(57)【要約】  本発明は、要素データ組を記憶することが意図されたデータ層（８０２）と、データ層（８０２）に印加することが意図された光スポット・アレイを生成するためにデータ層（８０２）に平行に配置された開口アレイ（８０４）を備える層（８０３）とを備える情報担体（８０１）に関する。本発明は、前述の情報担体を読み取るシステム及び装置にも関する。
2008507799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報担体であって、
要素データ組を記憶することが意図されたデータ層と、
データ層に印加することが意図された光スポット・アレイを生成するためにデータ層に平行に配置された開口アレイを備える層とを備えることを特徴とする情報担体。
【請求項２】
請求項１記載の情報担体であって、前記要素データを記憶することが意図された隣接要素データ領域を更に備えることを特徴とする情報担体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の情報担体であって、開口の周期が要素データ領域の周期の倍数であることを特徴とする情報担体。
【請求項４】
データ層とホログラフィック層とを有する情報担体を読み取るシステムであって、
前記ホログラフィック層の表面全てに印加されることが意図された出力レーザ・ビームを生成する光源と、
前記出力レーザ・ビームに応じて前記データ層の出力において生成される出力光信号を検出する検出器とを備えることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４記載のシステムであって、前記出力レーザ・ビームの角度を変えるアクチュエータを更に備えることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項４記載のシステムであって、前記出力レーザ・ビームの位相を変える位相シフト器を更に備えることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項４、５又は６に記載のシステムであって、前記光源は、前記出力レーザ・ビームの波長を変える変調器を備えることを特徴とするシステム。
【請求項８】
ポータブル装置であって、請求項４、５、６又は７に記載のシステムを備えることを特徴とするポータブル装置。
【請求項９】
携帯電話機であって、請求項４、５、６又は７に記載のシステムを備えることを特徴とする携帯電話機。
【請求項１０】
ゲーム・プレイヤ装置であって、請求項４、５、６又は７に記載のシステムを備えることを特徴とするゲーム・プレイヤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新たな構造を有する情報担体に関する。
【０００２】
本発明は、前述の情報担体を読み取るシステムにも関する。
【０００３】
本発明は、前述の読み取りシステムを有する種々の装置にも関する。
【０００４】
本発明は光学式データ記憶の分野における応用例を有する。
【背景技術】
【０００５】
光学式記憶解決策を用いることは今日、コンテンツ配布（例えば、ＤＶＤ（ディジタル多用途ディスク）に基づいた記憶システムにおいて）の場合、広汎にわたっている。情報担体の複製が簡単かつ安価である点で、光学式記憶装置はハードディスク記憶装置やソリッドステート記憶装置に対して大きな利点を有している。
【０００６】
しかし、ドライブ内の可動素子が大量であるため、光学式記憶解決策を用いた既知の応用例は、読み取り／書き込み処理を行う際の衝撃に対して、そうした処理中に必要とされる可動素子の安定性を考慮に入れれば、ロバストでない。よって、衝撃を受ける応用例において（ポータブル装置などにおいて）光学式記憶解決策を容易かつ効率的に用いることが可能でない。
【０００７】
よって、光学式記憶解決策が最近開発されている。前述の解決策は、安価でかつ取り外し可能な情報担体が用いられているという光学式記憶装置の利点と、情報担体が静止しており、その読み取りに要求される可動素子数が限られているというソリッドステート記憶装置の利点とを組み合わせている。
