KR100333028B1 - 에지 추종을 사용하여 정보를 레이저로 기록하기 위한 기준 트랙을 갖는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체 - Google Patents

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포만 제프리 엘
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Abstract

레이저 방출의 충돌에 의해 수정되기 쉬운 재료로 만들어진 실질적으로 평면형 디스크를 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 저장 블랭크가 제공된다. 블랭크 매체는 양호하게는 나선형 형태의 금속 트랙 패턴을 포함한다. 이 트랙 패턴은 2개의 기준 가장자리를 제공하여, 인접한 트랙부분들 사이에 저장된 2진 정보의 판독 및 기록을 위한 정확한 거리가 이 가장자리로부터 결정될 수 있다.

Description

에지 추종을 사용하여 정보를 레이저로 기록하기 위한 기준 트랙을 갖는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체{LASER-WRITABLE INFORMATION RECORDING MEDIUM WITH REFERENCE TRACK FOR LASER-WRITING INFORMATION THERETO USING EDGE FOLLOWING}
본 발명은 전반적으로 기록가능한 디스크 상의 개개의 비트 위치에 대한 식별을 포함한 복수개의 저장 및 검색 기능을 수행할 수 있도록 해주는 기준 트랙을 포함하는 회전가능한 저장 디바이스를 이용하는 정보 저장 시스템의 제조 및 이용에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 에지―복수개의 병렬 정보 트랙들을 인접한 기준 트랙부들 사이에 위치시키는 것을 정확하게 제어하기 위해, 상기 에지로부터의 거리가 보다 정확히 판별됨―가 있는 기준 트랙들을 갖는 레이저-기록가능한 기록 매체에 관한 것이다.
본 발명의 중심적인 특징으로서, 기본적으로 가우시안 세기 분포(gaussian intensity distribution)를 가진 광원이, 반사도가 불연속적인(또는 다른 광학적 특성이 불연속적인)이 표면을 가로질러 디더링(dithering)될 때 발생하는 주파수 체배(frequency double) 현상에 대한 인식이 포함되어 있다. 본 발명은, 판독 기능 밖에 수행하지 못하는 기존 CD-ROM 디바이스와 호환가능하게 제조될 수 있는 시스템에서의 기록가능하고 회전가능한 블랭크(blank) 상에 정보를 기록하는데 사용되는 레이저 광원의 위치 설정을 정확하게 수행하기 위한 메카니즘으로서, 주파수 체배 및 위상 반전을 이용하고 있다. 디스크 기록 동작을 수행하기 위한 장치가 존재하지만, 이들 시스템은 고가이며 또한 본원 명세서에서 설명하는 유형의 서보 트랙킹(servo tracking) 시스템을 사용하여 얻어지는 만큼의 정보 밀도를 제공할 수 없다.
명백히, 기록가능한 매체 상의 정보 밀도를 증가시키고자 하는 상업적 열망은, 오늘날의 정보 처리 시스템 기술 개발에 있어서 상당한 구동력으로 작용하고 있다. 게다가, 이동형 디바이스(removable device) 상에 저장 또는 액세스되는 데이터의 양을 크게 향상시키고자 하는 요청도 증가했으며, 정보를 정확하고 빠르게 이용하고자 하는 요청도 역시 증가했다. 또한, 최종 사용자가 이들 디스크 상에 정보를 기록할 수 있도록 해야 한다는 요청도 증가했다.
이같은 기술과 관련된 다른 분야로서, 하나의 밀집형 회전가능한 디바이스 내에 있는 수개의 중첩된 층들에 정보를 기록할 수 있는 유니트들의 설계 및 구성이 포함되어있다. 또한, 이들 디바이스 상에 그래픽 동화상과 사운드를 저장하고자 하는 욕구로 인해, 현재 다양한 컴퓨터 및 오디오 CD-ROM 디바이스가 세계 도처에서 모습을 드러내고 있으며, DVD(digital video disk) 플래터(platter)의 생산으로까지 시장이 확대되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 현재의 기술에서 발생하는 문제점들에 대한 해법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 이들 문제점 및 디지털 정보 저장 기술로 인해 당면케 되는 난제들에 대한 전반적인 해법을 제공한다. 본 발명은 당해 산업에 존재하는 많은 문제점에 대해 포괄적이고도 상세한 해법을 제공한다. 본 발명에서 볼 수 있듯이, 발명자들은 서보 위치 설정에 관련된 기술에 기반을 두고 그 능력을 확장시켰으며 이를 이용해서 상술한 데이터 저장, 전송 속도 및 데이터 정확도의 모든 문제점에 대한 광범위하고도 포괄적인 해법을 제공한다. 본 발명은 상술한 문제점들에 대한 완전하고도 총제적인 해법을 제공한다. 따라서, 본 발명의 시스템은 그 시스템에 이용되는 정보 저장 블랭크를 제조하는 것으로부터 시작된다. 이들 블랭크와 관련하여, 본 발명은 또한 디스크에 대한 판독 및 기록을 위한 장치를 제공한다. 이외에도, 본 발명에 의해 제공되는 부가적인 유익한 메카니즘으로서는, 기록-후-판독(read-after-write) 동작을 즉시 수행하기 위한 시스템이 있다. 이같은 기록-후-판독 동작은 본 발명의 서보 트랙킹 메카니즘에 의해 발생되는 신호들이 아주 정확한 위치 제어에 대해 특히 유용하기 때문에 가능한 것이다. 또한, 계획적인 디더링 및 그 결과를 이용해서 다층 디스크에 대한 판독 및 기록을 위해 초점을 제어한다. 또한, 디스크 양면에 기록하기 위해 간단하고도 비교적 저렴한 빔 분할 장치를 사용한 레이저 비임 분할(beam splitting)이 이용된다는 사실로부터도 더욱 향상된 효과가 얻어진다. 이들 모든 변형 실시예에 있어서, 발명자들은 특별하게 설계한 검출기 회로에 의해 생성된 신호들을 이용해서 여러 가지 다양한 기능들을 수행할 수 있었다. 특히, 에러 정정이 본원의 특허청구범위에서 청구하는 시스템과 관련하여 수행되는 때에는, 에러 정정과 관련된 개념 및 문제점들이 완전히 새로운 의미와 시각을 띄게 된다.
이하의 상세한 설명에는, 본원의 특허청구범위에서 청구하는 특정 시스템 또는 방법을 제조하고 이용하는 모든 실시태양의 완전한 특징적 설명이 포함된다. 그러나, 이 설명의 각종 양상은 다음의 일반적인 논제로서 설명될 수 있는 바, 상세 설명은 (Ⅰ) 기록 블랭크, (Ⅱ) 기본적인 기록 동작, (Ⅲ) 신호 검출, (Ⅳ) 기록-후-판독, (Ⅴ) 에러 처리, (Ⅵ) 다층 처리 및 (Ⅶ) 판독/기록 헤드 구성이란 특정 양상을 설명하는 수개의 절로 분할된다.
본 발명에 의해 제공되는 이점을 충분히 이해하기 위해서는, 현재 CD-ROM 기록 기술에서 발견되는 문제점들을 이해하여야 한다. 이 부문에서의 중요한 문제점은 기록용 디스크가 저가가 아니라는 것이다. 또한, 레이저를 이용하여 CD-ROM형 디바이스에 기록하는데 있어서의 기본적인 문제는, 데이터 포맷팅이 분명히 필요하다는 것이다. 오늘날의 CD-ROM 기록 기술에서는, 모든 데이터 매체가 동일하게 보이며, 본질적으로 기준점이 없다. 디스크 내에 성형한 홈들을 개시점으로서 제공하여 이러한 문제점을 해결하고자 하는 노력은, 이들 홈이 커서 디스크 상에서 상당한 양의 공간을 소비한다는 점에서 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 다른 방법으로서는 마스터(master) 디스크를 이용하는 것이 있으나, 이들 디스크는 고가의 마스터링 시스템을 필요로 하며, 트랙들이 너무 크거나 적어도 필요 이상으로 크다. 따라서, CD-ROM 기록 기술에서는 저가의 기록가능한 매체를 제공하기 위한 메카니즘이 상당히 필요한 것으로서 보여진다.
이러한 부문에서는 또한 다른 문제점들이 존재한다. 특히, 실제로 여러 다른 데이터 포맷이 존재하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 임의의 한 포맷을 오디오 CD-ROM에 대해 이용하고, 다른 포맷을 컴퓨터 프로그램 및 데이터를 저장하는 CD-ROM에 대해 이용하고, 또 다른 데이터 포맷을 최근 공표된 DVD(이것은 디지털 비디오 디스크 또는 디지털 비디오 데이터를 나타냄) 기술에서 볼 수 있는 바와 같은 실시간 비디오 표현을 저장하는데 이용할 수도 있다.
또한, CD-ROM형 디바이스와 관련된 급증하는 기술들 중에는, 다층 디스크를 구현하기 위한 다양한 방법들도 제안되어 있다.
