用于在扫描设备中定位信息载体的系统和方法

专利名称：用于在扫描设备中定位信息载体的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种在扫描设备中定位信息载体的系统和方法。 本发明具有在光学数据存储和显微镜领域的应用。
背景技术：
当前，光学存储解决方案被广泛地用于内容发布，例如在基于DVD (数字万用盘)标准的存储系统中。光学存储大大优于硬盘和固态存储 之处在于，信息载体的复制很容易且很便宜。但是，由于在驱动器中存在大量运动元件，考虑到所述运动元件在 读取/写入操作期间所需要的稳定性，已知的利用光学存储解决方案的应用对执行读取/写入操作时的震动不够强健。因而，光学存储解决方案无 法容易且有效地用于会遭受震动的应用中，例如便携式装置。因此，已经研发出了新的光学存储解决方案。这些解决方案结合了 光学存储使用便宜和可拆卸信息载体的优点和固体存储的信息载体静 止及其读取仅需有限数量的运动元件的优点。图1示出了一个说明这种光学存储解决方案的系统的三维视图。该系统包括信息载体101。该信息载体101包括一组正方形相邻基 本数据区，这些基本数据区具有称为s的大小并且排列为矩阵形式。通 过利用用来取得不同透明度等级的材料将数据编码在每个基本数据区 上，例如使用透明或不透明的材料中的两个等级来编码2态数据，或者 更加一般利用N个透明度等级(例如N是2的整数幂，用于编码2log (N)态的数据)。该系统还包括光学元件104，该光学元件104用于产生光点102的 阵列，这些光点用来施加到所述基本数据区上。该光学元件104可以对应于在其输入端施加了相干输入光束105的 二维孔径阵列。图2示出了这种孔径阵列。这些孔径相当于例如直径为 l(im或更小的圆孔。光点102的阵列是利用塔尔波特效应(Talboteffect)由孔径阵列产生 的，该效应是一种衍射现象，按下述方式起作用。当将相干光束，例如输入光束105,施加到一个具有周期性衍射结构的物体时(从而构成光 发射器)，例如孔径阵列，经过衍射的光在位于距离衍射结构可预测距 离zO的平面上重组为同样的发射器图像。该距离zO被称为塔尔波特距 离。关系式20 = 2."〈以给出塔尔波特距离zO,其中d是光发射器的周期 性间距，X是输入光束的波长，而n是传播空间的折射率。 一般地说， 再成像产生在距离发射器更远并且是塔尔波特距离z数倍使得 z(m)=2.n.m.d2/ i的其它距离z(m)的地方，其中m是整数。对于m=l/2+ 整数，也发生再成像，但是这里图像是移位了半个周期。该再成像还产 生在m-l/4+整数时，该再成像还产生在111=3/4+整数时，但是该图像具 有加倍的频率，这意味着光点的周期相对于孔径阵列的周期减小了一 半。
利用塔尔波特效应能够在距离孔径阵列相对较大的距离(几百^m， 表示为z(m))处产生高质量的光点阵列，而不需要使用光学透镜。 这就允许在孔径阵列和信息载体201之间插入例如一个覆盖层，以防止 后者被污染(例如灰尘，指紋......)。此外，与使用微透镜阵列相比，
这便于实现，并且能够以高成本效率的方式增加施加到信息载体上的光 点的密度。
每一个光点都将连续地施加到基本数据区。根据所述基本数据区的 透明状态，光点被(完全不、部分地或全部地)透射到CMOS或CCD 检测器103上，该检测器包括用来转换接收到的光信号的像素，以便恢 复存储在所述基本数据区上的数据。
有利地，检测器的一个像素用来检测一组基本数据，所述的基本数 据组被排列成所谓的宏单元数据，在该宏单元数据中的每个基本数据区 由所述光点102的阵列中的单个光点连续地读取。在下文中，这种读取 信息栽体ioi上的数据的方法被称为宏单元扫描，并且后面将要对其进 行介绍。