【０００８】
図１は、前述の光学式記憶解決策を示すシステムの３次元図を表す。
【０００９】
このシステムは情報担体１０１を備える。情報担体１０１は、ｓとして表すサイズを有しており、マトリクスのように配置された隣接正方形要素データ領域組を備える。別々の透過度値を呈する（例えば、２状態データを符号化する場合に透過的又は非透過的である材料を用いるうえで２値を呈するか、又は、より一般には、２ｌｏｇ（Ｎ）状態データの符号化の場合、Ｎ個の透過度値（例えば、Ｎは２の整数乗）を呈する）ことが意図された材料を用いることによって各要素データ領域上にデータが符号化される。
【００１０】
このシステムは、要素データ領域に印加されることが意図された光スポット・アレイ１０２を生成する光学素子１０４も備える。
【００１１】
光学素子１０４は、コヒーレント入力光ビーム１０５が入力で印加される２次元開口アレイに相当し得る。前述の開口アレイを図２に示す。開口は例えば、直径が１μｍであるか、又はずっと小さい円孔に相当する。
【００１２】
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タルボット効果を活用して開口アレイによって生成される。周期的な回折構造を有する（よって、発光素子を形成する）物体（開口アレイなど）にコヒーレント光ビーム（入力光ビーム１０５など）を印加すると、回折構造から予測可能な距離ｚ０にある平面において回折光が発光素子の同一の像に再合成される。この距離ｚ０はタルボット距離として知られている。タルボット距離ｚ０は、関係（ｚ０＝２．ｎ．ｄ２／λ）によって表される。ここで、ｄは発光素子の周期的間隔であり、λは入力光ビームの波長であり、ｎは伝搬空間の屈折率である。より一般には、再イメージングは、発光素子から更に間隔を空けており、ｚ（ｍ）＝２ｎ．ｍ．ｄ２／λであるような、タルボット距離ｚの倍数である他の距離ｚ（ｍ）において行われる。ここで、ｍは整数である。前述の再イメージングは、ｍ＝１／２＋整数の場合も行われるが、この場合、周期の半分にわたって像がシフトされる。再イメージングは、ｍ＝１／４＋整数の場合及びｍ＝３／４＋整数の場合も行われるが、像の周波数は２倍になる（これは、開口アレイの周期に対して光スポットの周期が半分になることを意味する）。
【００１３】
タルボット効果の活用によって、光学レンズの必要なしで開口アレイから比較的大きな距離（数百μｍ。ｚ（ｍ）によって表す）で高品質の光スポットのアレイを生成することが可能になる。これによって、例えば、汚染（例えば、塵、指紋…）がないようにするために開口アレイと情報担体２０１との間にカバー層を挿入することが可能になる。更に、これによって、実現が容易になり、情報担体に印加される光スポットの密度が、マイクロレンズのアレイを用いる場合と比較して、大きな費用対効果で増加することが可能になる。
【００１４】
各光スポットは、要素データ領域に順次印加されることが意図されている。要素データ領域の透過度状態によれば、要素データ領域上に記憶されたデータを回復するように、光スポットが、受信光信号を変換することが意図された画素を備えるＣＭＯＳ検出器又はＣＣＤ検出器１０３に全く送信されないか、又は、部分的に若しくは完全に送信される。
【００１５】
効果的には、検出器の一画素は、要素データ組を検出することが意図されており、要素データ組はいわゆるマクロセル・データに配置され、このマクロセル・データの中の各要素データ領域は、光スポット１０２のアレイの単一の光スポットによって順次読み取られる。情報担体１０１上のデータを読み取るこのやり方は以下ではマクロセル走査と呼ばれ、以下に説明する。
【００１６】
図３は、情報担体１０１の部分的な詳細断面図及び検出器１０３の部分的な詳細断面図を表す。
【００１７】