소정의 진보된 CD-ROM 기록 기술과 관련된 또다른 문제점으로서, 그 기록 기술이 기존 CD-ROM 판독 기술과 호환성이 있는지에 관한 의문이 있다. 또한, 본 발명에 의해 제공되는 바와 같은 장래의 기술이 광자기(magneto optical: MO) 판독 기술과 같은 시스템과 호환가능한지의 여부와 관련해서 또 다른 의문이 있다. 다행히도, 본 발명이 제공하는 시스템은 많은 기존 기술들과 호환가능하며, 궁극적으로 CD-ROM 상의 각 비트를 어드레싱가능케 하고 위치가능케 하는 방안을 제공한다. 그 결과, 디스크 포맷팅과 관련된 문제점들이 사라진다. 실제로, 이러한 문제점들은 소프트웨어로 이관되어 있기 때문에, 하드웨어가 정보를 각종 포맷으로 자유로이 용이하게 표현할 수 있다.
본 발명의 기본적인 원리는, 극명하게 서로 다른 광 디스크 영역을 제공하기위해 광학적 디더링을 이용한다는 것이다. 이들 광학적으로 다른 영역들은, 레이저 판독 및 기록을 제어하기 위한 경로를 정의하는 에지(edge)를 가진 트랙킹가능한 서보 나선(또는 동심) 트랙(trackable servo spiral (or concentric) track)을 제공하는 근간을 이루고 있다. 또한, 다층형 디스크를 이용하는 상황에서, (디스크 쪽으로 향하는 또한 디스크로부터 멀어지는) z-방향의 디더링은, 트랙의 에지를 가로지르는 디더링(dithering)을 보충한다. 이와 동시에, z-방향의 디더링은 정보가 기록되는 또한 정보가 판독되는 디스크의 층을 선택할 수 있는 능력을 제공한다. 이와 관련해서, 특히 주목되는 것은, 이와 같은 층의 선택이 가능하게 될 뿐만 아니라, 반경 반향, 즉, r-방향에서의 서보 트랙킹을 위해 사용되는 것과 동일한 광학적 디더링 원리를 통해, 원하는 층 내로의 초점(focus) 제어가 제공된다는 것이다.
본 발명에 이용되는 광학적 디더링 원리는 중요한데, 그 이유는 기록 및 판독용의 트랙킹을 위한 방법으로서 한 트랙이 “온(on) 트랙”임을 결정할 수 있게 할 뿐만 아니라 한 트랙이 매설된 서보 트랙의 에지로부터 정확하게 얼마만큼 떨어져 있는 가를 결정할 수 있게 하는 방법이 본 발명에 의해서 제공되기 때문이다. 이러한 원리는 오프(off)-트랙 에러 표시만을 제공하는 다른 시스템들과 대조를 이룬다. 본 발명의 시스템은 기록 또는 판독을 위해 레이저 스폿(spot)의 위치를 정확하게 결정하고 제어하는 연속적인 포지티브 피드백 제어(positive feedback control)를 제공한다. 이같은 정확한 제어에 의해, 매설된 서보 트랙들 사이에 놓인 기록가능 매체로부터의 복수의 다수 정보 트랙의 판독 및 기록이 가능하게 된다.
한 서보 트랙 사이드(side) 또는 다른 서보 트랙 사이드 상의 디더링과 관련된 위치 정밀도 및 출력 위상은 트랙 카운팅(track counting)을 가능케 하므로, 기록가능 매체 상의 소정의 지점이 반경 방향으로 어떤 위치에 있는지를 정확하게 결정할 수 있다. 이러한 사실을 하나 이상의 정합 마크(registration mark)와 연계하여 사용하면, 각도 또는 α 방향(α는 극좌표 위치 각도임)에서의 비트의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.
사용된 레이저 광원의 성능 모니터링과 더불어 구동 시스템의 진단 및 모니터링 기능을 포함한 상기와 같은 기능을 시스템에 제공함으로써 많은 이점을 누릴 수 있다. 또한, 본 발명이 제공하는 정밀도는 지금까지 다른 시스템들이 제공할 수 없었던 방식으로 에러를 정정할 수 있게 한다. 이는 본 발명의 원리를 기록-후-판독 방식을 구성하는데 이용하는 경우에 특히 그러하다. 또한, 이들 방식은 본원 명세서에서 제공하는 트랙킹 메카니즘의 특수한 특성 때문에 가능하게 된다. 또한, 주목되는 것은, 기록가능한 CD-ROM형 매체 상의 어디에 정보가 있는 가를 정확히 아는 능력은, 랜덤 액세스 메모리 또는 자기 디스크 메모리와 상당히 유사하게 디스크를 인덱싱(indexing)할 수도 있음을 의미한다는 것이다. 이는 본 발명에 따라 제조하고 사용하는 디스크 상의 정보를 신속하게 찾아 고밀도로 또한 효과적으로 저장할 수도 있음을 의미한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 현재의 CD-ROM 기술과 유사한 저가의 회전가능 매체 상에 정보를 기록하기 위한 포괄적인 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 판독 및 기록 동작을 위해 정보의 위치 설정을 정확하게 제어하기 위한 매설된 서보 트랙(embedded servo track)들을 포함하는 블랭크(blank) 기록 디스크를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 매설된 서보 트랙들 간의 다수 정보 트랙에 정보를 기록하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 정보를 고밀도로 또한 높은 정보 전송 속도로 판독하고 기록하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 기록가능 기록 매체 상의 개별 정보 비트 또는 비트 세트의 위치를 정확하게 찾아내는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 디스크 평탄도(disk flatness), 베어링 공차(bearing tolerance) 및 모터 속도와 같은 시스템 변동을 보상할 수 있는 서보 및 피드백 제어 메카니즘을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 회전 CD-ROM형 매체상에 기록된 정보를 즉시 판독하여 그 정확도를 판단해서 에러 정정 또는 에러 보상을 즉시 적용할 수 있게 하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 회전 CD-ROM형 매체 상의 복수개의 층으로부터 정보를 판독 및 기록할 수 있는 서보 피드백 트랙킹 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 회전가능한 정보 디스크의 다층 기록 및 다층 판독용 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 회전 속도 변동 특히 모터 수명의 종료와 관련된 회전 속도 변동을 결정할 수 있는 메카니즘을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 레이저 반도체 광원이 수명의 종료점 또는 근방에 있는 지의 여부를 결정하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 레이저 전력 변조를 이용하는 기록-후-판독 능력을 이용하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 단일 디스크 상의 다층에 대한 기록 및 판독을 행하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 동일 디스크의 양면에 서로 다른 층이 채용된 다층 트랙 시스템과 함께 사용하기에 특히 적합한 판독/기록 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 레이저 비임의 위치를 정확하게 트랙킹하여 정보를 신뢰성있고 고밀도로 또한 적은 액세스 시간 및 높은 전송 속도로 회전가능 디스크에 기록하고 그로부터 판독할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 다양한 여러 다른 데이터 포맷과 호환되는 회전가능 매체를 이용하는 기록가능한 정보 저장 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 단순히 정보를 단일 평면에 저장하는 것과 달리 정보를 전체 용적에 저장하는 정보 저장 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 기록 및 판독 동작을 위해 하나 이상의 층을 포함하는 블랭크 기록 디스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 회전가능 디스크의 양면 상에 정보 저장 비트를 정확히 위치시키기 위한 복수의 서보 트랙을 포함하는 기록가능 블랭크 정보 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 광학적으로 서로 다른 재료의 에지(edge)를 가로질러 디더링되는 광 비임으로 인해서 생기는 반사된 트랙킹 신호들의 주파수 체배 및 위상 특성을 이용하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 에러가 있는 위치를 설명하는 정보를 포함하는 영역을 정보 디스크 상에 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 거의 동시적인 기록 및 되판독 능력을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 레이저 비임 위치를 결정하고 또한 판독 또는 기록 동작에 이용되는 회전가능 매체 내의 층을 결정하기 위한 단일 처리 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 일회 기록 용도로 특히 유용한 저가의 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 연속적인 나선 트랙 에지 추종을 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 기록 매체 상에 정보의 3차원 비트 맵(bit map)을 생성하여 액세스 시간을 향상시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 회전 및 저장 위치의 정밀 비트 맵핑을 포함하는 에러 검출 능력을 정보 저장 시스템에 통합하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 다층 디스크의 주어진 층 내에서의 레이저 초점 서보 트랙킹 및 에지에 따른 서보 트랙킹을 동시적으로 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 기록가능 디스크 매체의 회전 속도에 대한 측정을 향상시키는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 물리적 속도, 간격, 포맷 및 각속도와 같은 실제 기록 파라메터의 표시부를 표면에 갖는 기록된 디스크 정보 저장 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 회전 위치를 보다 정확하게 결정함으로써 회전 각속도를 더욱 정확하게 결정하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 시간에 관한 회전 속도 정보를 저장하여 구동 모터의 기능을 경시적 변화 및/또는 수명 종료 예측 및 경고 면에서 평가할 수 있도록 하는 것이다.
최종적으로, 이에 국한하고자 하는 것은 아니나, 본 발명의 목적은 레이저 기록 및 위치 제어를 이용하여 회전 디스크 상에 정보를 경제적으로 기록하기 위한 시스템, 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 소형 디스크형 부품에 관한 레이저 광의 디더링 배후에 있는 기본 구성 요소 및 동작 원리를 설명하기 위한 부분적인 등축(isometric) 기능 블록도.