图3示出了信息载体(101,和检测器103的)的局部剖面的且详 细的^f见图。
检测器103包括被称为PX1-PX2-PX3的像素，对所示出的像素的 数量进行了限制以利于理解。具体来说，像素PX1用于检测存储在信息 载体的宏单元数据MC1上的数据，像素PX2用于检测存储在宏单元数 据MC2上的数据，而像素PX3用于检测存储在宏单元数据MC3上的数据。每一个宏单元数据包括一组基本数据。例如，宏单元数据MC1包 括被称为MCla-MClb-MClc-MCld的基本数据。图4通过举例示出了信息载体101的宏单元扫描。为了便于理解， 只考虑了 2态数据，类似的解释适用于N态编码。存储在信息载体上的 数据具有由黑色区域(即，不透明)或白色区域(即，透明)表示的两 个状态。例如，黑色区域对应于"O"二进制状态而白色区域对应"l"二进 制状态。当信息载体101产生的输出光束照射到检测器103的一个像素时， 将该像素表示为白色区域。在这种情况下，该像素传送一个具有笫一状 态的电输出信号(未示出)。相反，当检测器103的一个像素没有接收 到任何来自信息载体的输出光束时，像素由交叉阴影区域表示。在这种 情况下，像素传送一个具有第二状态的电输出信号(未示出)。在该例子中，每一个宏单元数据包括四个基本数据区，并且单个光 点被同时应用于每一组数据。光点102的阵列对信息载体101进行的扫 描是例如从左向右执行的，增加的横向位移等于基本数据区的周期。在位置A,所有的光点照射在不透明区域上，使得检测器的所有像 素处于第二状态。在位置B,在光点向右移位之后，左侧的光点照射在透明区域上， 使得相应的像素处于第一状态，同时两个其它光点照射在不透明区域 上，使得检测器的两个相应像素处于第二状态。在位置C,在光点向右移位之后，左侧的光点照射到不透明区域上， 使得相应的像素处于第二状态，同时两个其它的光点照射到透明区域 上，使得检测器的两个相应像素处于第一状态。在位置D，在光点向右移位之后，中间的光点照射到不透明区域上， 使得相应的像素处于第二状态，同时两个其它的光点照射到透明区域 上，使得检测器的两个相应像素处于第一状态。组成一个对着检测器的像素的宏单元的基本数据是由单个光点连 续地读取的。当每一个光点照射到面对检测器的像素的宏单元的所有的 基本数据区时，信息载体101的扫描完成。这意味着信息载体的二维扫 描。为了读取信息载体，光点阵列对信息载体的扫描是在与信息载体平 行的平面内完成的。扫描装置提供光点在两个方向x和y上的平移运动，以扫描信息载体的全部表面。
已经提议上述系统用在光卡存储原理中，其目的是将固态存储的某 些优点与光学存储的某些优点相结合。它是小形状因子的强健系统(因 为存在很少或没有运动部件)，像固态存储器，但是它也具有一个可廉
价复制的可拆卸介质，比如传统的光学存+者介质。该系统祐^见为ROM (只读存储器)型的，并且适合于(便宜的)内容发布。该信息载体可 以包括设想成通过大量可复制聚碳酸酯注模工艺按照CD、 DVD等形式 制造的数据卡。
图5示出了在T-ROM系统中使用莫尔(Moire)干涉效应来产生伺 服(位置信息)的已知系统的局部顶视图。为了将探针阵列与介质上的 位标记对准，需要该信息，并且取决于点和轨道之间的位置误差，在检 测器上产生一个误差信号，并且由伺服控制器处理该信号，伺服控制器 将光点重新定位到位置误差为零的光学位置上。这种系统描述了笫一周 期性结构108和要被提供给所述第一周期性结构的光点103的子集。光 点103的子集被沿着轴xl取向，而第一周期性结构108沿着轴x2取向。 周期性结构108的周期被称为bl。
轴xl和x2之间的角度对应于信息载体101和光点103阵列之间的 角度失准S。应当指出的是，为了便于理解，将失准角度5表示得比实 际情况要大很多。
