KR100200829B1 - 고밀도 재생방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

광디스크에 수록된 정보를 재생함에 있어서, 재생시의 광학적 해상도를 증가시켜 고밀도로 기록된 정보를 효과적으로 재생할 수 있는 광디스크의 고밀도 재생방법 및 그 장치가 개시되어 있다. 개시된 방법에서는 광디스크의 반사광빔(10)을 렌즈(11)로 집속하고, 그 집속되는 반사광빔(11)을 광검출기(12)로 수광한다. 광검출기(12)는 그에 형성되는 광스폿(13)의 직경보다 작은 폭으로 형성된 검출면(12a)을 가진다. 즉, 광디스크의 인접한 기록부분에서 같이 반사되는 주변광의 간섭에 의한 지터의 문제점을 해결한다. 따라서 이것은 재생시의 광학적 분해능을 증대시켜 실질적인 고밀도 재생을 가능케 하여 고밀도 기록용 광픽업에 간단히 적용함으로써 그 실용성을 증대시킬 수 있는 것이다.

Description

고밀도 재생방법 및 그 장치

제1도는 종래 어포다이저를 이용한 고밀도 기록용 광픽업의 광학적 구성을 보인 배치도.

제2도는 제1도에 도시된 어포다이저의 사시도.

제3도는 제1도에 도시된 광검출기의 평면도.

제4도는 본 발명의 고밀도 재생방법을 실시하는 재생장장치의 광학적 구성을 보인 사시도.

제5도는 본 발명의 고밀도 재생방법에 사용되는 광검출기의 평면도.

제6도는 제5도의 광검출기에 형성되는 광스폿의 광강도를 나타낸 프로파일.

제7도는 광학적 변조전달함수의 이론곡선을 나타낸 그래프.

제8도는 본 발명의 고밀도 재생방법에 의거하여 측정된 변조전달함수를 종래와 비교하여 나타낸 그래프.

제9도는 본 발명의 실시예에 따른 재생장치의 광학적 구성을 보인 배치도.

제10도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 재생장치의 광학적 구성을 보인 배치도.

제11도는 제9도에 도시된 재생용 광검출기의 평면도.

제12도는 본 발명의 재생방법을 단파장 광원을 이용한 고밀도 기록재생용 광픽업에 적용한 장치의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 10a, 10b : 반사광빔 11 : 콘덴싱렌즈

12, 12' : 광검출기 12a, 12b : 검출면

13, 13a, 13b : 광스폿

본 발명은 광디스크 드라이브에 있어서, 광디스크에 수록된 정보를 재생하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 재생시의 광학적 해상도를 증가시켜서 고밀도로 기록된 정보를 효과적으로 재생할 수 있는 광디스크의 고밀도 재생방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 광디스크와 같은 기록매체의 정보저장능력은 동일한 면적에서 기록가능한 밀도와 비례한다. 따라서 꾸준히 광디스크의 기록밀도를 증가시키는 방법이 연구되고 있다.

기록밀도는 크게 기록가능한 밀도와 재생가능한 밀도로 구분할 수 있다. 이중에서 기록가능한 밀도는 광량을 조절하는 등의 방법으로 기록면적의 크기를 어렵지 않게 조절할 수 있다. 그러나, 재생가능한 밀도는 순수한 광학적 분해능에만 관련되는데, 지금까지는 고분해능광학재생의 매우 어려운 난제에 봉착하고 있어, 실질적인 광디스크의 기록밀도 향상에 한계가 있었던 것이다.

고밀도 기록을 위한 방법의 하나로서, 이른바 위상변화 어포다이저(phase-shifting apodizer)를 이용하는 방법이 알려져 있다. 그 어포다이저는 입사하는 광빔을 투과회절시키면서 그 입사하는 광빔의 에너지에 비례하여 회절광빔의 에너지를 감소 또는 억제하도록 광학계 개구내에서의 진폭투과율의 분포를 변화시키는 일종이 회절소자로서, 이에 대하여는 1993년 11월 간행된 일본 응용물리학회지(볼륨 32 5269-5276쪽)에 상세히 기술되어 있다.