도 2a-2g는 본 발명에서 이용되는 레이저 기록 시스템과 관련해서 사용하기 위한 블랭크 기록 디스크를 생성하는 공정 단계들을 도시한 도면.
도 3은 CD-ROM형 기록 디스크의 일부분에 대한 단면도로서 특히, 정보가 기록될 수 있는 다수 개의 층을 특히 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시한 도면과 유사하나 특히 다수의 서보 트랙층을 포함하는 형태로 도시한 CD-ROM형 기록 디스크의 일부분에 대한 측단면도.
도 5a는 서보 트랙이 양호하게 배치되는 나선 트랙 패턴 및 정합 마크의 존재를 도시한(단, 정확한 축척 비율로 도시한 것은 아님) 평면도.
도 5b는 도 5a와 유사하게 도시하되, 디스크의 전체 반경 범위에 걸쳐 연장하는 반경 방향 기준(정합) 마크를 특히 도시한 평면도.
도 6은 정보 저장을 위해 이용되는 매체 부분의 폭과 서보 트랙 폭 간의 관계를 도시한 평면도.
도 7은 서보 스트립에 따른 트랙킹을 위해 이용되는 레이저 광의 스폿과 이에 대응하는 레이저 스폿 ― 이 대응 레이저 스폿은 서보 트랙 부분들 사이에 놓인 기록가능 매체에 대한 정보 판독 및 기록을 위해 이용됨 ― 간의 관계를 도시한 평면도.
도 8은 도 7과 유사하나 도 7에 도시한 좌측 부분과는 반대의 우측 부분에 정보가 기록되는 상황을 특히 도시한 평면도.
도 9a는 레이저 트랙킹 스폿 위치와 결과적으로 반사된 신호 세기 간의 관계를 도시한 그래프.
도 9b는 도 9a와 유사하나 레이저 트랙킹 스폿이 매설된 서보 트랙의 반대편 에지로 배향된 경우 결과 신호의 위상 관계를 특히 도시한 그래프.
도 10은 본 발명의 서보 트랙킹 시스템을 이용하여 레이저 광을 생성하고 레이저 위치를 제어하는 전체적인 시스템을 도시한 기능 블록도.
도 11은 렌즈의 초점이 적정한 평면 상에 놓이도록 렌즈의 위치를 설정하는 것을 도시한 도면.
도 12는 도 11과 유사하나 레이저 비임 출력의 시준(collimation)을 도시한 평면도.
도 13은 반경 방향의 위치 표시를 제공하는데 이용되는 신호 처리 회로를 도시한 기능 블록도.
도 14는 본 발명에 따른 시스템의 다른 실시예를 도시한 기능 블록도.
도 15는 레이저 전력을 변조하여 원하는 기록 및 기록-후-판독 동작을 구현하는 본 발명에 따른 시스템을 도시한 기능 블록도.
도 16은 레이저 광 출력을 반도체 레이저 구동 회로의 함수로서 도시한 도면.
도 17은 다수 주파수 디더링을 이용하는 본 발명의 일 실시예를 도시한 기능 블록도.
도 18은 회전 정보 저장 매체 블랭크의 양면에 대한 정보 기록 및 판독을 행하기 위한 메카니즘으로서 이용할 수 있는 광학 장치를 도시한 기능도.
도 19는 정보 저장 블랭크의 양면에 대한 정보 기록 및 판독을 행하기 위한 전체 광학 시스템을 특히 도시한 광 경로도.
도 20은 본 발명에서 시스템과 관련하여 사용할 수 있는 기록/판독 헤드의 측면도.
도 21은 즉시 기록-후-판독 동작을 수행하는 본 발명에 따른 시스템을 도시한 부분 등각 및 부분 기능 블록도.
도 22는 도 10에 도시한 시스템과 유사하나 레이저의 경시적 변화 프로세스에 관해 제공될 수 있는 감시 기능들을 특히 도시하는 본 발명에 따른 시스템을 도시한 기능 블록도.
도 23a-23c는 본 발명의 양상들을 이용해서 제어할 수 있는 또다른 위치 파라메터를 도시한 도면.
도 24a-24c는 도 23a-23c에 도시한 각종 구성 상태에서 생성되는 출력 신호 파형들을 도시한 도면.
도 25는 도 15와 유사하나 도 23a-23c에 도시한 원하는 변형을 도출하는데 이용될 수 있는 메카니즘을 특히 도시한, 본 발명에 따른 시스템을 도시한 도면.
도 26은 반도체 레이저 디바이스의 변조 인덱스를 시간의 함수로서 도시한 도면.
도 27a는 셀의 뒤에 있는 레이저 출력 감시 디바이스를 특히 도시한 에지 방출 레이저 다이오드의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 27b는 어레이 형태로 배열된 3-수직 채널 반도체 방출 레이저의 측면도.
도 28은 도 15와 유사하나 회전 속도 특히 각속도를 결정하여 물리적 속도, 포맷, 타이밍 및 간격 파라메터의 표시부를 표면에 갖는 기록 매체를 제조하기 위한 장치 요소들을 특히 도시한 도면.
도 29는 소정 기간에 걸친 회전 속도, 특히 각속도를 결정하여 구동 모터의 경시적 변화 특성을 결정하는 방법의 단계들을 도시한 플로우챠트도.
도 30은 선형 속도의 측정에 관련된 도 29에 도시한 단계를 상세히 도시한 플로우챠트도.
도 31은 구동 모터의 성능 및 경시적 변화 표시를 제공하기 위해 비교 목적상 전형적인 각속도 측정치들을 시간의 함수로서 도시한 그래프도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레이저
20 : 음성 코일
30 : CD 타겟
31 : 기판
33 : 포토레지스트
34 : 트랙
35 : 반투명 층
35a, 35b, 35c : 기록가능 층
37 : 정합 마스크
38, 39 : 스폿
41 : 개구
50 : 차동 증폭기
60 : 함수 발생기
61, 74 : 변조기
62, 63, 102, 103 : 필터
64 : 위치 검출기
65, 83 : 레이저 광원
66, 85, 123, 124 : 반사 수단
67, 73, 86, 92, 104, 121, 122 : 비임 분할기
68, 69, 84, 93, 94, 125, 126, 350 : 광검출기
70 : 전원
71, 72, 355 : 렌즈
80 : 교차 섬유
81 : 임계치 검출기
82 : 파형 검출기
83 : 업-다운 카운터
84 : 카운터 로직
91 : 레이저 전력 제어 회로
95 : 트랙킹 검출기
96 : 인에이블 스위치
97 : 데이터 검출기
101 : 초점 디더링 수단
111, 112, 113 : 거울
117 : 위치 및 세기 제어 수단
121 : 131, 132 : 프리즘
152 : 최대치 검출기
154 : 최소치 검출기
155 : 마이크로프로세서
158 : 휘발성 저장 수단
300 : 에지 방출 반도체 레이저 디바이스
302 : 반도체 몸체
304, 306 : 반사면
305 : 레이징 재료
320 : 레이저 광
본 발명으로서 간주되는 주제는 본 명세서의 말미 부분에서 특별하게 지적되고 구별되게 청구되고 있다. 그러나, 본 발명은 그의 목적 및 장점과 함께 구성 및 실시 방법 면에서 첨부 도면을 참조한 이후의 상세 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.
출원번호 제08/626,302호로서 1996년 4월 1일자로 출원되고 특허번호 제5,684,782호로서 1997년 11월 4일자로 특허된 것으로서 본 출원에 참고로 인용되는 이전에 출원된 명세서에서는, 신호 S×I의 발생 및 이용에 대해 논증하고 있다. 특히, 여기서 발명자들은 레이저 광원이 반사율과 같은 여러 다른 광학적 특성을 나타내는 광학적 경계를 가로질러 전후로 디더링(dithering)되는 경우, 변조된 복귀 광에 존재하는 정보를 이용해서 레이저 위치를 제어할 수 있음을 인식하고 있다. 본 출원의 발명자들은 그들의 이전 작업을 확장시켜 레이저 디스크에 대한 정보 기록이 주 목적인 상황을 다루고 있다. 특히, 본 출원의 출원인은 본 출원의 발명자들과 동일한 발명자들이 이전에 출원한 수개의 관련 특허 출원에서 논증한 신호 처리 기법들에 기초한 기록 시스템을 설명한다.
