專利名稱：用于讀取存儲在信息載體上的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于讀取存儲在信息栽體上的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。 本發(fā)明還涉及包括這一系統(tǒng)的各種設備。 本發(fā)明可以用在，例如，光學數(shù)據(jù)存儲領域。
背景技術：
光學存儲裝置當前廣泛用于內(nèi)容發(fā)布，例如用在基于DVD(數(shù)字通 用盤)標準的存儲系統(tǒng)中。光學存儲在信息載體復制容易且便宜方面 具有遠勝于硬盤和固態(tài)存儲的優(yōu)勢。
不過，由于在驅(qū)動器中有大量的移動部件，因此在進行讀取操作 的時候，考慮到所述移動部件在這些操作期間要求穩(wěn)定，已知的使用 這種類型存儲裝置的應用對震動并不強健。因此，光學存儲裝置不能 容易地應用在遭受震動的應用中，如不能容易地應用在便攜式設備中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出 一種用于讀取存儲在信息栽體上的數(shù)據(jù)的平 面系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的用于讀取存儲在信息栽體上的數(shù)據(jù)的第一族平面系 統(tǒng)包括
-波導，包括第一表面和第二表面，
-孔陣列，放在所述第一表面一側(cè)，用于由輸入光束產(chǎn)生第一光
束，
-第一反射裝置，放在所述第二表面一側(cè)，用于由所述第一光束 產(chǎn)生第一反射光束，
-反射相位調(diào)制器，放在所述第一表面一側(cè)，用于由所述第一反 射光束產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)制的光束，
-第二反射裝置，放在所述第二表面一側(cè)，用于由所述經(jīng)相位調(diào) 制的光束產(chǎn)生第二反射光束，所述第二反射光束用來對信息栽體進行
掃描，
-檢測器，用于從信息栽體產(chǎn)生的輸出光束中檢測所述數(shù)據(jù). 按照本發(fā)明的用于讀取存儲在信息栽體上的數(shù)據(jù)的第二族平面系
統(tǒng)包括
-波導，包括第一表面和第二表面，意圖將信息載體放在所述第 二表面一側(cè)，
-孔陣列，放在所述第一表面一側(cè)，用于由輸入光束產(chǎn)生第一光
束，
-第一反射裝置，放在所述第二表面一側(cè)，用于由所述第一光束 產(chǎn)生第一反射光束。
-反射相位調(diào)制器，放在所述第一表面一側(cè)，用于由所述第一反 射光束產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)制的光束，
-第二反射裝置，放在所述第二表面一側(cè)，用于由所述經(jīng)相位調(diào) 制的光束產(chǎn)生第二反射光束，
-反射偏振器片，放在所述第一表面一側(cè)，用于由所述第二反射 光束產(chǎn)生第三反射光束，所述第三反射光束用來穿過放在所述第二反 射裝置與信息栽體之間的四分之一波片，并且用來對信息載體進行掃 描，
-檢測器，放在反射偏振器片的下面，用于從信息栽體產(chǎn)生的輸 出光束中檢測所述數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明的平面系統(tǒng)致力于通過光點陣列對平面信息栽體進行 讀取。波導允許定義光點的不同組件的橫向位移。因此由于各種不同 組件位于彼此相鄰的位置上而不是彼此疊置的，使得組裝高度得到了 減小。這種組件便于在用于對信息栽體進行讀取的設備中實現(xiàn)。
讀取，因此該平面系統(tǒng)既能夠讀取透明信息栽體又能夠讀取不透明信 息栽體。在不透明信息栽體的情況下，不需要對信息載體厚度或背面 質(zhì)量有比較苛刻的要求。該背面可以例如印有表示信息栽體內(nèi)容的文 字或圖像。而且，在這種情況下，僅需要保護信息載體的一面免受污 染。
下面將給出本發(fā)明的詳細解釋說明和其它方面。


現(xiàn)在將參照下文介紹的并且結(jié)合附圖考慮的實施方式對本發(fā)明的
具體方面進行解釋說明，其中相同的部件和子步猓以相同的形式指示 附圖l表示按照本發(fā)明的第一種系統(tǒng)， 附圖2表示按照本發(fā)明的第二種系統(tǒng)，
附圖3表示按照本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的用于宏單元掃描的組件的 詳細視圖，
附圖4圖解說明按照本發(fā)明的宏單元掃描的原理，