상기한 어포다이저를 이용한 종래의 고밀도 기록용 광픽업의 광학적 구성을 제1도에 도시하였다. 이 도면에서 부호 1은 광원인 레이저 다이오드이다. 이 레이저 다이오드(1)에서 발생된 광빔은 콜리메이팅 렌즈(2)에 의하여 평행광으로 되고 빔스프리터(3)를 그 일부가 직진하게 되며, 어포다이저(4)를 경유한 후 대물렌즈(5)에 의하여 광디스크(6)상에 접속된다. 한편, 광디스크(6)의 반사광빔은 대물렌즈(5)와 어포다이저(4)를 경유하고, 빔스프리터(3)를 그 일부가 반사하게 되며, 콘덴싱렌즈(7)에 의해 집속되어 광검출기(8)에 도달하게 된다.

여기서 어포다이저(4)는, 제2도에 나타낸 바와 같이, 그 입사면의 중심부(4a)가 미소한 폭으로 볼록하게 형성된 것으로, 그 볼록하지 않는 주위부분과의 사이에 위상차를 주어 상기 광디스크(6)에 집속되는 광스폿의 광강도분포를 변화시켜 그중 실제 기록에 기여하는 높은 강도를 갖는 부분의 직경이 약 20-30%정도 축소되게 한다. 이것으로 광디스크의 고밀도 기록이 가능한 것이다.

그러나 이러한 광픽업으로 재생할 때 다음과 같은 문제가 있어 실질적인 고밀도 기록과 그 재생이 불가하였던 것이다. 즉, 재생시에는 제3도에 나타낸 바와 같이 전술한 콘덴싱렌즈에 의한 반사광빔의 광스폿(9)의 직경보다 큰 폭의 검출면(8a)을 갖는 광검출기(8)가 사용되고 있는데, 광디스크의 기록간격이 좁은데 비하여 광검출기(8)의 검출면(8a)은 그에 맺히는 광스폿(9)의 직경보다 큰 폭을 가지므로, 인접한 기록부위로부터 반사되는 광성분과의 파형간섭에 기인하는 지터(jittrer)가 발생하는 문제점이 있는 것이다.

이러한 문제점은 비단 상기한 광픽업 뿐 아니라 거의 모든 고밀도 기록재생용 광학계에 나타나고 있다. 그러므로 종래의 고밀도 기록용 광픽업으로 잡음없는 고밀도 재생을 하기 위하여 별도의 처리수단을 부가할 수 밖에 없어 그 실용성이 매우 낮았던 것이다.

따라서 본 발명의 목적은, 고밀도 기록재생용 광픽업 광학계에 있어서 별도의 처리수단을 부가하지 않고 반사광빔에 대한 광학적 분해능을 증대시킴으로써 상기한 지터현상의 문제점이 없고 실용성 높은 고밀도 재생방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하는 본 발명의 고밀도 재생방법은,

광원으로부터 투사되고 광기록매체를 반사하는 반사광빔으로부터 전기적 신호를 검출하여 그 광기록매체에 수록된 정보를 재생함에 있어서,

상기 반사광빔을 소정 직경의 광스폿이 형성되도록 렌즈로 집속하고,

그 형성된 광스폿을 그의 직경보다 작은 폭으로 형성된 검출면을 갖는 광검출기로 수광하여,

상기 광검출기의 검출면에 수광되는 광스폿의 일부로부터 상기한 전기신호를 검출하는 단계가 포함된 것을 그 특징으로 한다.

한편, 이러한 본 발명의 고밀도 재생방법을 실시하는 고밀도 재생치는,

광원으로부터 투사되고 광기록매체를 반사하는 반사광빔으로부터 전기적 신호를 검출하여 그 광기록매체에 수록된 정보를 재생하는 장치에 있어서,

상기 반사광빔을 소정 직경의 광스폿이 형성되도록 접속하는 렌즈와.

그 형성된 광스폿의 직경보다 작은 폭으로 형성된 검출면을 가지며 상기 반사광빔을 수광하는 광검출기를 포함하여, 그 검출면에 수광되는 광스폿의 일부로부터 상기한 전기신호를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고밀도 재생장치.