第一周期性结构108沿轴x3取向，使得轴x2和轴x3定义所述笫 一和已知角度a0。在轴xl和x3之间的角度的绝对佳j皮如下定义
al = |a0 + Sl (1)
图7示出了一个类似于图5的局部顶视图，其中第一莫尔图的光变 化Il的投影被作为例子画出。
第一莫尔图由周期性光点103和放置于信息载体101上的第一周期 性结构108之间的干涉造成。当由周期接近或等于输入图像的周期的周 期性采样栅格(即，在本情况下的光点的周期性阵列)对具有周期性结 构(例如本情况下的周期性结构108)的输入图像进行采样时，通常发 生这一光学现象，所述周期性采样栅格采样所述输入图像导致混叠现 象。采样的图像被放大并被依照这样一个角度旋转，该角度值取决于
- 输入图像的周期和采样栅格的周期之间的比，
- 输入图像和采样栅格采样之间的角位置(即，在本情况下，周期性结构108和光点周期性阵列之间的角位置)。
如果采样的图像的光变化投影在给定和相同的轴(即，在本情况下 是轴xl )上以获得投影信号，当在输入图像和釆样栅格之间的相对角位 置变化时，该投影信号的周期也变化(即在本情况下的周期性结构108 和光点103周期性阵列之间的角度变化)。
在本情况下，第一莫尔图的光变化沿着轴xl的投影是由检测区域 110实现的。检测区域110，周期性结构108和光点103的子集都是重 叠的，但是为了理解，检测区域IIO表示在下面。
定义投影信号II的每一个局部测量M可由检测区域IIO检测的莫 尔图的局部部分的总和得出。例如，局部测量M可以由检测器的一组相 邻像素PX4—PX5—PX6产生的信号的总和得出，等等，用于其它局部测 量的定义。可选择地，可以定义覆盖了像素PX4_PX5—PX6的表面的单 个像素来产生局部测量M。
可以确定光变化频率的精确度依赖于周期性结构108的长度L。
在本情况下，信息载体的数据区域IOI由相邻的基本数据区构成， 可以设定这样一个约束条件角度测量的精确度不超出信息载体的全部 长度L，上的基本数据区的大小S。在这些条件下，可以表明下述关系 式必须要加以-睑i正
bl/S=L/L， (2)
例如，可以决定设定b卜S并且L-L声，其中的S对应于在数据区 域105的两个相邻基本数据区之间的距离。
注意，如果信息载体101具有长度不等的边，信息载体的长度L应 当被解释为最长边的大小，而如果以片段形式读取信息载体，信息载体
的长度L就应该被解释为片段的长度。
可以表明，对于角度al的值，要验证
b/L<al<b/2p (3) 其中的b是周期性结构108的周期， L是周期性结构108的长度， p是光点103周期性阵列的周期。 可以从下式中得到角度al的绝对值
sin(al)=b.Fl (4) 其中的Fl是投影信号II的频率。第一频率值F1的测量是由处理装置U2进行的，例如检测在投影 信号Il中的连续最小值和最大值以得出周期T1,并且随后通过F片1/T1 定义F1，或执行傅立叶逆变换并且取一次谐波作为Fl的测量结果。
根据(1),知道角度otl的绝对值就足以获得角度3的绝对值。角 度5的符号是重要的，由于其指示了光点103阵列沿哪个方向相对于信 息载体101旋转，以及因此表明了致动器AC1-AC2-AC3需要沿着哪个 方向动作来消除角度失准S。
为了确定角度5的符号，类似于笫一周期性结构108产生的第一莫 尔图那样，分析由第二周期性结构109在检测区域111上产生的第二莫 尔图。检测区域U1、周期性结构109和光点103的子集是重叠的。
图6示出了图5中所示的已知系统的另一个局部顶视图。它描述了 第二周期性结构109和将被施加于所述第二周期性结构109的光点103 的子集。