検出器１０３は、ＰＸ１−ＰＸ２−ＰＸ３として表す画素を備え、図中の画素の数は、理解を容易にするために限定している。特に、画素ＰＸ１は、情報担体のマクロセル・データＭＣ１上に記憶されたデータを検出することが意図されており、画素ＰＸ２は、マクロセル・データＭＣ２上に記憶されたデータを検出することが意図されており、画素ＰＸ３は、マクロセル・データＭＣ３上に記憶されたデータを検出することが意図されている。各マクロセル・データは、要素データ組を備える。例えば、マクロセル・データＭＣ１は、ＭＣ１ａ−ＭＣ１ｂ‐ＭＣ１ｃ‐ＭＣ１ｄとして表す要素データを備える。
【００１８】
図４は、情報担体１０１のマクロセル走査を例として示す。理解を容易にするために、２状態データのみが考慮に入れられ、同様な説明がＮ状態符号化の場合にあてはまる。情報担体上に記憶されたデータは、黒色領域（すなわち、非透過）又は白色領域（すなわち、透過）によって示す２つの状態を有する。例えば、黒色領域が「０」の２値状態に相当する一方、白色領域は「１」の２値状態に相当する。
【００１９】
検出器１０３の画素は、情報担体１０１によって生成される出力光ビームによって照射される場合、白色領域によって表す。その場合、画素は、第１の状態を有する電気出力信号（図示せず）を供給する。一方、検出器１０３の画素が情報担体から出力光ビームを何ら受信しない場合、画素はクロスハッチ領域によって表される。その場合、画素は、第２の状態を有する電気出力信号（図示せず）を供給する。
【００２０】
この例では、各マクロセル・データは４つの要素データ領域を備え、単一の光スポットが各データ組に同時に印加される。光スポット１０２のアレイによる情報担体１０１の走査は、例えば、左から右に行われ、増分的な側方移動は要素データ領域の周期に等しい。
【００２１】
位置Ａでは、光スポットは全て、検出器の画素全てが第２の状態にあるように非透過領域に印加される。
【００２２】
位置Ｂでは、光スポットが右に移動した後、左側の光スポットが、対応する画素が第１の状態にあるように透過領域に印加される一方、他の２つの光スポットは、検出器の対応する２つの画素が第２の状態にあるように非透過領域に印加される。
【００２３】
位置Ｃでは、光スポットが右に移動した後、左側の光スポットが、対応する画素が第２の状態にあるように非透過領域に印加される一方、他の２つの光スポットは、検出器の対応する２つの画素が第１の状態にあるように透過領域に印加される。
【００２４】
位置Ｄでは、光スポットが右に移動した後、中央の光スポットが、対応する画素が第２の状態にあるように非透過領域に印加される一方、他の２つの光スポットは、検出器の対応する２つの画素が第１の状態にあるように透過領域に印加される。
【００２５】
検出器の画素に対向するマクロセルを構成する要素データは単一の光スポットによって順次読み取られる。検出器の画素に面するマクロセル・データの要素データ領域全てに光スポットそれぞれが印加されると情報担体１０１の走査は完了する。このことは、情報担体の２次元走査を示唆する。
【００２６】
情報担体を読み取るために、光スポットのアレイによる情報担体の走査が、情報担体に平行な平面において行われる。走査装置は、情報担体の表面全てを走査するために２つの方向ｘ及びｙにおける光スポットの平行移動を備える。
【００２７】
図５に表す第１の解決策では、走査装置はＨブリッジに相当する。光スポットのアレイを生成する光学素子（すなわち、マイクロレンズ・アレイ又は開口アレイ）は、ｙ軸に沿って第２のスレッジ５０２に対して移動可能な第１のスレッジ５０１において実現される。この目的で、第１のスレッジ５０１は、ガイド５０７−５０８と接触した接合部５０３−５０４−５０５−５０６を備える。第２のスレッジ５０２は、ガイド５０９−５１０と接触した接合部５１１−５１２−５１３−５１４によってｘ軸に沿って移動可能である。スレッジ５０１及び５０２は、アクチュエータ（図示せず）によって（ステップ・バイ・ステップ・モータ、磁気アクチュエータ又は圧電アクチュエータがジャッキとして動作することなどによって）平行移動させられる。
【００２８】
図６に表す第２の解決策では、走査装置はフレーム６０１内に保たれる。フレーム６０１を懸架するのに用いるエレメントは図７中の詳細な３次元図に表す。前述のエレメントは、
第１の板ばね６０２と、
第２の板ばね６０３と、