광원으로부터 투사되고 정보가 수록된 광기록매체를 반사하는 반사공빔으로부터 전기신호를 검출하여 그 정보를 재생함에 있어서,

집속된 광스폿이 형성되도록 상기 반사광빔을 렌즈로 집속시키고,

상기 집속된 광스폿을 그의 직경보다 작은 폭으로 되는 검출면을 갖는 광검출기로 수광하여, 그 검출면에 수광되는 그 집속된 광스폿의 일부로부터 상기한 전기신호를 검출하도록 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 고밀도 재생방법에 의하면, 통상의 광픽업 광학계에 작용할 경우, 광기록매체에는 전술한 어포다이저를 사용한 경우에 비하여 큰 직경의 광스폿이 맺히지만, 그 반사광빔을 검출할 때에는 그 검출광으로부터 도출되는 신호의 재생 해상도를 월등하게 향상시킬 수 있다. 따라서 광기록매체의 인접한 부분에서 반사되어 오는 광빔과의 간섭없이 깨끗한 재생을 할 수 있다. 특히 본 발명에 따르면 전술한 어포다이저를 사용하고 별도의 전술한 처리수단이 부가된 경우와 동등내지는 우월한 해상도로 실질적인 고밀도 기록과 그 재생이 가능한 것이다.

이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 발명의 방법을 수행하는 광학계의 구성을 보인다. 이것은 통상적인 광픽업 광학계의 일부를 구성하며, 특히 제1도와 같은 고밀도 기록재생용 광픽업 광학계에 잘 적용될 수 있다.

도면에서 반사광빔(10)은 도시하지 않은 광원으로부터 투사되고, 역시 도시하지 않은 광기록매체를 반사하여 진행하는 것이다. 이 반사광빔(10)의 경로상에 집속렌즈(11)가 설치되고, 집속렌즈(11)의 초점 부근에 광검출기(12)가 설치된다. 반사광빔(10)은 집속렌즈(11)에 의하여 광검출기(12)상에 광스폿(13)을 형성한다.

제5도를 참조하면, 광검출기(12)는 그에 맺히는 광스폿(13)의 직경보다 작은 폭으로 형성된 검출면(12a)을 가진다. 여기서 광검출기(12)는 그 검출면(12a)에 광스폿(13)의 중심부가 수광되도록 위치된 것이다.

이러한 본 발명의 동작원리를 설명하기 위하여, 회절이론에 의한 해상도 즉, 변조전달함수(MTF; modulation transfer function)의 증가를 수식적으로 유도해 본다. 먼저 전술한 광검출기의 검출면에서의 광스폿의 광강도분포는 제6도와 같이, 소위 에어리(Aily)함수로 불리우는 분포가 된다. 잘 알려진 바와 같이 에어리함수는 간섭계의 분해능을 나타내는 함수이다. 여기서 d는 전술한 광검출기의 수광면의 폭을, 그리고 D는 그 광검출기상에 맺히는 광스폿의 중심부 직경을 나타낸다. 예컨대 d=D/2인 경우의 MTF값 H(ω)는 다음과 같이 된다.

제7도는 MTF값의 이론곡선으로서, (a)는 전술한 검출면의 폭이 d(=D/2)인 경우를 나타내며, (b)는 종래의 폭이 큰 검출면을 사용한 경우를, 그리고 (c)는 d=D/3인 경우를 각각 보인다. 즉, 이러한 이론적인 결과로부터, 공간주파수 ω가 높은 영역, 즉 고주파영역에서의 해상도가 증가하는 것을 알 수 있다. 통상 광디스크 드라이브에서 사용되는 검출신호의 공간주파수는 ak에서 2ak 사이, 특히 2ak 부근에서 비약적으로 증가함을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 의하여 고밀도 재생이 가능한 것이다.