光点103的子集沿着轴xl取向，同时第二周期性结构109沿着轴 x2取向。周期性结构108的周期仍然被称为bl。
在轴xl和x2之间的角度对应于在信息载体101和光点103阵列之 间的角失准5。注意，为了便于理解，失准角5被表示为比其实际大很多。
第二周期性结构109沿着轴x3取向，从而轴x2和x3定义了与第 一周期性结构108的aO相对的所述第二且已知的角度a0。在轴xl和 x3之间的角度a2的绝对值因此定义为
a2 = |aO - 5| ( 5 )
进行第二莫尔图的光变化的投影，以产生投影信号I2 (类似于上述 信号II ),该投影信号12的频率值F2是类似于笫一频率值Fl的那样计 算的。这能够得出轴xl和轴x3之间的角度a2的绝对值
sin(a2)=b.F2 (6) 其中的F2是投影信号12的第二频率值。
在知道分别通过频率Fl和频率F2由(4)和(6)得出的al和a2 的情况下，角度5的符号可以从下述关系式中得出
sign(5)-sign(al-a2) (7) 其中的sign(5)表示参数S的符号
可选择地，为了确定角度5的符号，可以将第二周期性结构109选择为与第一周期性结构108相同的结构，并且与第一周期性结构108平 行放置。在这种情况下，角度S的符号是由从第一周期性结构108产生 的第一莫尔图的投影得出的信号和从第二周期性结构109产生的第二莫 尔图的投影得出的信号之间的相位差的符号给出的。
当角度al和a2在范围[b/L, b/2p]内时，应用上面介绍的莫尔图的分 析。例如，如果图1中描述的系统的参数是这样的b=500nm, L=2cm 且p-15nm,则所要测量的角度al和a2可能处于范围[2e-5， 0.017]内， 相应于角度大约在0到1度之间。在这种情况下，角度aO最好为大约 十分之几度。
为了能够测量较大的角度al和a2,并且因而能够测量较大的失准 角度S，可以增大第一周期性结构108和第二周期性结构109的周期bl。 例如，如果b=p=15pm，要被测量的角度al和a2可能在范围[7.5e-4, 0.5] 内，相应的角度大约在0.04到30度之间。在这种情况下，角度aO最好 为大约几度。
上述系统中的伺服标记可以，例如，被放置于处于介质的边缘处的 带800内。或者，这些带800可能会在介质的中心801处形成交点。图 8示出了这些示例性结构，其中传感器区域是由附图标记802确定的。
加一般化地应用。它可应用于这样一种情况伺服信息是由用来提取位 信息的同一个图像传感器提取的。此外，它可应用于这样一种情况伺 服标记只覆盖了占全部传感器区域相对较小的百分比的区域。再另外， 它可应用于这样一种情况伺服标记没有被完全分段，即，没有分割为 遍布整个介质的小标记，而是构成相邻块或带的具有矩形形状的伺服标 记。
利用用来进行位检测的同 一图像传感器提取伺服信息的问题是，用 来俘获完整图像的刷新率相当低，为大约每秒10帧。这意味着，从原 理上讲，对于当前系统而言，伺服信息的更新率也是大约每秒10个采 样。当要将探针从一个读出位置移动到下一个读取位置时，在到达最终 的位置之前，会取数个釆样(2个或更多)。换句话说，伺服带宽受到 了图像传感器的刷新频率的限制，并且4艮明显，增加的低伺服带宽会造 成读出緩慢，即，系统的数据速率较低，这是明显不利的。要满足需要 高通信带宽的应用(例如视频)的要求，需要高的数据速率。而且，具有高数据传输率的选项能够使驱动器工作在触发模式下，其降低了功率 消耗。

发明内容
因而本发明的目的是提供一种用于在信息载体扫描系统中定位一 个信息载体的系统和方法，其中扫描速度得到了明显增加。
按照本发明，提供了 一种用于在信息载体扫描设备中定位信息载体 的定位系统，所述信息载体具有一个或多个参考结构，并且所述信息载