본 발명의 더욱 완전한 이해를 위해, 도 1을 참조하기로 한다. 도 1에는 본 발명이 동작을 설명하는데 이용될 수 있는 장치가 개략적으로 도시된다. 특히, 도 1에서, 다이오드 주입 레이저(diode injection laser)(10)는 레이저 광이 교차 섬유(crossed fiber)(80)를 통과하도록 배향되며, 교차 섬유(80)는 레이저 광의 불균일한 발산을 수정하여 렌즈(100) 내로 도입되게 한다. 교차 섬유(80)는 레이저 광을 원형화하여 양방향에서의 발산이 균등하게 되도록 한다. 렌즈(100)의 물리적 위치 설정은 함수 발생기(60)로부터의 적정한 디더링 신호가 제공되는 음성 코일(20)에 의해서 제어된다. 또한, 이 디더링 신호는 적정한 DC 오프셋 제어 레벨을 포함한다. 렌즈(100)로부터의 광은 광 디스크 또는 CD 타겟(target)(30) 상으로 배향되며, 광 디스크(30)로부터 반사되는 광은 렌즈(100) 및 다이오드 주입 레이저(10)를 통해 광검출기(40)로 배향된다. 광검출기(40)로부터의 전기 신호는 직접 이용할 수도 있는 것이다. 이와는 달리, 본 발명자들의 관찰에 의하면, 다이오드 주입 레이저(10)를 통과한 구동 전류가 실제로 타겟으로부터 복귀하는 광에 의해서 변조된다. 따라서, 전원(70)의 전류 경로에 저항(R)(90)을 제공하되 교류 출력 신호를 제공하는 차동 증폭기(50)에 저항(R)의 양단을 접속시켜 그 저항(R)의 양단간 전압 강하와 동일한 신호를 추출할 수 있다. 이 신호를 적정한 기간τ(㎳)에 걸쳐 적분하는 것에 의해, 결과 신호(이 신호도 R로서 언급되나 저항(R)과 혼돈해서는 안된다.)를 출력할 수 있는데, 이 결과 신호는 특정 레이저의 최적 포커싱을 위해 렌즈의 위치를 재설정해야만 하는 크기에 비례한다.
본 발명의 동작에 대한 이해를 위해서는, 도 1을 레이저 광원으로부터의 광이 통과하는 렌즈 또는 다른 광학 요소 상의 디더링 동작에 대한 일반적인 개략 설명으로서 이해해야 할 것이다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 레이저 광원은 반도체 레이저 다이오드를 포함한다. 또한, 본 발명의 목적상, 디더링 기능은 레이저 광을 다음과 같이 즉 (1)정보 매체 타겟 쪽으로 또한 그로부터 멀어지는 방향으로 또는 (2)기본적으로 도 1 타겟(30)의 반경 방향인 대체적으로(국부적으로) 평행한 기준 트랙들을 가로지르는 전후 방향으로 진동 방식에 의해 이동시키는 것으로서 생각할 수 있다. 이 진동 방식의 이동 또는 디더링은 상술한 이전 출원에 개시된 바와 같은 다양한 방식으로 분석될 수 있는 특정 신호 S×I를 생성한다. 특히 주목해야 할 것은 신호 S×I의 분석에 의해 레이저 광원의 위치 설정 및 제어에 관한 매우 중요한 정보를 생성할 수 있다는 것이다.
본 발명이 특히 레이저 기록 동작에 대해 여러 다른 방식으로 유용하게 될 수 있게 하는 것은 위치 제어의 정밀도에 있다. 특히, 본 발명의 한가지 관점에 따르면, 타겟 매체 쪽으로 또한 그로부터 멀어지는 방향의 레이저 광 디더링은 각종 깊이의 매체 즉 선택가능한 층들 내에서 레이저 광의 정밀한 초점 제어를 위한 메카니즘을 제공한다. 다층 매체에 대하여, 본 발명은 그의 초점 제어가 정밀하기 때문에 디스크의 각종 층 내에서 레이저 스폿의 초점을 정확하게 결정하기 위한 메카니즘을 제공한다. 이에 따라, 다층 디스크의 판독 및 기록 동작이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 본 발명에 의해 수행되는 신호 분석의 정밀한 특성 덕분에 반경 방향의 위치 제어에 관한 정보가 제공된다. 이는 디스크 또는 다른 매체 상에 저장된 정보가 다수의 대체적으로 평행한 트랙 내에 배치되는 상황에서 특히 유용하다(본 발명의 목적상, 트랙들이 나선형으로 곡선화되거나 동심원들로서 배치되는 경우일 지라도 평행한 것으로서 간주한다(평행성은 국부적인 현상임). 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 그들 트랙은 단일의 동심 나선 내에 배치된다. 디스크 저장 매체에 대한 다른 구성에서는 정보 및 기준 트랙들을 선택된 반경의 동심원 트랙들 상에 배치된다. 실제에 있어서, 패턴은 기본적으로 임의적이다. 다수의 나선 트랙은 또한 이용가능하다. 본 발명에 의하면, 또한 매체의 여러 다른 층이 여러 다른 트랙 패턴을 가질 수 있게 된다. 구체적으로 말해서, 한 개의 층은 나선으로서 배치될 수 있고 다른 층은 동심원들로서 구성될 수도 있다. 원하는 경우, 매체 내의 각 층에 그 자신의 기준 데이터 마크를 제공하여 디스크 (또는 다른 형상의) 저장 매체의 어떠한 부분도 (반경 방향 및 각도 방향으로) 표면의 완전한 맵핑을 통해 용이하게 액세스될 수 있게 한다. 기준 데이터는 위치적인 것이므로 디스크의 여러 층 상에 있는 정보가 서로 동기적으로 액세스되게 한다.
후술하는 바와 같이, 본 발명의 신호 처리 양상은 레이저의 정밀한 제어를 가능케 하므로 (필요하거나 원한다면) 적정한 초점면 내의 위치 설정 및 알려진 반경 방향 위치에의 위치 설정을 가능케 할 수도 있다. 바람스러운 고밀도로 정보를기록하기 위해서는 그같은 정밀도가 기본적이다.
상술한 이전 출원은 주로 디스크로부터의 정보 판독에 관한 것이나, 디스크에 대한 정보 기록을 위해서는 훨씬 더 정밀한 제어 메카니즘이 필요함을 알 것이다. 또한, 당업자라면 충분히 이해할 수 있듯이, 기록 및 판독에 이용되는 메카니즘은 정보 저장 매체 상에 상당히 고밀도로 비트 패턴이 구성될 수 있게 한다. 본 발명에서, 신호 처리 양상에 입각한 제어의 정밀도는 민감한 매체 상에 극히 고밀도로 정보가 기록될 수 있게 하는 필수적인 제어도를 가진 전체 시스템을 제공한다.
디스크에 정보를 기록하기 위한 시스템을 구성하려는 경우, 그 시스템은 정보를 디스크에 기록할 수 있을 정도로 충분히 간단하지 않고 데이터 검색을 위한 위치들에 정보를 기록하는 것이 극히 중요하다는 것을 금방 알게 될 것이다. 또한, 본 명세서에서 설명하는 신호 처리 방법과 관련된 제어의 정밀도는 필요한 정도의 정밀 기록 제어를 제공하는데, 이같은 제어는 이후의 적정 시점에서 기록 매체로부터 신뢰성있게 검색할 수 있게 하는 필요한 목적을 성취하기에 충분하다. 또한, 본 명세서에서 설명하는 방법 및 장치는 레이저 기록원의 성능을 감시하고 또한 매체 자체의 품질을 감시하기 위한 능력을 또한 제공한다.
본 발명의 기록 및 판독 목적을 또한 성취하기 위해서, 선택된 레이저 광 반사를 위한 반사도가 서로 다른 반사 트랙들이 이미 존재하는 기록 매체를 이용한다. (본 명세서에는 반사도를 다르게 하는 것이 바람직하나, 주목해야 할 것은 광학적 특성이 다른 어떤 것도 이용할 수 있다는 것이다.) 이들 트랙은 매체로부터정보를 판독하고 매체에 정보를 기록하기 위한 레이저 광원의 위치를 설정하는 근거로서 이용된다. 따라서, 특허청구범위에 기재된 발명의 제 1 관점으로서, 본 발명의 목적상 적정한 트랙을 갖는 디스크 매체 및 이를 구성하기 위한 방법을 설명한다. 특히 주목할 것은 본 발명의 구성은 그들 특정 디스크의 능력을 충분히 이용한다는 것이다. 이들 디스크는 또한 특히 가격 및 제조의 용이성을 고려해서 구성했다. 또한, 본 발명과 관련된 디스크 기록 매체의 구조는 디스크의 어떤 특정 층에 기록될 수도 있는 정보 밀도가 가능한 최대로 극대화되도록 구성했다. 또한, 특히 주목해야 할 것은 본 명세서에서 설명한 제조 방법이 단층 기록 매체의 구성에 유용할 뿐만 아니라 다층 매체의 구성에도 유용하다는 것이다.
본 발명과 함께 사용할 수 있는 기록가능 매체를 구성하는데 관련된 프로세스를 완전히 이해하기 위해서, 도 2a-2g를 참조한다. 이들 도면은 본 발명에 유용한 단층의 기록가능 매체를 구성하는 각종 단계들(30a-30g)을 도시한다.