走査装置６０１のｘ軸に沿った駆動を備える第１の圧電エレメント６０４と、
走査装置６０１のｙ軸に沿った駆動を備える第２の圧電エレメント６０５とを備える。
【００２９】
図６に表す第２の解決策は、図５に表すＨブリッジ解決策よりも機械伝動装置が少ない。フレーム６０１と接触した圧電エレメントは、電圧変動が圧電エレメントの寸法の変動をもたらすように電気的に制御され（図示せず）、ｘ軸及び／又はｙ軸に沿ったフレーム６０１の移動につながる。
【００３０】
位置Ｐｏｓ１は第１の位置にある走査装置６０１を表す一方、位置Ｐｏｓ２は、ｘ軸に沿った平行移動後に第２の位置にある走査装置６０１を表す。板ばね６０２及び６０３の柔軟性は明らかである。
【００３１】
同様な構成を４つの圧電エレメントによって構築することが可能である。追加の２つの圧電エレメントが、板ばね６０２及び６０３を置き換えている。その場合、対向する圧電エレメント対が、拮抗筋対と同様に一次元で協調動作する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
しかし、前述の情報担体及び読み取りシステムは制約を受ける。
【００３３】
まず、開口アレイを埋め込んだ走査装置の平面が情報担体の平面に対して、要素データ領域に光スポットが正確に印加されるように恒久的に平行でなければならない。走査装置は可動であるため、多くの場合、この条件は、例えば、衝撃が理由で守られないことがあり得る。このことは、データ回復におけるエラーにつながる。
【００３４】
第２に、温度変動によって、走査装置及び／又は情報担体の形状が変動し、光スポットの周期と要素データ領域の周期との間の差が生じ得る。このことも、データ回復におけるエラーにつながる。
【００３５】
最後に、前述の走査装置を用いることには、多くの可動エレメント（削減された容量の読み取り装置において実現されないようになる）がなお必要になる。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明の目的は、データ回復を向上させ、よりコンパクトな読み取り装置において読み取ることが可能な情報担体を提案することである。
【００３７】
この目的で、本発明による情報担体は、
要素データ組を記憶することが意図されたデータ層と、
データ層に印加することが意図された光スポット・アレイを生成するためにデータ層に平行に配置された開口アレイを備えた層とを備える。
【００３８】
開口アレイがリーダ装置内に一体化された従来技術と対照的に、開口アレイはここでは、データ層と同じパッケージにおいて一体化される。この組み立ては製造中に行われるので、開口アレイとデータ層との間の平行が保証されるものとする。
【００３９】
開口アレイがデータ層と同じパッケージに一体化されるので、例えば、温度変動及び／又は機械的制約によってもたらされるこうした情報担体のサイズの変動によって、開口アレイのサイズとデータ層のサイズとの同様な変動が示唆される。よって、この情報担体は、変形に対して、よりロバストである。
【００４０】
本発明は、データ層とホログラフィック層とを有する情報担体を読み取るシステムにも関し、このシステムは、
ホログラフィック層の表面全てに印加されることが意図された出力レーザを生成する光源と、
出力レーザ・ビームに応じてデータ層の出力において生成される出力光信号を検出する検出器とを備える。
【００４１】
この情報担体はなお非常に薄い状態に留まっている。これによって、この情報担体を読み取る役目を担う前述のシステムのサイズをかなり削減することが可能になる。
【００４２】
好ましい実施例では、本発明によるシステムは、出力レーザ・ビームの角度を変えるアクチュエータを備える。
【００４３】
レーザ・ビームの角度を変えることによって、データ層に印加される光スポット・アレイを高い費用対効果で、かつ、最小の可動素子を用いて側方にシフトさせることが可能になる。前述の走査は、マクロセルによって配置されたデータを情報担体が備える場合に用いることができる。
【００４４】
好ましい実施例では、本発明によるシステムは、出力レーザ・ビームの位相を線形的に変える位相シフト器を備える。