体扫描设备包括探针阵列产生装置，用于产生包括光点阵列的探针阵
列；用于将所述探针阵列施加到所述信息载体上以产生输出光束的装 置；传感器，用于接收所述输出光束；所述定位系统包括用于选择包括 所述信息载体与所述一个或多个参考结构对应的部分的所述信息载体 的感兴趣区域、缩窄所述传感器的视场以便仅覆盖所述感兴趣区域并接 收与该感兴趣区域相关的输出光束并产生相应的控制信号的装置；和用 于使用所述控制信号相对于所述探针阵列定位所述信息载体的装置。
而且按照本发明，还提供了 一种在信息载体扫描设备中定位信息载 体的方法，所述信息载体具有一个或多个参考结构，并且所述信息载体 扫描设备包括探针阵列产生装置，用于产生包括光点阵列的探针阵列； 用于将所述探针阵列施加到所述信息载体上以产生输出光束的装置；和 传感器，用于接收所述输出光束；该方法包括步骤选择包括所述信息 载体与所述一个或多个参考结构对应的部分的所述信息载体的感兴趣 区域；缩窄所述传感器的视场以便仅覆盖所述感兴趣区域；接收与该感 兴趣区域相关的输出光束并产生相应的控制信号；使用所述控制信号相 对于所述探针阵列定位所述信息载体。
而且按照根据本发明，还提供了 一种用于扫描信息载体的信息载体 扫描设备，该信息载体具有一个或多个参考结构，该设备包括探针阵 列产生装置，用于产生包括光点阵列的探针阵列；用于将所述的探针阵 列施加到所述信息载体上以产生输出光束的装置；用于接收所述输出光 束的传感器；用于选择包括所述信息载体与所述一个或多个参考结构对 应的部分的所述信息载体的感兴趣区域并缩窄所述传感器的视场以便 仅覆盖所述感兴趣区域的装置，所述传感器被配置为接收与所述感兴趣 区域有关的输出光束并由其产生控制信号，该设备进一步包括使用所述控制信号相对于所述探针阵列定位所述信息载体的定位装置。
这样，本发明利用了例如已知CMOS图像传感器中提供的所谓的 "开窗"选项，来增加信息载体扫描系统中的扫描速度。这使得在信息载 体上的信息的检测速度能够得到提高，与此同时提高了祠服位置信息的 更新率。因此，伺服带宽得到了增加，并且有助于更加迅速地定位扫描 点，这又致使系统的信息吞吐量增加。
按照一种示范性实施例，可以在信息载体上设置多个参考结构，优 选以规则图案提供。参考结构可以例如包括平行和/或交叉的连续的或不 连续的伺服带(servo band)。按照一种优选实施例，参考结构可以包括 用于与探针阵列干涉以产生 一 个或多个莫尔图的周期性结构。按照 一 种 示范性实施例，参考结构可以包括第一周期性结构和第二周期性结构， 所述的第一和笫二周期性结构用来与所述探针阵列干涉以分别产生一 个第 一莫尔图和一个第二莫尔图，并且可以设置分析装置来从第 一和第 二莫尔图中得出探针阵列和信息载体之间的角度值，控制信号由所述角 度值得出。
信息载体上的信息是通过信息载体的数据层中的透明和不透明区 域有利地定义的，从而通过将探针阵列施加到数据层上而产生的输出光 束代表透明区域并且被传送给所述的传感器，以转换为二进制数据。然 而可替换地，该数据可能根据多级方案进行编码。该信息载体可以例如 包括用于存储组织成数据矩阵形式的二进制(或多级)数据的静态信息 载体(或"光卡，，)。可替换地，信息载体的信息可以是将被成像的样品， 例如将被显微镜成像的生物细胞。
通过本文所介绍的实施方式，本发明的这些和其它方面将会变得显 而易见，并且将会参照本文所介绍的实施方式对本发明的这些和其它方 面进行解释说明。


现在将借助实例的方法，并且参照图，介绍本发明的实施方式，其
中
图1示出了用于读取信息载体的系统；
图2示出了专用于产生光点阵列的光学元件；
图3示出了所述的用于读取信息载体的系统的详细一见图；图4通过例子示出了信息载体的宏单元扫描原理； 图5示出了图1的系统的第一局部顶视图; 图6示出了图1的系统的第二局部顶视图； 图7示出了莫尔图的产生和检测；