도 2a-2g에 도시된 프로세스를 시작함에 있어서, 주목되는 것은 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin)와 같은 충분한 강성의 중합성 재료(sufficiently rigid polymeric material)를 포함하는 도 2a의 디스크 기판(30a)으로부터 시작한다는 것이다. 특히 주목해야 하는 것은 본 발명에 따른 기록가능 매체의 제조 시에 출발 재료로서 사용되는 기판 재료가 반듯이 광학적으로 평탄한 재료를 포함해야 할 필요는 없다는 것이다. 이같은 장점은 매설된 트랙을 제공하여 고의적으로 어떤 결함부를 만들어야 한다는 사실에 기인하는 것으로, 이러한 결함부는 초기의 출발 기판이 본질적으로 광학적으로 평탄한 재료가 아니기 때문에 발생할 수도 있다. 따라서, 이는 분명 본 발명의 시스템을 사용하는 장치에 대해 비용면에서 상당한 이점을 제공한다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 도 2a의 기판(30a)을 포지티브 포토레지스트(positive photoresist)(33)로 도포한다. 이같은 도포는 바람직한 스핀 코팅(spin coating)을 비롯한 다수의 잘 알려진 방법들에 의해 용이하게 수행된다.
일단 초기의 기판(31)에 포토레지스트(33)를 도포한 후에는, 포토레지스트 재료를 양호한 실시예의 경우 나선형 패턴을 포함하는 마스크를 통해 노출시킨다. 본 발명의 양호한 실시예에서는 나선형 구조를 가진 트랙을 이용하지만, 동심적으로 배치된 원들 또는 다수의 (즉, 중간삽입형(interleaved)) 나선들을 포함하는 어떤 편리한 트랙 패턴들도 이용할 수 있다. 실제에 있어서, 주목되는 것은 포토레지스트(33)의 노출시에 도 2c에서 볼 수 있는 패턴을 형성하는데 이용되는 마스크가 양호하게는 자립식(freestanding) 마스크가 아니라 전형적으로 석영(quartz)과 같은 별도의 강성 투명 재료 상에 실장되는 구조라는 것이다.
도 2c는 원하는 마스크를 통해 포토레지스트(33)를 노출시키고 현상할 때에 결과적으로 제공되는 구조(30c)를 도시한 것으로서, 결과적인 포트레지스트 패턴(33)은 실제적으로 (포토그래픽적인 면에서) 원하는 트랙 패턴의 네거티브 구조이다.
주목되는 것은 금속 층(34')이 구조(30c) 상에 도포된다는 것이다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 이 금속 층은 약 150Å 내지 200Å 두께의 알루미늄을 포함한다는 것이다. 특히 주목되는 것은 알루미늄이 저가이면서도 효율적이기 때문에 양호한 재료이기는 하지만, 금 또는 반사성 폴리머(polymer)와 같은 다른 재료들도 사용될 수 있다는 것이다. 이와 관련해서, 주목되는 것은 층(34')에 대해 기본적으로 바람직스러운 특성은 최종 제품 형태에서 그 층이 기판 재료의 나머지 부분이 광을 반사하는 방식과는 다른 방식으로 광을 반사하는 층을 제공한다는 것이다. 따라서, 본 발명은 여러 다른 반사도를 나타내는 재료들을 이용한다는 면에서 매우 바람직스럽다. 이같이 반사도가 다른 덕분에, 유용한 위치 설정 정보를 추출해 낼 수 있는 신호들이 생성된다. 층(34)의 다른 필수적인 특성은 침적시 그 층이 기판(30)에 고착되며 또한 포토레지스트 제거시 포토레지스트 제거를 방해하지 않는다는 것이다. 또한, 상술한 바와 같이, 반사도가 아닌 다른 특성들을 이용할 수도 있다.
포토레지스트 제거 결과 즉 도 2e에 기판으로 도시한 구조(30e)는 포토레지스트 제거 프로세스에서 습식 화학 에칭(wet chemical etch)을 수행한 결과를 도시한다. 전형적으로, 포토레지스트 재료는 습식 화학 에칭을 수행한 후에 어떤 잔류물의 제거를 위한 세척 프로세스(cleaning process)를 수행함으로써 제거한다. 이제, 도 2d도에서 패터닝된 포토레지스트 층(33)에 부착된 것으로서 도시한 침적된 반사층(34)을 하부 포토레지스트와 함께 그 부착이 행해진 위치에서 제거한다. 주목해야 하는 것은 도 2a-2e에 도시한 단계들이 대량 포토리소그래픽 생산 기법(mass photolithographic production technique)에 용이하게 적용될 수 있는 단계들이라는 것이다. 대량 생산에 이용가능한 이 기법 및 이후의 기법들은 상호 협동적으로 작동하여 생산 단가를 낮춤과 동시에 생산 속도에 악영향을 끼치지 않는다.그 다음, 반투명 층(35)을 구조(30e)에 도포하는 도 2f에 도시한 프로세스 단계를 참조한다. 층(35)은 양호하게는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 등가물과 같은 층을 포함한다. 본 발명의 양호한 실시예들에서, 이 재료를 구조(30e) 상에 스핀 코팅한다. 이 경우 광학적 평면화 스텝을 수행할 수도 있다는 사실에 주목한다.
또한, 주목되는 것은 도 2f에 도시한 구조(30f)는 다층 구조를 원할 경우에 또다른 층들의 부착을 위한 출발점이라는 점에서 중요하다는 것이다. 이들 후속 층은 매설된 트랙 재료(34)를 포함할 수도 있고 또는 포함하지 않을 수도 있다. 트랙들을 후속 층들에 매설할 경우, 그들 트랙을 하부 층들의 재료와 다른 재료로 만들 수도 있고 특히 그들 트랙을 다른 광학적 투과율 특성을 갖게 하거나 완전히 다른 광학적 특성을 갖게 할 수도 있다는 것이다.
또한, 주목되는 것은 도 2a-2g에 도시한 매설된 트랙 제조를 위한 프로세스가 다른 층들에 다른 정보 포맷들을 제공하는 것과 완전히 호환가능하다는 것이다. 이들 포맷은 CD-ROM 포맷 및 DVD 포맷을 포함한다.
단층 구조를 이용하던지 또는 다층 구조를 이용하던지 간에, 최종 층은 바람직하게는 층(36)을 포함하는데, 이 층은 바람직하게는 알루미늄 층을 포함하며, 이 알루미늄 층은 반사도를 달리 하고 로고(logo)를 인쇄하는 등의 용도를 위해 대략 50Å의 두께를 가진다. 이 층은 바람직하게는 플래쉬(flash) 코팅에 의해 코팅한다. 따라서, 결과의 단층 기록 매체는 도 2g에 구조(30g)로서 도시된다.
본 발명에서 주목해야 할 것은 층(35)이 정보 저장 영역을 제공하는 목적으로 이용되는 폴리메틸메타크릴레이트 층 또는 그의 등가물이라는 것이다. 특히, 이들 영역은 트랙(34)들 간에 위치한다.
또한, 포토리틱(photolithic) 분야의 기술자라면 알 수 있듯이, 상술한 프로세스는 도 2g에 도시한 구조를 제조하는데 이용될 수도 있는 여러 다른 프로세스들 중의 설명 예에 불과하다. 특히, 주목되는 것은 상술한 프로세스가 네거티브 포토 마스크를 이용한다는 것이다. 다른 방법 및 프로세스들은 (포토그래픽 면에서) 포지티브 마스크를 용이하게 이용할 수도 있다. 선택적 제거가 아니라 선택적 부착에 근거한 프로세스들도 또한 이용가능하다.
또한 주목되는 것은 도 2a-2g에서는 원하는 기록가능 매체의 대표적인 단면들을 각종 단계에서 도시했지만, 치수적인 면에서, 이들 도면은 정확한 축척 비율로 도시한 것이 아니라는 것이다. 그럼에도 불구하고, 상술한 바와 같이 대표적인 상대적 층 높이들을 도시한다.
다층 디스크를 제조하는 상황에 대한 이해를 위해 도 3을 참조한다. 도 2f에 도시한 단계에서 설명한 바와 같이, 기판을 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 기록가능 재료 층으로 다시 코팅하고 이같은 코팅을 원하는 만큼의 또는 실시가능한 만큼의 층들에 대해 반복한다. 예를 들어, 3-층 매체를 도 3에 도시한다. 이 단면도에서, 기록가능 층(35a, 35b, 35c)을 볼 수 있다. 또한, 주목되는 것은 그들 층의 각각이 논리적으로 트랙(34)과 관계가 있다는 것이다. 이들 트랙은 도 3에도시한 전체적인 물리적 구조의 크기에 대한 기준으로 된다. 특히, 구체적으로 주목해야 할 것은 3개 기록가능 층들의 각각이 제 1 층(층(35a))의 트랙과 관계가 있다는 것이다. 따라서, 기록 및 판독 제어를 위해 제공되는 트랙은 디스크의 전체 크기에 대한 기준 구조로서 이용가능하다. 이 특징은 특히 3-차원 크기의 홀로그램(hologram)을 본 발명과 관련하여 이용하는 상황에 대한 이해를 위해 중요하다. 따라서, 주목되는 것은 본 발명의 정밀 트랙킹 양상을 이용하는 것이 홀로그래픽 저장 및 홀로그래픽 저장 매체를 이용하는 것과 완전히 일치한다는 것이다. 도 3에 도시한 3개의 모든 층이 동일 세트의 트랙(34)과 관계가 있다는 사실은 그들 모든 층내의 정보를 단일 기준을 사용하여 기록하거나 판독할 수도 있다는 것을 의미한다. 이것은 각종 층들간의 데이터 동기화 및 저장이 용이하게 구현된다는 점에서 특히 유리하다. 따라서, 본 발명의 구조 특히 도 3에 도시한 구조에서는, 다층 내에 나타나는 데이터를 논리적으로 연결하는 것이 훨씬 용이하게 된다. 예를 들어, 여러 층들 내에 저장된 정보가 여러 언어 정보의 오디오 부분을 나타내는 경우, 그들 층의 각각이 공통 세트의 트랙과 관계가 있기 때문에 그 정보의 각종 양상들간의 동기화를 유지시키는 것이 아주 용이하다는 것을 쉽게 알 수 있다.