본 발명의 효과를 가장 적절하게 나타낼 수 있는 MTF값의 실제 측정치는 제8도와 같다. 그 결과로서, 전술한 광검출기의 검출면의 폭이 그에 집속되는 광스폿의 1/2인 경우의 그래프(d)의 최대공간주파수는 종래의 그래프(e)의 최대공간주파수에 비하여 대략 2배의 큰 값을 갖게 된다. 그래프에서 왜곡된 부위는 실험오차에서 기인된다. 한편, 공간주파수가 0일 때의 각각의 MTF값은 정규화되게 일치시켰다.

제9도는 본 발명의 다른 실시예로서, 광검출방식을 재생용 콤팩트 디스크방식 또는 위상변환방식의 광강도변조방식에 사용하는 구조를 보인다. 이 실시예에 있어서, 제1빔스프리터(14)는 도시하지 않은 광원과 광디스크 사이에 설치되어 그 광원으로부터 광디스크로 입사하는 광빔의 일부를 직진시키고, 광디스크에서 반사하는 광빔의 일부를 반시시킨다. 이 제1빔스프리터(14)를 반사하는 반사광빔(10)은 콘덴싱렌즈(11)에 의해 집속되며, 콘덴싱렌즈(11)의 전방에 놓인 제2빔스프리터(15)에 의하여 2개의 반사광빔(11a, 11b)으로 분할된다. 그 분할된 일측 반사광빔(11a)은 센서렌즈(16)를 지나서 일측 광검출기(17)에 수광되어 이로부터 전술한 대물렌즈의 포커스 및 트랙제어신호를 검출하는데 사용된다. 동시에 90°방향으로 분할된 타측 반사광빔(11b)은 본 발명의 재생방법에 따른 제5도에 도시된 바와 같은 재생용 광검출기(12)에 수광되는 것이다.

제10도는 예를 들면 광자기디스크의 기록재생용 광픽업에 대한 바람직한 실시예이다. 이 실시예에 있어서는 전술한 앞의 실시예에서 제2빔스프리터(15)의 전방에 볼라스톤프리즘(18)이 배치되어 있다. 볼라스톤프리즘(18)은 제2빔스프리터(15)에서 반사되는 반사광빔(11b)의 서로 수직한 2개의 편광성분을 분리한다. 여기서 광검출기(12')는 제11도와 같이 2개의 검출면(12a, 12b)을 가진다. 그 검출면(12a, 12b)에는 볼라스톤프리즘(18)에 의하여 편광분리된 2개의 광빔성분이 각각 집속되는 2개의 광스폿(13a, 13b)이 수광된다. 마찬가지로 본 발명에 따라, 그 검출면(12a, 12b)은 각각에 수광되는 광스폿(13a, 13b)의 직경보다 작은 폭을 갖는 것이다. 즉, 그 2개의 검출면(12a, 12b)의 각 검출신호를 차동함으로써 상기 광자기 디스크에 기록된 정보를 재생할 수 있는 광자기신호를 얻을 수 있는 것이다. 이 실시예에 있어서, 상기한 볼라스톤프리즘(18) 대신 로션프리즘이나 니콜프리즘 또는 그랜톰슨프리즘 등 P 및 S편광을 나누는 어떠한 광학요소를 사용할 수 있음은 물론이다.

다음 제12도는 단파장 광원을 이용하는 고밀도 광픽업에 적용한 실시예를 도시한다. 이 실시예에 있어서의 광원(19)은 제2고주파를 발생하는 단파장 광원이다. 이 광원(19)에서 출사된 광은 반사경(20)을 반사하고 광변조기(21)에 의하여 소정의 광신호로 변조된다. 변조된 광은 빔확대기(22)와 반사경(23)을 경유하고 제1빔스프리터(14)를 직진하여 대물렌즈(24)에 의하여 광디스크(25) 상에 미세한 스폿으로 집속된다. 광디스크(25)를 반사하고 상기 대물렌즈(24)를 경유하여 제1빔스프리터(14)를 반사한 반사광빔(10)은 전술한 바와 같이 콘덴싱렌즈(11)에 의하여 집속광으로 되고, 제2빔스프리터(15)에 의하여 분리된 후, 포커스 및 트랙 제어신호 검출용 광검출기(17)와 재생용 광검출기(12)에 각각 수광되는 것이다.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명은, 광검출기의 검출면의 폭을 그에 형성되는 반사광 스폿의 직경보다 작게 선정하여 광학적 분해능을 증대시킴으로써 광기록매체에 대한 정보의 고밀도재생을 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다. 따라서 본 발명은 기존의 광학계에 가격을 상승시키지 않고 간단히 적용가능하며, 실질적인 기록밀도를 적어도 수배증가시킬 수 있으므로, 기존에 제공되어 있는 고밀도 기록용 광학계의 실용성을 증대시키는 지극히 효과적인 발명이다.