图8示意性地图解说明信息载体上的祠服标记的示范性布局；和 图9示意性地图解说明了利用由图像传感器提供开窗选项来定义围 绕伺服带的感兴趣区域。
具体实施例方式
本文提出的是，利用例如已知的CMOS传感器中的所谓的开窗选项 来提高上述读取系统的读出速度。但是，应当意识到，本发明并非必须 局限于CMOS传感器本身，而是可以扩展到能提供上述开窗选项的所有 传感器。
开窗是用于对图像传感器上传递给A/D转换器的区域进行缩窄操 作的一般性术语。CMOS (互补型金属氧化物半导体)是用于采用数字 手段捕获图像的公知技术。CMOS图像传感器包括在每个像素中累积信 号电荷的像素化的金属氧化物半导体，所累积的信号电荷与局部照射强 度成比例。
CMOS传感器将每个像素中的电荷转换成电压。CMOS传感器利用 光电二极管阵列将光转换为电信号。由光电二极管产生的电荷非常微弱 并且需要放大到一个可用的程度。为此，CMOS传感器中的每一个像素 具有其自己的放大电路来执行预扫描信号放大。结果得到的信号强得足 以得到使用而无需任何其它处理。CMOS传感器在其自己的芯片上通常 还包括附加的图像处理电路一包括模数转换器和数字图像信号处理器 (ISP),使得取回和处理画面信息更加容易且快速。这样致使芯片数 量较低、可靠性得到增加、功率消耗得到降低并且设计更加紧凑。
众所周知，CMOS技术独有的一个性能(与CCD技术相比)是读 出图像的一部分用于特定区域图像显示的能力。这称为"开窗"。
当前的CCD传感器不能使用这一技术，因为其基础技术不适于这 项功能。另一方面，CMOS图像传感器却能够支持这种功能。可以围绕 着伺月良带800定义用户可定义矩形900，并且可以选取它来进行读出， 例如，如图9所示。在该矩形中的图像传感器信息被传输到A/D转换器(未示出)。依据矩形900的大小与完整图像传感器区域802比较，给 出的读出刷新率可以提高。
例如，如果用于捕获整帧的刷新率是10fps,则用于仅捕获该帧的 上半部分的刷新率是20fps。假设例如T-ROM系统中的伺服标记被设置 在具有1000行的CMOS传感器的上面5行，则相应的感兴趣的区域可 以被以读取完整帧所需速度的200倍来读出。在这样的高更新率的情况 下，伺服系统的定位速度原则上可以被增大到200倍。这又意味着系统 的读出速度也可以被提高。
我们假设例如用于获取完整图像的刷新率是10fps,因此捕获之间 的时间间隔是O.l秒。此外再假设为了将探针阵列移动到下一个数据页 位置，需要三个采样步骤。则，例如伺服标记仅覆盖IOOO行中的5行， 用于重新定位探针阵列和读出 一 页的总时间是3*0.0005+0.1=0.105秒， 然而在无开窗操作的情况下其将占用3*0.1+0.1=0.4秒。
可以想象，示范性的伺服系统使用在 一 个矩形中没有得到有效捕获 的图像传感器区域，造成在一个图像积分时间内要进行多次开窗动作的 需求。为了每图像积分时间读出多个矩形，这会造成与所要读取的矩形 数成比例的一些通信开销。此外还提出使用支持多开窗操作(每图像积 分时间)的图像传感器来进一步提高伺服更新率。
多开窗操作(在一个积分时间内)可意味着很多事情，包括使用重 新构造和多次读取的单个窗口这一情况(需要通过相对较慢的接口从主 机系统进行多次重构，因此降低了时间收益)。
因此，本文提出，利用例如CMOS图像传感器的开窗选项，来加速 上述类型的信息载体读取系统中伺服标记的检测。
通过这种方法，伺服位置信息的更新率以及因此伺服带宽都可以被 增加。这将实现更迅速地定位读出点，使得系统的数据吞吐量增加。