그러나, 주목되는 것은 본 발명이 다층 내의 반사 트랙(34)을 또한 이용할 수도 있다는 것이다. 이러한 구조를 도 4에 도시했는데, 그 구조는 디스크 플래터의 양면에 대한 기록 및/또는 판독을 원하는 상황에서 특히 유용하다. 이들 중요 특징에 대해서는 도 18 및 19를 참조하여 더욱 상세히 후술하겠다. 그러나, 이 경우, 특히 주목해야 할 것은 도 4에 도시한 구조가 디스크의 양면으로부터의 동시적판독을 행하거나 한면에 대한 기록 및 다른 면에 판독을 행하고자 하는 상황에서 특히 적당하다는 것이다. 그 구조는 또한 서로 다른 면들 상의 데이터를 상호연결하지 않거나 관련시키지 않는 상황 및/또는 주어진 순간의 시점에서 전달되는 최대 양의 데이터를 제공하고자 하는 상황에서 특히 바람직하다. 도 4에 도시한 구조의 구성은 도 3에 도시한 구조의 구성과 동일한 방식으로 진행되며, 단지 다른 것은 제 2 정보 보유 층의 부착 전에 포토레지스트 층을 도포, 노출 및 현상하고, 그 포토레지스트 층을 도 4의 트랙(34a) 및 (별도의) 트랙(34b)으로서 사용하기 위해 알루미늄과 같은 적합한 반사 재료의 부착 후에 제거한다는 것이다.
이제 도 5a에 도시한 본 발명의 양상을 참조한다. 특히, 도 5a는 본 발명과 일치시켜 구성한 기록 매체의 평면도이다. 그러나, 주목되는 것은 도시한 나선 트랙의 수(한개) 및 나선 트랙들간의 거리를 단지 설명 목적으로 이용한다는 것이다. 실제에 있어서는, 인치(inch) 반경 당 수천개의 트랙이 존재하며, 이들 트랙은 도시한 것보다 훨씬 밀접하게 배치된다. 그러나, 이와 관련해서, 도 5a는 단지 설명 목적으로 이용된다.
도 5a의 가장 중요한 양상을 먼저 설명한다. 특히, 주목되는 것은 기록가능 매체 디스크(30) 내에 (바람직하게는 나선형의) 트랙(34)이 매설된다는 것이다. 이들 트랙의 에지들을 가로질러서는 레이저 광이 주기적인 진동 방식으로 이동하여 본 발명의 원하는 트랙킹의 한가지 형태를 제공한다. 주파수 체배 및 그와 관련된 신호 처리 양상 예를 들어 특정한 디지털 신호 처리 양상을 이용하여 판독 및 기록 동작에 대해 원하는 정도의 레이저 비임 위치 제어를 얻는다. 그러나, 주목되는것은 기록 동작이 본 출원에서의 (물론 다른 것을 배제하는 것은 아니지만) 주요 관심사라는 것이다.
도 5a로부터 알 수 있는 중요한 양상들 중의 하나는 트랙(34)의 외측 에지를 따라 다수의 전형적인 레이저 스폿 초점 위치(38)가 배치된다는 것이다. 주목되는 것은 나선 트랙 패턴을 이용하면 연속적인 에지 추종이 가능하게 된다는 것이다. 에지 추종은 외측 정합 마크(outer registration mark)(37)에서 시작하여 디스크(30)의 나선 개구(41)로부터 어느 정도의 거리를 두고 이격된 디스크의 중심 영역까지의 모든 경로에 걸쳐 지속된다. 도 5b에 도시한 바와 같이, 정합 마크(37')는 수개의 트랙에 걸쳐 연장하는데, 실제에 있어서는 모든 트랙에 걸쳐 연장하여 각도 또는 α- 방향에서의 위치 결정을 위한 기준을 제공한다.
트랙의 외측 에지에 따른 레이저 광 스폿의 트랙킹은 본 발명과 트랙 추종 방법을 이용할 수도 있는 어떤 다른 예시적인 시스템 간의 차이를 완전히 이해하는데 중요하다. 이들 다른 방법 중의 어떤 것들에서는, 트랙킹을 구현함에 있어, 국부적으로 평행한 트랙들 간의 위치에 레이저 스폿이 확실하게 유지되도록 하므로, 스폿 자체가 트랙들 사이에 있는 다수의 위치들 중의 어떤 위치에 존재할 수도 있다.
그럼에도 불구하고, 본 발명의 중요한 특징은 트랙 에지 추종을 특수한 방법으로 이용한다는 것이다. 본 발명은 양호한 정밀도 및 레이저 스폿 위치 제어를 제공하기 위해 트랙 에지 추종만을 이용할 뿐만 아니라 연속적인 방식도 이용한다. 따라서, 본 발명에서는, 정보를 디스크에 기록할 때 저장되는 정보의 위치 설정이아주 정확하게 되도록 처음부터 끝까지 연속적인 방식으로 기록할 수도 있다.
또한 후술하는 바로부터 알 수 있듯이, 본 발명에서 이용하는 에지 추종 기법은 우수한 결과를 나타낼 뿐만 아니라, 실제로 트랙(34)과 평행한 다수의 나선 정보 트랙에 다수 정보 트랙이 기록되고 그로부터 판독될 수 있게 하는 디지털 신호 처리 방법과 조합된다. 특히, 본 발명에서는 적어도 4개의 개별 정보 트랙을 트랙 에지들 간에 제공할 수도 있다. 그러나, 본 발명은 판독 또는 기록을 위한 레이저 스폿의 위치를 식별하기 위한 정확하고도 정밀한 수단을 제공하여 본원에서 제공하는 바와 같은 기준 트랙들(34) 사이에 놓인 적절한 수의 정보 트랙에 정보가 기록되게 한다. 이러한 본 발명의 양상은 정보 저장 밀도의 레벨이 증대될 수 있게 하며 또한 저장 정보의 기록 및 검색이 더욱 정밀하고도 정확하게 이루어지도록 한다.
주목되는 것은 본 발명의 여러 가지 장점은 본 발명자들이 기준 트랙 에지를 가로지르는 레이저 광 신호의 디더링과 관련된 어떤 신호 처리 속성을 이용한다는 사실에 기인한다는 것이다. 특히, 결과의 출력 신호에 대한 본 발명자들의 분석에 의하면, 레이저 스폿의 초점이 특정 트랙 에지 상에 위치되는 때를 결정할 수 있을 뿐만 아니라 동일한 기본적인 신호 처리 방법을 이용하여 트랙 에지를 참조해서 스폿을 배치시킬 정확한 거리를 결정할 수 있는 메카니즘이 제공된다. 또한, 본 발명에서 이용하는 방법에 의해 생성되는 신호들에 대한 분석에 의하면, 레이저 스폿의 초점이 트랙의 어떤 사이드 상에 위치되는 지를 사용자가 결정할 수 있게 하는 특정 정보가 발생된다. 즉, 본 발명의 시스템은 레이저 스폿의 초점이 어떤 주어진 트랙의 내측 에지 또는 외측 에지 상에 위치되는 지의 여부를 용이하게 결정할 수 있다. 또한, 본 발명을 사용하면, 본 발명의 회로, 장치 및 방법에 의해 레이저 광의 초점이 위치되는 에지로부터 정확하게 얼마만큼 떨어져 있는 가를 결정하는 것도 가능하게 된다. 따라서, 레이저 초점 스폿 위치 설정에 대한 선례가 없는 제어도가 제공된다. 또한, 상술한 바와 같이, 이러한 특징은 레이저 스폿이 뱅-뱅(bang-bang) 제어 시스템 방식으로 트랙마다 드리프트되는 다른 시스템들과 대조적이다. 이들 다른 시스템은 단지 레이저 스폿이 트랙들 간의 어느 위치에 있게 할 뿐이다. 이 방법은 어떤 트랙간 갭(inter-track gap)이 층마다 단지 하나의 정보 트랙 밖에 포함할 수 없기 때문에 특히 최적의 정보 저장 밀도를 제공한다는 면에서 분명 단점을 갖는다.
따라서, 상술한 이유로부터, 트랙(34)의 외측에 있는 것으로 도시된 디스크(30) 상의 지점(38)에 레이저 광의 초점이 위치하는 가를 관찰하는 것은 중요하다. 즉, 연속적인 에지 추종을 설명하기 위해, 레이저 광의 스폿들을 트랙(34)의 외측 에지 상에 위치하는 것으로서 도시했다. 주목해야 하는 것은 스핀들(spindle) 개구(41)를, 도 5a에는 도시했으나, 도 2a-2g, 3 또는 4에는 이들 도면이 스핀들 개구(41)를 포함하지 않고/않거나 포함하지 않을 수도 있는 디스크(30)의 전형적인 단면 영역들만을 도시한다는 간단한 이유에서 도시하지 않았다는 것이다. (주목되는 것은 도 5a에 도시한 “스폿”이 단지 예시적인 것일 뿐으로서, 이것이 레이저가 반듯이 펄스형(pulsed)이거나 스폿 사이즈가 정확한 축척 비율로 작도된 것임을 의미하는 것은 아니다.)
