡で使用される場合がある。妥当な視野をもち、高い十分な開口数をもつ無収差対物レンズは高価であるので、妥当な解像度を持つ顕微鏡は高価である。走査型顕微鏡は、非常に小さな視野をもつ対物レンズを有し、測定されるべきサンプルに対して対物レンズを走査する（対物レンズに対して測定されるべきサンプルを走査する）ことで、この費用の問題を部分的に解決する。このシングルスポット走査型顕微鏡の問題は、サンプル全体が走査される必要があり、扱いにくいメカニクスである。マルチスポット走査型顕微鏡は、その完全な寸法にわたりサンプルが走査される必要がなく、走査レンジは２つのスポット間のピッチに制限されるので、このメカニカルな問題を解決する。
【００６６】
本発明に係る顕微鏡では、サンプルは、プローブアレイ生成手段により形成されるスポットで照射され、カメラは、照射されたサンプルの画像を撮影する。サンプルにわたりスポットを走査し、幾つかの位置で画像を撮影することで、高解像度のデータが収集される。コンピュータは、全ての測定されたデータを結合して、サンプルの単一の高解像度の画像にする。本発明に係る位置合わせシステムは、サーボ帯域幅を増加するのを可能にし、サンプルを画像形成する速度における全体的な増加となる。
【００６７】
焦点距離は、サンプルの画像の詳細を探すことにより、手動で制御することができる。また、（画像が最大のコントラストを有する位置を発見する）デジタルカメラで行われているように、自動的に実行される。なお、画像形成システムの焦点合わせは重要ではなく、プローブに関してサンプルの位置のみが重要であり、最適化されるべきである。
【００６８】
本発明に係る顕微鏡は、照明装置、プローブアレイ発生器、サンプルステージ、任意に、画像形成装置（たとえば、レンズ、光ファイバフェイスプレート、ミラー）、及びカメラ（たとえばＣＭＯＳ、ＣＣＤ）から構成される。このシステムは、図１のシステムに対応しており、情報キャリア１０１は、顕微鏡スライドであり、このスライド上で、画像形成されるサンプルが配置され、顕微鏡のスライドは、サンプルステージに堆積される。顕微鏡スライドは、図５で表された構造のような基準構造を含み、この構造は、図８のバンド８００のような、情報キャリア上のバンドに配置される。データサンプルは、基準構造がない位置で情報キャリア上に配置される。
【００６９】
光は、照明装置で発生され、プローブアレイ発生器によりフォーサイ（foci）にフォーカスされ、測定されるサンプルを通して部分的に透過され、透過された光は、画像形成装置によりカメラに画像形成される。サンプルは、サンプルステージに配置され、サンプルステージは、フォーサイの焦点面においてサンプルを再現可能に、サンプルに対して垂直に移動することができる。サンプル全体を画像形成するため、情報キャリアは、サンプルの全ての領域は個々のプローブにより画像形成されるようにスキャンされる。ポジショニングサーボは、上述されたように基準構造及び窓掛けプロセスにより実行される。
【００７０】
上述されたような透過型顕微鏡の代わりに、反射型顕微鏡が設計される場合がある。本発明に係る反射型顕微鏡では、サンプルを通過した光は、顕微鏡スライドの反射表面により反射され、次いで、ビームスプリッタによりカメラにリダイレクトされる。
【００７１】
上述された実施の形態は、本発明を限定するよりはむしろ例示するものであり、当業者であれば、特許請求の範囲により定義される本発明の範囲から逸脱することなしに、多くの代替的な実施の形態を設計可能であろう。単語「有する“comprising”,  “comprises”」等は、請求項又は明細書に列挙されたエレメント又はステップの存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの個別のエレメントを含むハードウェアにより、適切にプログラムされたコンピュータにより実現される。幾つかの手段を列挙する装置の請求項では、これらの手段のうちの幾つかは、同一アイテムのハードウェアにより実施される。所定の手段が相互に異なる従属の請求項で引用される事実は、これらの手段の組み合わせを使用することができないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】情報キャリアをスキャニングするシステムを示す図である。
【図２】光スポットのアレイを発生する光学素子を示す図である。
【図３】情報キャリアをスキャニングするシステムの詳細な図である。
【図４】情報キャリアのマクロセルのスキャニングの原理を例示する図である。
【図５】図１のシステムの第一の部分的な上面図である。
【図６】図１のシステムの第二の部分的な上面図である。
【図７】モアレパターンの発生及び検出を例示する図である。
【図８】情報キャリアのサーボマークの例示的なレイアウトを概念的に示す図である。
【図９】サーボバンドの周りの関心のある領域を定義するためにイメージセンサにより提供される窓掛けオプションの使用を概念的に示す図である。
【国際調査報告】
2009516313.tif 000015
2009516313.tif 000016