附圖5表示按照本發(fā)明的第一種系統(tǒng)的三維立體圖，
附圖6表示用于在信息載體上移動按照本發(fā)明的系統(tǒng)的第一種結(jié)
構(gòu)，
附圖7表示用于在信息載體上移動按照本發(fā)明的系統(tǒng)的第二種結(jié)
構(gòu)，
附圖8表示用于在信息栽體上移動按照本發(fā)明的系統(tǒng)的第二種結(jié) 構(gòu)的詳細元件，
附圖9表示按照本發(fā)明的第三種系統(tǒng)，
附圖IO表示按照本發(fā)明的第三種系統(tǒng)的三維立體圖，
附圖ll表示可電子控制的液晶單元和這種液單晶元的電壓控制曲
線，
附圖12表示按照本發(fā)明的平面系統(tǒng)的第一種實施方式， 附圖13表示按照本發(fā)明的平面系統(tǒng)的第二種實施方式， 附圖14表示按照本發(fā)明的平面系統(tǒng)的第三種實施方式， 附圖15表示按照本發(fā)明的平面系統(tǒng)的第三種實施方式的三維立體
圖，
附圖16表示按照本發(fā)明的平面系統(tǒng)中使用的組件的詳細視圖， 附圖17圖解說明包括按照本發(fā)明的系統(tǒng)的各種設備和裝置。
具體實施例方式
按照本發(fā)明的系統(tǒng)目的在于讀取存儲在信息栽體上的數(shù)據(jù)。該信 息栽體用來存儲按照陣列方式組織的二進制數(shù)據(jù)，比如數(shù)據(jù)矩陣形式
的二進制數(shù)據(jù)。如果該信息栽體用來以透射方式加以讀取，則存儲在 該信息栽體上的二進制數(shù)據(jù)的狀態(tài)是由透明區(qū)域和不透明(即，光吸 收)區(qū)域代表的。另外，如果信息栽體用來以反射方式加以讀取，則 存儲在該信息栽體上的二進制數(shù)據(jù)的狀態(tài)是由不反射(即，光吸收) 區(qū)域和反射區(qū)域代表的.這些區(qū)域是用諸如玻璃、塑料之類的材料或
具有磁特性的材料標出(marked)的.
按照本發(fā)明的系統(tǒng)包括
-光學元件，用于由輸入光束產(chǎn)生光點陣列，所述光點陣列用 來掃描所述信息栽體，
-檢測器，用來從所述信息栽體產(chǎn)生的輸出光束陣列中檢測所 述數(shù)據(jù)。
按照附圖1所示的第一實施方式，按照本發(fā)明的用于讀取存儲在 信息載體101上的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)包括光學元件102，該光學元件102用于 由輸入光束104產(chǎn)生光點陣列103，所述光點陣列103用來掃描該信息 載體101。
光學元件102相當于微透鏡的二維陣列，相干輸入光束104被應 用到該二維陣列的輸入端上。微透鏡陣列102與信息載體101平行放 置并且與信息載體101隔開一定距離，以致使得光點聚集在信息載體 上。微透鏡的數(shù)值孔徑和質(zhì)量決定了光點的大小。例如，可以使用數(shù) 值孔徑等于0. 3的微透鏡二維陣列102。輸入光束104可以由用于擴展 輸入激光束的波導(未示出)實現(xiàn)，或者由耦合的微激光器的二維陣 列來實現(xiàn)。
光點被應用在信息栽體101的透明或不透明區(qū)域上。如果光點被 應用在不透明區(qū)域上，則不會由信息栽體做出響應產(chǎn)生輸出光束。如 果光點被應用在透明區(qū)域上，則由信息栽體做出響應產(chǎn)生輸出光束， 所述輸出光束由檢測器105進行檢測。檢測器105因此用于檢測光點 被應用的區(qū)域的數(shù)據(jù)的二進制值。
檢測器105有益地是由CMOS或CCD像素陣列制成的。例如，檢測 器的一個像素位于與信息栽體的包含一個數(shù)據(jù)(即， 一位)的基本數(shù) 據(jù)區(qū)相對的位置上。在這種情況下，檢測器的一個像素用于檢測信息
栽體的一個數(shù)據(jù)。
有益地，將一個微透鏡陣列(未示出)放置于信息栽體101與檢 測器105之間，用來將信息載體產(chǎn)生的輸出光束聚焦到檢測器上，以 改善數(shù)據(jù)的檢測。
按照附圖2中所示的第二實施方式，按照本發(fā)明的用于讀取存儲 在信息栽體201上的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)包括光學元件202，該光學元件202用 于由輸入光束204產(chǎn)生光點陣列203，所述光點陣列203用來掃描信息 栽體201。
光學元件202相當于孔的二維陣列，相干輸入光束204被應用到 該孔二維陣列的輸入端上。這些孔例如相當于例如直徑為l;^或更小 的圓孔。輸入光束204可以由用于擴展輸入激光束的波導(未示出) 來實現(xiàn)，或者由耦合的微激光器的二維陣列實現(xiàn).