그러나, 본 발명의 스케일 및 동작은 도 6을 참조하면 더욱 잘 이해될 수도 있다. 도 6은 도 5a에 거시적인 스케일로 도시한 상황의 확대도이다. 특히, 도 6은 본 발명에서 정보 저장을 위한 능력의 확장이라는 면에서 본 발명의 간격(spacing) 양상들 중의 몇 개를 도시한다. 도 6은 나선 트랙(34)의 두 개의 인접한 부분들을 포함하는 디스크(30)의 한 영역을 도시한다. 이들 나선 트랙 부분들이 디스크(30)의 원주 방향으로 만곡된 방식으로 연장하지만, 국부적으로 미시적인 면에서 볼 때 트랙(34)은 만곡된 부분도 대체로 평행하다. 본 발명에서, 트랙의 실제 트랙들 간의 간격 및 광학적 스폿(38)의 크기는 시스템 설계 조건, 트래드-오프(trade-off) 및 원하는 디스크 포맷 즉 CD-ROM, DVD 등에 따라 달라진다.
특히, 주목해야 할 것은 트랙(34)의 폭을 X로 한 경우 폭이 약 2X 내지 4X인 트랙간 간격을 이용할 수 있다는 것이다. 이 간격은 2 내지 4개의 정보 트랙이 기록가능 매체의 상호 인접한 트랙 위치들 사이에 기록될 수 있게 한다. 이것은 다른 시스템들에서 이용할 수도 있는 단일 정보 트랙과 상당히 대조적인 것이다.
본원에 참고로 인용되는 이전 출원으로 입증된 사항들 중의 하나는 본 발명의 시스템 및 방법은 원하는 트랙의 에지를 추종할 수 있게 할 뿐만 아니라 그 트랙 에지에 대한 각종 위치에 레이저 광의 스폿을 위치할 수 있게 한다. 이들 양상을 도 7, 8, 9a 및 9b에 특히 도시했다. 특히, 도 9a 및 9b는 본 발명과 관련된 단일 처리 양상들 중의 몇가지를 도시한다. 그러나, 도 7 및 8은 본 발명의 추종 방법이 어떤 식으로 트랙(34)들 간에 4개의 정보 트랙을 기록하는 지를 더욱 구체적으로 도시한다.
예를 들어, 도 7에서 볼 수 있듯이, 트랙킹 스폿(38a)은 트랙(34')의 “좌측 에지”를 트랙킹한다. 이같은 트랙킹은 정보 기록 또는 판독 스폿(39a)이 트랙킹 스폿(38a)의 좌측으로부터 약 3.5X 거리에 위치될 수 있게 한다. 레이저 비임 스폿(39a)은 여러 다른 기간에 걸친 적당한 판독 또는 기록을 위해 사용될 수 있다. 레이저 스폿(38a)와 (39a) 사이의 간격을 물리적으로 연결하는 것에 의해, 트랙(34')의 우측 에지로부터 약 X/2 정도 이격된 거리에 정보 트랙을 기록할 수도 있다. 트랙킹 스폿(38a)을 우측으로 약간 이동시켜 그 스폿이 트랙(34')의 좌측 에지의 안쪽을 따라 트랙킹하도록 함으로써, 레이저 스폿(39b)으로 정보 트랙을 기록할 수도 있다. 이와 관련해서, 레이저 스폿(38)이 트랙(34')의 어느 사이드를 트랙킹하는 가를 결정하기 위한 메카니즘을 본 발명의 시스템 및 방법이 제공한다는 것을 이해하는 것이 특히 중요하다. 상기한 바와 유사하게 레이저 스폿(38b)을 레이저 스폿(38c)으로서 도시한 위치로 이동시키는 것에 의해, 스폿(39c) 바로 밑에 정보 트랙을 기록할 수 있다. 다시, 주목되는 것은 트랙(34')의 좌측 또는 우측 에지를 따라 트랙킹하는 것에 의해, 각각의 모든 반사 기준 트랙(34)들 간에 최대 4개의 정보 트랙을 기록할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 본 발명은 트랙 폭과 트랙간 간격의 비가 1:4인 경우에 국한되지는 않는다. 그러나, 도 7은 그럼에도 불구하고 본 발명에 의해 구현되는 정보 저장 밀도의 전형적인 이득을 나타낸다. 특히, 상술한 바와 같이, 본 발명은 후속 트랙의 특정 에지의 명확한 표시 뿐만 아니라 트랙킹 스폿과 에지 간의 거리의 정확한 표시를 제공한다. 따라서, 정보 저장 밀도는 포커싱될 수도 있는 레이저 스폿의 크기에 의해서만 의미있는 방식으로 제한된다. 그러나, 심지어는 여기서, 기록가능 매체 쪽으로의 또한 그로부터 멀어지는 디더링을 허용하는 본 발명의 포커싱 양상은 디스크의 어떤 선택된 또는 원하는 층에서 나타나는 바와 같이 레이저 초점 스폿이 더욱 정확하게 제어되게 한다. 따라서, 도 7에 도시한 4X의 트랙간 간격은 단지 예시적인 것이며, 5X, 6X 및 그이상의 간격이 본 발명에 의해 가능하므로 트랙/인치 또는 정보 비트/단위 면적의 더욱 큰 기록 밀도가 제공된다. (도 7에서는 트랙(34', 34')을 편의상 또한 용이한 이해를 위해 직선으로 도시했다.)
도 8을 참조하면 알 수 있듯이, 도 8에는 본 발명의 또다른 양상 즉 정보 판독 및 기록 스폿의 좌측에 트랙킹 스폿이 위치한 도 7의 상황과는 대조적으로 정반대의 상황이 도시된다. 특히, 도 8에서는, 판독 및 기록 스폿(39a-39d)이 트랙킹 스폿(38a-38d)의 우측에 위치된다. 또한, 특히 주목되는 것은 기준 트랙(34')와 (34') 간의 정보 트랙 기록을 실제로 도 8에 도시한 안쪽 에지들 즉 기준 트랙(34')의 우측 에지 및 기준 트랙(34')의 좌측 에지를 따라 이동하는 트랙킹 스폿을 참조하는 것만에 의해 결정할 수도 있다는 것이다. 이러한 상황에서, 기준 트랙킹 스폿(38a, 38b)은 기준 트랙(34')의 좌측 에지에 따라 대응 위치들에 위치될 것이다. 트랙킹 스폿과 정보 스폿 간의 이들 관계 중의 어떤 관계도 본 발명의 파라메터, 범주 및 사양 내에 유지되는 상태로 이용될 수 있다.
본 발명의 중요한 양상은 도 9a 및 9b로부터 알 수 있다. 특히, 이들 두 도면은 트랙의 어떤 에지가 추종되고 있는 지를 인지하는데 본 발명을 이용하는 메카니즘을 도시한다. 이것은 더욱 상세히 후술하는 도 13에 도시된 임계치 검출기(81)의 동작을 이해하기 위해서는 기본적인 것이다. 도 9a를 특히 참조하면, 주목되는 것은 도시된 스폿이 트랙의 에지를 가로질러 전후로 디더링되고 있으며 3개 위치(1, 2 및 3) 중의 한 위치에서 디더링 동작 중 나타난다는 것이다. 위치 1 및 위치 3은 트랙 에지에 대해 동일하기 때문에, 반사된 광의 결과적인 세기는 그들 두 위치에서 동일하다. 이것을 되돌아 오는 검출된 신호의 높이들이 도 9a의 우측 부분을 형성하는 그래프에서 동일한 것으로서 도시한다. 반사도가 다르기 때문에, 복귀 광의 세기는 대체적으로 도시한 방식으로 변한다. 복귀 광의 세기는 스폿이 도 9a의 위치 2에 있을 때 최소로 된다. 본 발명의 동작에 있어서, 기록가능 매체(또는 재생 매체)로부터 반사되는 레이저 광 트랙킹 신호는 각종 수단에 의해 전기적 신호로 변환된다. 본 발명의 기본적인 측면을 쉽게 이해하려면, 복귀(즉, 반사된) 레이저 트랙킹 신호가, 광을 여러가지 전기적 신호로 변환하는 광검출기 쪽으로 배향되는 것으로 생각하면 된다. 이 전기적 신호를 도 9a 및 9b의 우측 부분에 도시한다. 그러나, 도 9a에서 특히 주목되는 것은, 도시된 위치들 사이에서의 스폿의 디더링 결과, 최대의 반사도를 생성하는 상황 예를 들어 추종되고 있는 트랙 에지의 경계로부터 완전히 외측에 트랙킹 스폿이 있는 도 9b에서 발생하는 상황이 발생한다는 것이다. 도 9b의 위치 2(점선 원)로 도시한 경우에서, 생성되는 전기적 신호는 피크치 또는 최대치를 나타낸다. 본 발명의 원리에 따르면, 도 9a와 9b에 도시한 신호들 간의 상대 위상차가 어떤 트랙 에지 즉 도 9a의 좌측 에지 또는 도 9b의 우측 에지가 추종되고 있는 지를 결정하는데 이용할 수 있음을 쉽게 알 수 있다. 편의상의 임계치 T1은 도 9a로부터의 신호와 도 9b로부터의 신호 간의 차를 인지하기 위한 메카니즘으로서 용이하게 결정되고 이용된다. 중요한 것은 본 발명을 실시함에 있어 특히 어떤 실시예들의 경우 트랙의 어떤 사이드에 레이저의 초점이 위치되는 가를 결정할 수 있는 것이 매우 바람직하다는 것을 인지하는 것이다. 따라서, 이같은 정보는 초점이 디스크 상의 기준 트랙들을 기준으로 해서 또한 정합 마크(37)와 같은 것들을 비롯한 디스크 상의 다른 일정 기준점들을 기준으로 해서 어디에 위치하는 지를 상대적인 방식으로 또한 절대적인 방식으로 정확하게 결정하기 위해서 중요하다.