Claims (6)

1. 광원으로부터 투사되고 광기록매체를 반사하는 반사광빔으로부터 전기적 신호를 검출하여 그 광기록매체에 수록된 정보를 재생함에 있어서, 상기 반사광빔을 소정 직경의 광스폿이 형성되도록 렌즈로 집속하고, 그 형성된 광스폿을 그의 직경보다 작은 폭으로 형성된 검출면을 갖는 광검출기로 수광하여, 상기 광검출기의 검출면에 수광되는 광스폿의 일부로부터 상기한 전기신호를 검출하는 단계가 포함된 것을 특징으로 하는 고밀도 재생방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 광스폿을 그 직경의 1/2의 폭으로 형성된 검출면을 갖는 광검출기로 그 광스폿의 중심부를 수광하는 것을 특징으로 하는 고밀도 재생방법.
3. 광원으로부터 투사되고 광기록매체를 반사하는 반사광빔으로부터 전기적 신호를 검출하여 그 광기록매체에 수록된 정보를 재생함에 있어서, 상기 반사광빔을 소정 직경의 광스폿이 형성되도록 렌즈로 집속하고, 렌즈에 의하여 집속되는 반사광빔을 서로 수직한 2개의 편광성분이 서로 분리되어 2개의 광스폿으로 형성되도록 광분할소자로 분할하고, 상기 2개의 광스폿을 그들의 직경보다 작은 폭으로 형성된 검출면을 각각 갖는 2개의 광검출기로 각각 수광하여, 상기 2개의 광검출기의 각 검출면의 검출신호를 차동하여 광자기신호를 검출하는 단계가 포함된 것을 특징으로 하는 고밀도 재생방법.
4. 광원으로부터 투사되고 광기록매체를 반사하는 반사광빔으로부터 전기적 신호를 검출하여 그 광기록매체에 수록된 정보를 재생하는 장치에 있어서, 상기 반사광빔을 소정 직경의 광스폿이 형성되도록 집속하는 렌즈와, 그 형성된 광스폿의 직경보다 작은 폭으로 형성된 검출면을 가지며 상기 반사광빔을 수광하는 광검출기를 포함하여, 그 검출면에 수광되는 광스폿의 일부로부터 상기한 전기신호를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고밀도 재생장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 광검출기의 검출면이 상기 광스폿의 직경의 1/2의 폭으로 형성되고, 그 광스폭의 중심에 위치된 것을 특징으로 하는 고밀도 재생장치.
6. 광원으로부터 투사되고 광기록매체를 반사하는 반사광빔으로부터 전기적 신호를 검출하여 그 광기록매체에 수록된 정보를 재생하는 장치에 있어서, 상기 반사광빔을 소정 직경의 광스폿이 형성되도록 집속하는 렌즈와, 상기 렌즈에 의하여 집속되는 반사광빔이 서로 수직한 2개의 편광성분으로 분리되어 2개의 광스폿으로 형성되도록 그 반사광빔을 분할하는 광분할소자와, 상기 2개의 광스폿을 그들의 직경보다 작은 폭으로 형성된 검출면을 각각 가지며 상기 2개의 편광성분으로 분리된 2개의 광스폿을 각각 수광하는 2개의 광검출기와, 상기 2개의 광검출기의 각 검출면의 검출신호를 차동하여 광자기신호를 검출하는 수단이 포함된 것을 특징으로 하는 고밀도 재생장치.