【００４５】
レーザ・ビームの位相を変えることによって、データ層に印加される光スポット・アレイを高い費用対効果で、可動素子を用いることなく側方にシフトさせることが可能になる。前述の走査は、マクロセルによって配置されたデータを情報担体が備える場合に用いることができる。
【００４６】
好ましい実施例では、光源が、出力レーザ・ビームの波長を変える変調器を備える。
【００４７】
レーザ・ビームの波長をわずかに変えることによって、データ回復が改良されるように情報担体上に光スポットの焦点を当てることを容易に調節することが可能になる。
【００４８】
本発明は、前述のシステムを実現する種々の読み取り装置にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明の詳細な説明及びその他の局面を以下に表す。
【００５０】
次に、以下に説明しており、添付図面に関して検討される実施例を参照して本発明の特定の局面を説明する。
【実施例】
【００５１】
図８は、本発明による情報担体８０１を表す。この情報担体８０１は、
要素データ組を記憶することが意図されたデータ層８０２と、
データ層に印加することが意図された光スポット・アレイを生成するためにデータ層８０２に平行に配置された開口アレイ８０４を備えた層８０３とを備える。開口アレイは、前述のタルボット効果を活用する。層８０３は例えば、開口アレイが備えられる透過材（プラスチックや樹脂など）でできている。
【００５２】
データ層８０２及び層８０３は、単一のパッケージを形成するように積み上げられ、組み立てられる。
【００５３】
データ層８０２と開口アレイ８０３との間の距離Ｄは、タルボット距離ｚ０の倍数又は約数に等しい。前述のように、この距離Ｄは、Ｄ＝ｚ（ｍ）＝２．ｎ．ｍ．ｄ２／λであるような距離であり、ここで、ｎは伝搬空間の屈折率であり、ｍは倍数又は約数であり、ｄは開口の周期的間隔（すなわち、周期）であり、λは、開口アレイに印加されることが意図された入力光ビームの波長である。
【００５４】
データを記憶するために、情報担体は、従来技術によって表したような隣接要素データ領域（ＥＤＡ１、ＥＤＡ２…）を備え得る。データは、マクロセル（太字で矩形によって示すＭＣ１、ＭＣ２…）によって配置することができる。その場合、開口の周期ｄは要素データ領域の周期ｓの倍数である。
【００５５】
図９は、本発明による、情報担体９０１を読み取るシステムを表す。この情報担体は、
要素データ組を記憶することが意図されたデータ層９０２と、
データ層に印加することが意図された光スポット・アレイ９０５を生成するためにデータ層９０２に平行に配置された開口アレイ９０４を備えた層９０３とを備える。
【００５６】
このシステムは、アレイ・ホログラフィック層９０３の表面全てに印加することが意図された出力レーザ・ビーム９０７を生成する光源９０６を備える。出力レーザ・ビーム９０７は２次元部分を有する。この部分の形状は好ましくは、ホログラフィック層９０３の形状（及び情報担体の形状）（すなわち、正方形又は矩形）と同じである。
【００５７】
データ層９０２上に記憶されたデータを検出するために、検出器９０８（例えば、ＣＭＯＳ検出器）が、情報担体９０１に平行に配置される。検出器９０８は、光スポット９０５に応じてデータ層９０２の出力において生成される出力光信号９０９のレベルを検出する役目を担う。データ検出の原理は、従来技術の部分で説明した原理と同じである。
【００５８】
効果的には、システムは、拡張されたレーザ・ビーム９０９の角度α（情報担体の表面と垂直の方向ｙに対して）を変えるアクチュエータも備える。実際に、角度αを変えることによって、開口アレイ９０４の入力においてレーザ・ビームの位相シフトが生じ、上記位相シフトはｘ方向に沿って線形に変わる。前述の線形位相シフトがもたらされる場合、タルボット効果によって開口アレイ９０４により作られるパターンは、ｘ方向に沿って側方にかつ線形にシフトされる。すなわち、光スポット９０５の角度α及び側方位置は線形関係によってリンクされており、それによって、データ層９０２の表面において光スポットを容易に走査することが可能になる。このシフトは、特定のマクロセルを備える各要素データ領域の前で特定の光スポットを順次シフトさせることが可能であるようにデータがマクロセル（データ層において太字で矩形によって示す）によって配置される場合に特に有用である。角度αは、例えば、点Ｏを中心に光源９０６を回転させる役目を担うステップ・バイ・ステップ・モータ（図示せず）に対応するアクチュエータによって機械的に変えることができる。