使光點應用到信息栽體201的透明或不透明區(qū)域上。如果光點被 應用在不透明區(qū)域，則不會由信息栽體做出響應產(chǎn)生輸出光束，如果 光點被應用在透明區(qū)域上，則信息栽體做出響應產(chǎn)生輸出光束，所述 輸出光束由檢測器205進行檢測。與附圖1所示的第一實施方式一樣， 檢測器205因此用于檢測光點被應用的區(qū)域的數(shù)據(jù)的二進制值。
檢測器205有益地是由CMOS或CCD像素陣列制成的。例如，檢測 器的一個像素位于與信息載體的包含一個數(shù)據(jù)的基本數(shù)據(jù)區(qū)相對的位 置上。在這種情況下，檢測器的一個像素用來檢測信息栽體的一個數(shù) 據(jù)。
有益地，將一個微透鏡陣列(未示出)放在信息栽體201與檢測 器205之間，用來將信息載體產(chǎn)生的輸出光束聚焦到檢測器上，以改 善數(shù)據(jù)的檢測。
光點陣列203是利用塔爾波特(Talbot)效應由孔陣列202產(chǎn)生 的，塔爾波特效應是按照下述方式起作用的衍射現(xiàn)象。當相干光束(比 如輸入光束204 )被應用到具有周期性衍射結(jié)構(gòu)的物體(比如孔陣列 202 )上時(從而形成了發(fā)光體)，經(jīng)過衍射的光在位于距離衍射結(jié)構(gòu) 可預測距離zO處的平面上重新組合成發(fā)光體的相同圖像。所述距離z0 稱為塔爾波特距離。塔爾波特距離zO是由關系式zO-2.n.d7;i給出， 其中d是發(fā)光體的周期性間隔，義是輸入光束的波長，而n是傳播空間
的折射率.更加一般地說，再成像發(fā)生在距離發(fā)光體更遠的其它距離
z(m)上，并且這些距離是塔爾波特距離的倍數(shù)，于是有 z(m)=2.n.m.d7;i，其中m是整數(shù)。對于m-l/2+整數(shù)，也會發(fā)生這樣的 再成像，但是圖像平移了半個周期.對于m-l/4+整數(shù)和m-3/4+整數(shù)， 也會發(fā)生再成像，但是這樣的圖像具有加倍的頻率，意思是說，相對 于孔陣列的周期，光點的周期減半。
利用塔爾波特效應能夠在離開孔陣列202相對較大的距離(幾百 戶，由z(m)表示)上產(chǎn)生高質(zhì)量的光點陣列，而不需要光學透鏡。這 允許在孔陣列202與信息載體201之間插入例如覆蓋層來防止信息栽 體201受污染(例如，灰塵、指紋...)。而且，這便于實現(xiàn)，并且與 使用微透鏡陣列相比，允許以成本效果比較合算的方式增大應用到信 息栽體上的光點的密度。
附圖3表示按照本發(fā)明的系統(tǒng)的詳細視圖。它表示用于從由信息 栽體301產(chǎn)生的輸出光束中檢測數(shù)據(jù)的檢測器305。該檢測器包括稱為 302 - 303 - 304的像素，為了便于理解，僅給出了有限數(shù)量的像素。具 體來說，像素302用來檢測存儲在信息載體的數(shù)據(jù)區(qū)306上的數(shù)據(jù)， 像素303用來檢測存儲在數(shù)據(jù)區(qū)307上的數(shù)據(jù)，而像素304用來檢測 存儲在數(shù)據(jù)區(qū)308上的數(shù)據(jù)。各個數(shù)據(jù)區(qū)(也稱為宏單元)包括一組 基本數(shù)據(jù)。例如，數(shù)據(jù)區(qū)306包括稱為306a- 306b- 306c- 306d的二 進制數(shù)據(jù)。
按照這種實施方式，檢測器的一個像素用來檢測一組數(shù)據(jù)，這一 組數(shù)據(jù)當中各個基本數(shù)據(jù)是由單獨一個光點連續(xù)讀取的，該光點是由 附圖1中所示的微透鏡陣列102或者由附圖2中所示的孔陣列產(chǎn)生的。 這種讀取信息載體上的數(shù)據(jù)的方式在下面稱為宏單元掃描。
附圖4(該附圖基于附圖3)通過非限定性的例子表示信息栽體401 的宏單元掃描。
存儲在信息栽體401上的數(shù)據(jù)具有兩種狀態(tài)，由黑色區(qū)域(即， 不透明)或白色區(qū)域(即，透明)表示。例如，黑色區(qū)域相當于"0" 二進制狀態(tài)，而白色區(qū)域相當于"1" 二進制狀態(tài)。
當檢測器405的像素由信息栽體401產(chǎn)生的輸出光束照射時，該 像素由白色區(qū)域表示。在這種情況下，該像素給出具有第一狀態(tài)的電
輸出信號(未示出).相反，當檢測器405的像素沒有接收到來自信 息栽體的任何輸出光束時，該像素用陰影表示。在這種情況下，該像 素給出具有第二狀態(tài)的電輸出信號(未示出)。
在這個例子中，各組數(shù)據(jù)包括四個基本數(shù)據(jù)，并且同一時刻只有 單獨一個光點被應用到各組數(shù)據(jù)上。由光點403對信息栽體401進行 的掃描是例如通過遞增橫向位移從左向右進行的，該橫向位移等于兩 個基本數(shù)據(jù)之間的距離.