根据本发明的定位系统可用于显微镜。具有合理分辨率的显微镜是 昂贵的，因为具有合理大视场和足够高数值孔径的无像差物镜费用很 大。扫描显微镜通过包括具有非常小的视场的物镜和相对于待测量的样 品扫描该物镜(或反之亦然)部分地解决了这一成本问题。该单点扫描 显微镜的缺点在于整个样品必须被扫描，导致繁重的机械部分。多点扫 描显微镜解决了这一机械问题，因为样品不需要在其整个尺寸上扫描， 扫描范围限于两点之间的间距。在根据本发明的显微镜中，使用由探针阵列产生装置生成的点照明 样品，并且照相机给纟支照明的样品照相。通过扫描样品上的点和在几个 位置进行照相，收集高分辨率数据。计算机可以将所有测得的数据合并 成一个单独的高分辨率样品图片。根据本发明的定位系统允许增加伺服带宽，导致全面增加样品成像的速度。通过查看样品图片的细节，可以手动地控制焦距。如在数码照相机 中操作的那样(找到其中图片具有最大对比度的位置)，也可以自动地执行焦距控制。注意成像系统的聚焦不是关键性的，只有样品相对于 探针的位置是重要的并且应该被优化。根据本发明的显微镜由照明装置、探针阵列发生器、样品台、任选 的成像装置(例如透镜，光纤面板，反射镜)、和照相机(例如CMOS, CCD)组成。这个系统对应于图1的系统，其中信息载体(101)是显 微镜载片，其上可以放置将被成像的样品，显微镜栽片设置在样品台上。 显微镜载片包括参考结构，例如图5中表示的结构，其可以放置在信息 载体上的带内，例如图8的带800。数据样品放置在信息载体上没有参 考结构的位置。在照明装置中产生光，利用探针阵列发生器将光聚焦成焦点的阵 列，它(部分地)透射经过将被测量的样品，并且被透射的光通过成像 系统在照相机上成像。样品放置在样品台中，其可以在焦点的焦平面内 并垂直于样品可再现地移动样品。为了给整个样品成像，信息载体被扫 描以便于通过单独的探针使样品的所有区域被成像。利用如上描述的参 考结构和开窗处理来执行定位伺服。可以设计 一种反射型显微镜来代替上面描述的透射型显微镜。在根 据本发明的发射型显微镜中，通过样品的光被显微镜载片的反射表面反 射然后利用分束器重新定向到照相机。应当注意，上述具体实施例用于解释说明，而非限制本发明，本领^可以设计出很多可替、换g的实施方式。在1又利要求中，任何位于括号;中 的参考标记不应当被理解为对权利要求的限制。词组"包括"和"包含"等 等，不排除除了权利要求和整个说明书中所列出的元件或步骤之外还存 在其它元件或步骤。元件的单数引用不能排除该元件多次引用的可能， 反之亦然。本发明可以通过具有多个分离元件的硬件来实现，并且可以借助适当编程的计算机来实现。在列举了多个装置的装置权利要求中， 这些装置的几个可以由硬件的同一部分来实现。在相互不同的从属权利 要求中叙述了某些手段这一表面现象并不表明这些手段的組合使用起 来没有有益效果。
权利要求
1. 一种用于在信息载体扫描设备中定位信息载体(801)的系统，所述信息载体具有一个或多个参考结构，并且所述读取设备包括-探针阵列产生装置(104)，用于产生包括光点(102)阵列的探针阵列，-用于将所述探针阵列(102)施加到所述信息载体(801)上以产生输出光束的装置，-传感器(103)，用于接收所述输出光束，所述系统包括-装置，用于选择包括所述信息载体(801)与所述一个或多个参考结构(800)对应的部分的所述信息载体(801)的感兴趣区域(900)、缩窄所述传感器(103)的视场(802)以便仅覆盖所述感兴趣区域(900)和接收与其相关的输出光束并产生相应的控制信号，-用于使用所述控制信号相对于所述探针阵列(102)定位所述信息载体(801)的装置。