【００５９】
あるいは、図１０に表すように、アクチュエータによって角度αを変える代わりに、システムは光源９０６の出力に配置された位相シフト器９１０を備える。例えば、位相シフト器９１０は、光源９０６によって生成されたビームの光路上に配置されており、軸ｘに沿って線形に変動する位相シフトをかける液晶（ＬＣ）偏向板に対応し得る。線形係数を変えることによって、光スポット・アレイ９０５の側方位置を変えることが可能になる。
【００６０】
効果的には、光源９０６は、出力レーザ・ビーム９０７の波長λを変える変調器（図示せず）も備える。実際に、タルボット距離ｚ０（又はタルボット距離ｚ０の倍数若しくは約数）に光スポット９０５が生起するので、かつ、出力レーザ・ビームの波長λの関数としてタルボット距離を表すことを考慮に入れれば、波長λのわずかな変動を用いて、光スポット９０５の焦点をデータ層９０２の表面に正確に当てることができる。
【００６１】
例えば、当業者が知っている解決策（分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ光源、又は、別の波長がレーザ共振器に戻されるように傾斜させたグレーティングを用いた外部共振器型レーザ（ＥＣＬ）を用いるなど）を用いて光源９０６の波長を変調することが可能である。
【００６２】
図１１に示すように、本発明によるシステムは効果的には、読み取り装置ＲＡ（例えば、家庭用プレイヤ装置…）、ポータブル機器ＰＤ（例えば、携帯情報端末、ポータブル・コンピュータ、ゲーム・プレイヤ装置…）、又は携帯電話機ＭＴにおいて実現することができる。前述の装置及び機器は、図８に表すような情報担体１１０１を受容することが意図された開口部（ＯＰ）と、情報担体上に記憶されたデータの回復に鑑みた、図９又は図１０に表すようなシステムとを備える。
【００６３】
「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」の動詞は、特許請求の範囲記載の構成要素以外の構成要素が存在することを排除するものでない。  
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】情報担体を読み取るシステムを表す図である。
【図２】光スポット・アレイを生成することに特化した光学素子を表す図である。
【図３】情報担体を読み取るシステムを表す詳細図である。
【図４】情報担体のマクロセル走査の原理を一例によって示す図である。
【図５】情報担体を走査する第１の配置を表す図である。
【図６】情報担体を走査する第２の配置を表す図である。
【図７】第２の配置の詳細なエレメントを表す図である。
【図８】本発明による情報担体を表す図である。
【図９】本発明による情報担体を読み取る第１のシステムを表す図である。
【図１０】本発明による情報担体を読み取る第２のシステムを表す図である。
【図１１】本発明による情報担体を読み取るシステムを備える種々の装置及び機器を示す図である。
【図１】
2008507799.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008507799.tif 000009
【図８】
2008507799.tif 000010
【図９】
2008507799.tif 000011
【図１０】
2008507799.tif 000012
【図１１】
2008507799.tif 000013
【国際調査報告】
2008507799.tif 000014
2008507799.tif 000015
2008507799.tif 000016