在位置A上，所有光點都被應用到不透明區(qū)域上，從而檢測器的 所有像素都處于第二狀態(tài)。
在位置B上，在光點向右移位之后，左邊的光點被應用到了透明 區(qū)域上，從而相應的像素處于第一狀態(tài)，而其它兩個光點被應用到不 透明區(qū)域上，從而檢測器的兩個相應像素處于第二狀態(tài)。
在位置C上，在光點向右移位之后，左邊的光點被應用到了不透 明區(qū)域上，從而相應像素處于第二狀態(tài)，而其它兩個光點被應用到透 明區(qū)域上，從而檢測器的兩個相應像素處于第一狀態(tài)，
在位置D上，在光點向右移位之后，中央的光點被應用到不透明 區(qū)域上，從而相應的像素處于第二狀態(tài)，而其它兩個光點被應用到透 明區(qū)域上，從而檢測器的兩個相應像素處于第一狀態(tài)，
當光點已經(jīng)被應用到面對檢測器像素的數(shù)據(jù)組的所有數(shù)據(jù)時，信 息栽體401的掃描完成。這意味著信息栽體的二維掃描，構(gòu)成與檢測 器像素相對的數(shù)據(jù)組的基本數(shù)據(jù)是由單獨一個光點連續(xù)讀取的。
附圖5表示附圖2所示的系統(tǒng)的三維立體圖。它包括用于產(chǎn)生被 應用到信息栽體501上的光點陣列的孔陣列502。各個光點被應用到信 息栽體501的二維數(shù)據(jù)組(由黑體方塊表示)上并且在信息載體501 的二維數(shù)據(jù)組上進行掃描。響應于這一光點，信息載體產(chǎn)生(或者如 果光點被應用到不透明區(qū)域上，則不產(chǎn)生)作為響應的輸出光束，該 輸出光束由與受到掃描的數(shù)據(jù)組相對的檢測器503的像素進行檢測。 信息載體501的掃描是以沿著x和y軸位移孔陣列502的方式進行的。
孔陣列"2、信息載體501和檢測器503是在平行平面內(nèi)疊置起來 的。唯一的移動部件是孔陣列502。
注意，用微透鏡陣列102替換了孔陣列502之后，附圖5中所示
的系統(tǒng)的三維立體圖應該是與附圖l所示的系統(tǒng)的三維立體圖一樣的，
由光點陣列對信息栽體進行的掃描是在與信息栽體平行的平面內(nèi) 完成的。掃描裝置為了對信息載體的所有表面進行掃描而提供光點在X
和y兩個方向上的平移運動.
按照附圖6中所示的第一解決方案，掃描裝置相當于H橋。產(chǎn)生 光點陣列的光學元件(即，微透鏡陣列或孔陣列)在第一滑架(s ledge ) 601中實現(xiàn)，該第一滑架601可相對于第二滑架602沿著y軸移動。為 此，第一滑架601包括與軌道607、 608相接觸的接頭603 - 604 - 605 -606。第二滑架602可借助與軌道609 - 610相接觸的接頭611-612 -613-614沿著x軸移動。滑架601和602是借助致動器(未示出) 進行平移的，比如通過步進電機、起到起重器作用的磁性或壓電致動 器。
按照附圖7所示的第二解決方案，將掃描裝置支撐在框架701中。 在附圖8中用詳細三維立體圖的形式示出了用于懸置框架701的元件。 這些元件包括
-第一片簧802,
-第二片簧803，
-第一壓電元件804，沿著x軸為掃描裝置801提供驅(qū)動； -第二壓電元件805，沿著y軸為掃描裝置801提供驅(qū)動。
附圖7中所示的第二解決方案的機械傳動比附圖6中所示的H橋 解決方案少。與框架701接觸的壓電元件是這樣加以電子控制(未示 出)的電壓變化造成壓電元件尺寸改變，導致框架701沿著x和/或 y軸發(fā)生位移。
位置Pos 1表示掃描裝置701處于第一位置，而位置Pos 2表示 掃描裝置701在沿著x軸發(fā)生平移之后處于第二位置，片簧702和703 的彈性是以明顯的方式表達出來的。
用四個壓電元件可以建立同樣的結(jié)構(gòu)，兩個多出來的壓電元件取 代片簧702和703。在這種情況下，相對的一對壓電元件以相同的方式 在一個方向上一起起到了結(jié)抗肌對的作用。
附圖9表示按照本發(fā)明的經(jīng)過改進的系統(tǒng)，其中信息載體901的 掃描不是用移動組件實現(xiàn)的.附圖9基于附圖2，但是另外還包括放置 在輸入光束904的光路上的相位調(diào)制器906。
非機械掃描是通過對輸入光束904施加由相位調(diào)制器906定義的 相位分布(phase profile)并且改變這一相位分布來實現(xiàn)的.相位調(diào) 制器906改變輸入光束904相對于橫向x (和/或y)距離的相位.