2. —种用于扫描信息载体(801)的扫描设备，该信息载体(801) 具有一个或多个参考结构(800),该扫描设备包括- 探针阵列产生装置(104),用于产生包括光点(102)阵列的 探针阵列，- 用于将所述探针阵列施加到所述信息载体(801)上以产生输 出光束的装置，用于接收所述输出光束的传感器(103),- 装置，用于选择包括所述信息载体(801)与所述一个或多个 参考结构(800 )对应的部分的所述信息载体(801 )的感兴趣区域(900 ) 并缩窄所述传感器(103)的视场(802 )以便仅覆盖所述感兴趣区域(900),所述传感器(103)被配置为接收与所述感兴趣区域(900) 有关的输出光束并由其产生控制信号，- 用于使用所述控制信号相对于所述探针阵列(102 )定位所述 信息载体(801)的装置。
3. 根据权利要求l的系统，其中在信息载体(801)上设置有多个 参考结构(800)。
4. 根据权利要求3的系统，其中所述多个参考结构(800)以规则 图案设置。
5. 根据权利要求4的系统，其中参考结构包括平行和/或相交的伺 服带。
6. 根据权利要求l的系统，其中参考结构(800)包括用来与探针 阵列(102)干涉以产生一个或多个莫尔图的周期性结构(108, 109)。
7. 根据权利要求6的系统，其中参考结构(800)包括第一周期性 结构(108)和第二周期性结构(109),所述的第一和第二周期性结构(108, 109)用来与所述探针阵列(102)干涉以分别产生第一莫尔图 和第二莫尔图，所述系统此外还包括分析装置，用于从所述第一和第二 莫尔图得出探针阵列(102)和信息载体(801)之间的角度值，由所述 角度值得出控制信号。
8. 根据权利要求l的系统，其中数据组由在信息载体(801)的数 据层中的透明和不透明区域定义。
9. 根据权利要求l的系统，其中信息载体(801)包括用于存储组 织成数据矩阵形式的二进制或多级数据的静态信息载体。
10. —种在扫描设备中定位信息载体(801)的方法，所述信息载 体(801)具有一个或多个参考结构(800)，所述信息载体扫描设备包 括探针阵列产生装置(104),用于产生包括光点(102)阵列的探针 阵列；用于将所述探针阵列(102)施加到所述信息载体(801 )上以产 生输出光束的装置；和传感器(103),用于接收所述输出光束；该方 法包括步骤 、- 选择包括所述信息载体(801)与所述一个或多个参考结构 (800 )对应的部分的所述信息载体(801)的感兴趣区域(900),缩窄所述传感器(103 )的视场(802 )以便仅覆盖所述感兴趣区域(900 ),- 接收与该感兴趣区域(900 )相关的输出光束并产生相应的控 制信号，- 使用所述控制信号相对于所述探针阵列(102)定位所述信息 载体(801 )。
11. 一种显微镜，包括如权利要求1 ~9中任一项所述的系统。
全文摘要
一种光卡读取设备中的定位系统，用于相对于用来读取存储在卡上的数据的探针阵列(102)精确定位光卡(801)。该卡(801)配备有伺服带图案(800)，并且用于读出存储在光卡(801)上的数据的传感器(103)具有开窗功能，该功能用于缩窄其视场(802)以定义与一个或多个伺服带(800)相对应的感兴趣区域(900)，并且将输出馈送给模拟-数字转换器。因此，传感器(103)的“开窗”功能被用于提高读出速度并因此提高伺服标记(800)的检测速度，从而能够更为迅速地相对于光卡(801)定位探针阵列(102)。
文档编号G11B7/09GK101305421SQ200680041963
公开日2008年11月12日 申请日期2006年11月7日 优先权日2005年11月11日
发明者H·R·M·佛本, T·J·霍格 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司