注意，也可以相位調(diào)制器906放置在孔陣列902與信息栽體901 之間(未示出)。
當相位調(diào)制器906起到使相位())(x)相對于位置x以線性方式變化的 作用時，這導致光點陣列903沿著橫軸x橫向平移Ax。可以定義，相 位(Kx)與橫向位置x是由下述關系關聯(lián)起來的<formula>formula see original document page 13</formula>
其中 x是橫向位置(例如從相位調(diào)制器906的最左端開始算起 的位置)，
人是輸入光束904的波長， a是可變參量。
可以證明，如果由等式1定義的相位分布是由相位調(diào)制器906實 現(xiàn)的，則光點陣列903的橫向平移Ax是由下述關系給出的
Ax=aZ 等式2
其中Z最好是相應于塔爾波特距離zO的固定值，或者是相應于塔 爾波特距離zO的整數(shù)倍或約數(shù)(sub-multiple)的固定值，
參數(shù)a允許從改變橫向平移Ax的角度實現(xiàn)相位分布的線性因數(shù)的 修改。對于參數(shù)a的各個值，會定義出不同的相位分布。參數(shù)a的變 化從而產(chǎn)生x方向上的一個平移點。
為了對信息栽體901的所有表面進行掃描，信息栽體的各個宏單 元數(shù)據(jù)必須由光點陣列的光點進行掃描。宏單元數(shù)據(jù)的掃描因此相當 于沿著x和y軸進行的二維掃描，這一二維掃描是以同時定義根據(jù)x 和y軸的線性相位調(diào)制的方式進行的，所定義的相位分布是由根據(jù)x
(由等式l定義)軸的線性相位分布和根據(jù)y軸(與等式l定義的相 同，只是將x換為y)的線性相位分布的線性組合得到的.
相位調(diào)制器906最好包括可控液晶(LC)單元.例如，可以使用 映像(pixelated)的線性向列LC元，以致孔陣列902的各個孔具有 它自己的LC單元，并且使其給出它自己的相位小(x)。這樣，相位調(diào)制 器906相當于LC單元的二維陣列，向列物質(zhì)可以通過電和磁場來加以 排列，造成相位改變.向列型單元在光學上等價于具有固定光軸的線 性波片，但是它們的雙折射(birefringence )是所施加的電壓的函數(shù)。 隨著所施加的電壓的變化，雙折射發(fā)生改變，導致光學路徑長度改變， 這樣就導致相位改變。
由于孔陣列902的各個孔具有它自己的LC單元，因此相位分布定 義了具有遞增階梯的斜坡，該斜坡總體上擬合出等式1定義的線性等 式。
另外，相位調(diào)制器906可以定義出連續(xù)的預設相位分布，該相位 分布可以釆用電子方式加以控制，以改變相位分布的線性因數(shù)。
另外，可以使用電浸濕單元來定義相位分布。在這種情況下，根 據(jù)橫向位置x變化的相位分布是通過對電浸濕單元施加不同的高電壓 來改變的。
另外，可以通過從軸向z改變?nèi)肷涔馐?04的入射角度的方式使 光點陣列在信息栽體上進行平移。這種解決方案是很有優(yōu)勢的，因為 它不再需要將相位調(diào)制器放在光路上。不過它需要致動裝置(未示出) 來改變光束904的角度。當光束相對于孔陣列的表面法向的角度是a 時，相位分布對應于等式1定義的相位分布。
附圖IO表示附圖9中所示的系統(tǒng)的三維立體圖。它包括用于產(chǎn)生 被應用到信息栽體1001上的光點陣列的孔陣列1002。各個光點被應用 到信息栽體1001的二維數(shù)據(jù)組(由黑體方塊表示)上并且在該二維數(shù) 據(jù)組上進行掃描。響應于這一光點，信息載體產(chǎn)生(如果光點被應用 到不透明區(qū)域上，則不產(chǎn)生)輸出光束，該輸出光束由檢測器1003的 與受到掃描的數(shù)據(jù)組相對的像素進行檢測。沿著x和y軸對信息栽體 1002進行的掃描是借助放在孔陣列1002下面的相位調(diào)制器1006來實
現(xiàn)的，而沒有移動任何元件。
相位調(diào)制器1006、孔陣列1002、 以平行平面方式疊置起來的。
說明書第11/15頁
信息栽體1001和檢測器1003是
附圖ll表示LC單元的例子.它包括LC層1101、玻璃基板1102、 透明電極1103、校正層1104。在這個圖中，參數(shù)d對應于單元厚度， 而e對應于LC分子的角度。隨著液晶分子在由電壓發(fā)生器1105施加的 電場的作用下發(fā)生的旋轉(zhuǎn)，通過該單元傳播的線偏振光將會經(jīng)歷不同 的有效折射率，導致相位改變。
作為例子，附圖11中還示出了結(jié)果得到的相位變化A(()與電壓之間
的關系曲線。該曲線的特性取決于所使用的LC材料、光的波長和單元 厚度d。
當相位調(diào)制器906起到使輸入光束904的相位(Kx)針對位置x以二 次方程形式變化的作用時，會導致光點陣列903沿著軸z發(fā)生軸向平 移Az?？梢源_定，相位())(x)與橫向位置x是由下述關系關聯(lián)起來的
j, 、 2;r ^
2i ;i 等式3
其中 x是橫向位置，
、是輸入光束904的波長，
R是與相位分布的曲率半徑相應的可變參量， Az是相對于z= 0的位置的軸向平移。 可以證明，如果等式3定義的相位分布是由相位調(diào)制器906實現(xiàn) 的，則光點陣列903的軸向平移Az可以由下列關系式精確逼近
R 等式4
其中Z最好是相應于塔爾波特距離zO的固定值，或者是相應于塔 爾波特距離z0的整數(shù)倍或約數(shù)的固定值。
可變參數(shù)R能夠從改變軸向平移Az的角度實現(xiàn)對相位分布的二次 因數(shù)的修改。對于參數(shù)R的各個值，定義出了不同的相位分布。參數(shù)R
的變化因此得到平移Az。光點903因此聚焦在更靠近或進一步遠離信 息載體901表面的位置上。二次相位分布起到與比較傳統(tǒng)的記錄方法 中的聚焦致動器相同的作用，但是不需要使用任何機械元件.
最好，相位調(diào)制器906定義的相位分布可以由等式1定義的線性 相位分布(根據(jù)x和/或y軸)和等式4定義的二次相位分布的線性組 合得出。這允許在執(zhí)行光點的二維掃描的同時，精確設定光點在信息 載體901表面上的焦點。
按照經(jīng)過改進的實施方式，按照本發(fā)明的系統(tǒng)的不同組件，不是 如附圖1、 2、 8、 9、 IO那樣疊置起來的，而是彼此相鄰地放置的，以 定義出一個平面系統(tǒng)。這個平面系統(tǒng)建立在包括笫一表面和第二表面 的波導上。使用波導允許在波導的第一表面(即下表面)與第二表面 (即上表面)之間的反射的作用下實現(xiàn)不同光束的橫向位移。按照本 發(fā)明的平面系統(tǒng)是根據(jù)兩族得出的。
在附圖12和附圖13中示出了按照本發(fā)明的用于讀取存儲在信息 栽體上的數(shù)據(jù)的第一族平面系統(tǒng)。這一第一族平面系統(tǒng)包括
-波導1203 - 1303,包括第一表面1207 - 1307和第二表面1208 -1308。該波導是由塑料或玻璃制成的，或者是由任何沒有雙折射或 密度變化的材料制成的。
-孔陣列1202 - 1302，放在所述第一表面一側(cè)，用于由輸入光束 1204 - 1304產(chǎn)生第一光束。該光束可以由借助另外的波導(未示出) 進行擴展的激光束得出。
-第一反射裝置1209 - 1309，放在所述第二表面一側(cè)，用于由所 述第一光束產(chǎn)生第一反射光束。
-反射相位調(diào)制器1206 - 1306，放在所述第一表面一側(cè)，用于由 所述第一反射光束產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)制的光束。該經(jīng)相位調(diào)制的光束包括 如前所述的光點陣列。
-第二反射裝置1210-1310,放在所述第二表面一側(cè)，用于由所 述經(jīng)相位調(diào)制的光束產(chǎn)生第二反射光束，所述第二反射光束用來對信 息栽體1201 — 1301進行掃描。
-檢測器1205 - 1305，用于從信息栽體1201 - 1301產(chǎn)生的輸出光
束中檢測所述數(shù)據(jù)。該檢測器(例如是如前所述的CMOS型的檢測器) 最好包括用于將所述輸出光束聚焦在檢測器的感光單元上的微透鏡陣 列(未示出)。
按照附圖12所示的實施方式，將檢測器1205放在所述第一表面 1207 —側(cè)，意圖將信息載體1201放在所述第一表面1207與檢測器1205 之間.這一具體實施方式
意味著要使用意圖以透射方式讀取的信息載 體1201。
按照附圖13所示的實施方式，將檢測器1305放在所述第二表面 1308 —側(cè)。而且，該系統(tǒng)此外還包括
-反射偏振器片1311，放在所述第二反射裝置1310與檢測器1305 之間，
-四分之一波片1312，放在所述第一表面1307與信息栽體1301 之間。
在波導1303的左手邊，指向上方的寬箭頭代表從信息載體1301 回來(coming back)的光束。借助四分之一波片1312旋轉(zhuǎn)這個光束 的偏振，以致它直接透射穿過反射偏振器片1311 (不會由第二反射裝 置1310偏轉(zhuǎn))。
附圖13中所示的這一具體實施方式
意味著要使用放在所述第一表 面1307 —側(cè)并且用來以反射方式進行讀取的信息載體1301。
在附圖14中示出了按照本發(fā)明的用于讀取存儲在信息栽體上的數(shù) 據(jù)的第二族平面系統(tǒng)，并且在附圖15中以三維立體圖方式示出了該系 統(tǒng)。這一第二族平面系統(tǒng)包括
-波導1403，包括第一表面1407和第二表面1408。該波導是由 塑料或玻璃制成的，或者是由任何沒有雙折射或密度變化的材料制成 的。
-孔陣列1402,放在所述第一表面一側(cè)，用于由輸入光束1404產(chǎn) 生第一光束。該光束可以由借助另外的波導(未示出)進行擴展的激 光束得出。
-第一反射裝置1409，放在所述第二表面一側(cè)，用于由所述第一 光束產(chǎn)生第一反射光束。
-反射相位調(diào)制器1406，放在所述第一表面一側(cè)，用于由所述第 一反射光束產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)制的光束。該經(jīng)相位調(diào)制的光束包括如前所 述的光點陣列，
-第二反射裝置1410,放在所述第二表面1408 —側(cè)，用于由所述 經(jīng)相位調(diào)制的光束產(chǎn)生第二反射光束(由指向下方的窄箭頭代表)， 該第二反射光束垂直于信息栽體1401的平面。
-反射偏振器片1411,放在所述第一表面一側(cè)，用于由所述第二 反射光束產(chǎn)生第三反射光束(由指向上方的寬箭頭代表)，所述第三 反射光束用來穿過放在所述第二反射裝置1410與信息載體之間的四分 之一波片1412,并且用來對信息栽體1401進行掃描。該反射偏振器片 1411是這樣的它反射具有給定偏振的光束(對應于所述第二反射光 束)，并且它透射與所述給定偏振相比旋轉(zhuǎn)了 90度的偏振的光束(對 應于所述第三反射光束)。
-檢測器1405，放在反射偏振器片1411的下面，用于從信息栽體 1401產(chǎn)生的輸出光束(由指向下方的寬箭頭代表)中檢測所述數(shù)據(jù)。 該輸出光束透射穿過四分之一波片1412并且穿過反射偏振器片1411. 該檢測器(例如是如前所述的CMOS型的檢測器)最好包括用于將所述 輸出光束聚焦在檢測器的感光單元上的微透鏡陣列(未示出)。
附圖14和附圖15中所示的這一具體實施方式
意味著要使用意圖 放在所述第二表面1408 —側(cè)并且用來以反射方式進行讀取的信息栽體 1401。平面系統(tǒng)的這種實施方式是很有優(yōu)勢的，因為所有的組件都位 于波導的同一側(cè)，而信息載體在相反一側(cè)。這種結(jié)構(gòu)便于在信息載體 讀取設備中實現(xiàn)。
最好，第一表面1207 - 1307 - 1407與第二表面1208 - 1308 - 1408 之間的距離是這樣的使得所述孔陣列1202 - 1302 - 1402的輸出端產(chǎn) 生的光束再成像在反射相位調(diào)制器1206 - 1306 - 1406上。
平面系統(tǒng)的所有實施方式具有這樣的共同點它們使用采用反射 方式的相位調(diào)制器。由于光束兩次穿過反射相位調(diào)制器層，因此允許 使應用于該光束的相移加倍(由等式1-4定義)。與附圖9所示的實 施方式一樣，反射相位調(diào)制器1206 一 1306 - 1406的各個液晶單元可以
電學上采進行尋址。在這種情況下，最好使用硅上液晶(LC0S)技術。
附圖16表示第一反射裝置1609和第二反射裝置1610的詳細視圖.
第一反射光束的反射角可以由三角形結(jié)構(gòu)的角度"l決定，并且第 二反射光束的反射角可以由三角形結(jié)構(gòu)的角度"2決定，所述三角形結(jié) 構(gòu)放在波導1603的第二表面1608 —側(cè).
該反射角也可以通過按輸入光束的波長義的量級選擇這些結(jié)構(gòu)的 間距p以定義閃耀光柵來確定， 一階衍射光束用作輸出偏轉(zhuǎn)光束.
如附圖17所示，按照本發(fā)明的系統(tǒng)可以有益地實現(xiàn)在讀取設備RA (例如，家用播放器設備...)、便攜式裝置PD(例如，便攜式數(shù)字助 理、便攜式計算機、游戲播放器單元...)或移動電話MT中。這些設備 和裝置包括用于接收前面介紹的信息栽體IC的開口 (0P)和按照本發(fā) 明的為了數(shù)據(jù)還原而在所述信息栽體IC上平移光點的系統(tǒng)。
使用詞"包括"及其同義詞并不排除存在除了權(quán)利要求中所列出 的元件或步驟之外還存在其它元件或步驟的可能.在元件或步驟之前 使用詞"一"或"一個"并不排除存在多個這樣的元件或步驟的可能。
權(quán)利要求
1.用于掃描信息載體(1201，1301)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-波導(1203，1303)，包括第一表面(1207，1307)和第二表面(1208，1308)，-光學元件(1202，1302)，放在所述第一表面一側(cè)，用于由輸入光束(1204，1304)產(chǎn)生第一光點陣列，-第一反射裝置(1209，1309)，放在所述第二表面一側(cè)，用于由所述第一光點陣列產(chǎn)生第一反射光點陣列，-反射相位調(diào)制器(1206，1306)，放在所述第一表面一側(cè)，用于由所述第一反射光點陣列產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)制的光點陣列，-第二反射裝置(1210，1310)，放在所述第二表面一側(cè)，用于由所述經(jīng)相位調(diào)制的光點陣列產(chǎn)生第二反射光點陣列，所述第二反射光點陣列用來對信息載體(1201，1301)進行掃描，-檢測器(1205，1305)，用于檢測由信息載體(1201，1301)產(chǎn)生的輸出光點陣列。
2. 按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中將檢測器(1205 )放在所述 第一表面(1207 ) —側(cè)，意圖將信息栽體(UOl)放在所述第一表面(1207 )與檢測器(1205 )之間。
3. 按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中將檢測器(1305 )放在所述 第二表面(1308 ) —側(cè)，該系統(tǒng)此外還包括反射偏振器片(nil)， 放在所述第二反射裝置(1310)與檢測器(1305 )之間，并且此外還 包括四分之一波片(1312)，放在所述第一表面(1307 )與信息載 體(1301)之間，意圖將信息載體(1301)放在所述第一表面(1307 ) 一側(cè)。
4. 用于掃描信息栽體(1401)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 -波導(1403 ),包括第一表面(1407 )和第二表面(1408 )，意圖將信息栽體(1401)放在所述第二表面(l408 ) —側(cè)，-光學元件(1402 )，放在所述第一表面一側(cè)，用于由輸入光束 (1404 )產(chǎn)生第一光點陣列，-第一反射裝置(1409 )，放在所述第二表面一側(cè)，用于由所述第一光點陣列產(chǎn)生第一反射光點陣列， -反射相位調(diào)制器(1406 )，放在所述第一表面一側(cè)，用于由所 述第 一反射光點陣列產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)制的光點陣列，-第二反射裝置(1410),放在所述第二表面(1408 ) —側(cè)，用 于由所述經(jīng)相位調(diào)制的光點陣列產(chǎn)生第二反射光點陣列，-反射偏振器片(l"l)，放在所述第一表面一側(cè)，用于由所述 第二反射光點陣列產(chǎn)生笫三反射光點陣列，所述第三反射光點陣列用 來穿過放在所述第二反射裝置(1410)與信息栽體之間的四分之一波 片(1412)，并且用來對信息栽體(1401)進行掃描，-檢測器(l405 )，放在所述第一表面(1407 ) —側(cè)，所述反射 偏振器片(1411 )位于所述波導(1403 )和所述檢測器(1405 )之間， 用于檢測由信息載體(1401)產(chǎn)生的輸出光束.
5. 用于掃描信息載體(1201， 1301)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 -波導(1203， 1303 )，包括第一表面(1207， 1307 )和第二表面(1208, 1308 )，-光學元件(1202， 1302 ),放在所述第一表面一側(cè)，用于由輸 入光束(1204， 1304 )產(chǎn)生第一光束，-第一反射裝置(1209， 1309 ),放在所述第二表面一側(cè)，用于由所述第一光束產(chǎn)生第一反射光束，-反射相位調(diào)制器(1206， 1306 ),放在所述第一表面一側(cè)，用 于由所述第 一反射光束產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)制的光束，-第二反射裝置(1210， 1310)，放在所述第二表面一側(cè)，用于 由所述經(jīng)相位調(diào)制的光束產(chǎn)生第二反射光束，所述第二反射光束包括 意圖用來對信息栽體(1201， 1301)進行掃描的光點陣列，其中所述 光點陣列由所述光學元件(1202, 1309 )與輸入光束(1204， 13(H) 相互作用產(chǎn)生，以及其中所述利用光點陣列的掃描通過所述相位調(diào)制 器(1206， 1306 )與所述第一反射光束相互作用進行，-檢測器(1205， 1305 )，用于檢測由信息栽體(1201， 1301) 產(chǎn)生的輸出光點陣列。
6. 按照權(quán)利要求1、 2、 3、 4或5所述的系統(tǒng)，其中第一表面(1207, 1307， 1407 )與第二表面(1208， 1308, 1408 )之間的距離是這樣的 使得在所迷光學元件(1202, 1302， 1402 )的輸出端產(chǎn)生的光點陣列 再成像在反射相位調(diào)制器(1206, 1306， 1406 )上。
7. 包括權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的系統(tǒng)的讀取設備。
8. 包括權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的系統(tǒng)的便攜裝置.
9. 包括權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的系統(tǒng)的移動電話。
10. 包括權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的系統(tǒng)的游戲單元.
11. 按照權(quán)利要求l、 4或5所述的系統(tǒng)，進一步設置使得所述光 學元件通過塔爾波特效應產(chǎn)生所述光點陣列。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于讀取存儲在信息載體上的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括波導(1203)，該波導能夠利用所述波導(1203)的第一表面(1207)和第二表面(1208)之間光束的反射實現(xiàn)不同組件的橫向位移。應用光學存儲。
文檔編號G11B7/12GK101354896SQ20081014514
公開日2009年1月28日 申請日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者C·T·H·F·利登鮑姆, R·F·M·亨德里克斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司