다음, 도 10에 도시한 본 발명의 실시예를 참조한다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 어떤 실시예들이 레이저 다이오드 광원을 제 2의 수단 즉 신호 검출기로서 이용하는 것을 인지하는 것이 중요하다. 그러나, 도 10을 구체적으로 참조하면, 주목되는 것은 여기에 도시한 실시예들이 개별적인 광검출기가 제공된 실시예들이라는 것이다. 레이저 광원을 또한 검출기로서 사용하는 본 발명의 실시예들에 대한 설명은 도 17 및 그의 관련 설명이 참조된다. 그러나, 도 10은 구체적으로 그같은 특징을 포함하지 않으므로, 도 10의 실시예에서는, 개별적인 광검출기(68, 69)가 원하는 층에서의 초점 제어를 위한 또한 기준 트랙에 대한 위치 제어를 위한 메카니즘으로서의 기능을 행함을 인지해야 한다.
도 10에 도시한 실시예에서, 레이저 광원(65)은 위치 제어 회로(64)에 의해 두 개의 서로 다른 방향으로 제어된다. 이들 제어 회로는 상술한 바와 같은 것으로서, 본원에 참고로 인용되는 본 발명 이전의 미국 특허 출원 제08/626,302호(출원일: 1996. 4. 1)에서 개시되고 있다. 특히, 기록 매체가 기준 트랙들을 가진 회전 디스크인 상황을 참조하면, 주목되는 것은 위치 제어 회로(64)가 매설된 기준 트랙들의 하나 이상의 에지에 대해 반경 방향으로 레이저 광원(65)을 위치시키는데 사용된다는 것이다. 유사한 방식으로, 층 검출기 필터(62)로부터의 신호는 다층 매체(30)의 특정 층(35a-35c) 내에 레이저(65)로부터 나오는 광의 초점이 위치되게 하기 위한 위치 제어 정보를 제공한다. 초점 제어는 레이저 광원(65)을 매체(30) 쪽으로 또한 그로부터 멀어지는 방향(z-방향)으로 이동시키는 것에 의해 또는 렌즈(72)의 초점을 변화시키는 것에 의해 제공된다.
광원(65)으로부터의 레이저 광은 제 1 비임 분할기(67)로 배향되며, 이 제 1 비임 분할기(67)는 제 1 비임을 렌즈(72) 및 비임 분할기(73)를 통해 매체(30)로 배향시킨다. 초점을 제어하여 특정 층 내에 초점이 놓이도록 하는 것에 대해 상술한 바와 같이, 주파수 ωR의 디더링을 제공하여 렌즈(72) 또는 레이저 광원(65)이 매체(30) 쪽으로 또한 그로부터 효과적으로 이동되도록 한다. 그러나, 주목되는 것은 본 발명의 양호한 실시예들에서는 디더 변조를 바람직하게는 렌즈(72)의 초점 길이를 기계적인 방식으로 제어하는 것에 의해 또는 렌즈(72)의 초점 위치를 매체(30)에 대해 변경시키는 것에 의해 구현한다는 것이다. 이것은 레이저 광원(65)을 이동시켜 구현하는 디더 변조보다 간단한 것으로서 생각된다.
비임 분할기(67)로부터의 제 2 비임은 다른 주파수 ωT로 디더 변조되는(즉진동 방식으로 이동되는) 반사 수단(66) 쪽으로 배향된다. 이 디더 변조는 어떤 편리한 수단에 의해서 예를 들어 거울에 부착된 압전 소자를 사용하는 것에 의해서 또는 전자기계적인 디바이스에 의해서 제공된다. 변조기(61)에 의한 디더링과는 대조적으로, 변조기(74)에 의한 디더링은 예를 들어 매체(30)에서 기준 트랙(34)의 에지를 가로질러 전후로 광의 비임을 이동시켜 기준 비임의 포커싱된 제어를 제공하며, 이 비임은 바람직하게는 도 10에 도시한 바와 같은 렌즈 시스템(71) 쪽으로 배향된다.
도 10의 중요한 양상은 서로 다른 두 주파수 ωR및 ωT에서의 디더링을 이용한다는 사실이다. 주파수 ωR에서의 디더링은 초점 제어를 제공하여 초점이 실제로 매체(30) 내의 원하는 층(단지 하나의 층만이 존재하더라도) 내에 유지되도록 하는데 이용된다. 이와 유사하게, 주파수 ωT에서의 디더링은 회전 디스크 매체에 대한 반경 방향의 위치 제어를 제공하는데 이용된다.
주목되는 것은 본 발명의 바람직한 실시예들이 반도체 레이저 다이오드를 레이저 광원으로서 이용한다는 것이다. 주목되는 것은 이 특정 실시예가 도 10에 도시한 시스템에서는 필요한 것은 아니나 바람직하다는 것이다. 레이저 광원이 광원 및 검출기로서 동작하는 본 발명의 시스템들에서는, 반도체 레이저 다이오드 또는 이와 유사한 광원들을 사용하는 것이 필요하다. 그러나, 레이저 광원을 반도체 레이저 내로 다시 배향시켜야 하는 경우에 발생하는 구동 전류 변동 현상을 이용하는 것이 특별히 바람직하지 않은 때에는 별도의 광검출기를 이용할 수 있다. 이들 상황에 있어서는 광검출기를 그들 상황에서 편리한 유형의 것을 사용할 수도 있다.
원하는 피드백 제어 신호를 분리할 목적으로, 도 10에 도시한 장치는 필터(62, 63)를 이용한다. 이들 필터의 각각은 특정한 제어 디더링 주파수(매체(30) 내에 매설된 기준 트랙에 대해 초점 제어를 위한 ωR및 위치 제어를 위한 ωT)에 중심을 둔 대역 통과 필터로서 구성될 수도 있다. 광검출기(68, 69)로부터의 신호들을 사용하여, 상술한 바에 따라 위치 검출 및 제어를 행한다. 특히, 주목되는 것은 위치 제어를 아날로그 또는 디지털 방식으로 구현한다는 것이다(디지털 방식이 바람직함).
도 11은 도 10에 도시한 장치의 일부를 도시한 것이다. 그러나, 특히 중요한 것은, 도 11은 렌즈(72)의 위치를 조정하거나 렌즈(72)의 초점 길이를 조정하여 렌즈(72)의 중심 축에 평행하게 주행하는 광 비임들의 가장 좁은 초점 위치인 초점 중앙면 위치를 먼저 결정하고 이후에 제어할 수 있음을 도시한다는 것이다. 따라서, 층(35a) 또는 층(35b) 내의 초점 위치가 결정되며 실제로 변형가능한 렌즈 또는 렌즈 위치설정 메카니즘에 의해 제어된다.
도 12는 트랙킹 비임을 기준 트랙(34) 쪽으로 배향시키는데 특별히 사용되는 렌즈 시스템을 도시한다. 다층 디스크에서는 광 비임이 디스크의 수개의 층을 통과케 하여 트랙킹 마크를 판독하는 것이 필요하다. 본 발명은 비임을 보다 긴 거리에 걸쳐 시준시킴으로써 그 비임이 서보 층에 이를 수 있게 하는 복합 렌즈를 이용한다. 단일 렌즈는 광을 데이터 층에 전달한다. 복합 렌즈는 트랙킹 비임이 디스크 내에 너무 빨리 전달되지 않게 한다.
다음, 도 13에 도시한 특정 회로에 대해 고려한다. 이와 관련해서, 도 13에 도시한 회로의 기능은 도 9a 및 9b를 고려하면 가장 잘 이해될 걸이다. 도 13에 도시한 회로에 의해서 수행되는 원리적인 동작은 실제로 두가지가 있다. 제 1의 주 기능은 주어진 기준 트랙의 두 사이드 중의 어떤 사이드에 트랙킹 비임의 초점이 위치하는 가를 결정하는 것이다. 특히, 디스크 상의 나선 또는 동심 트랙에 대하여, 비임의 초점은 내측 에지(또는 도 6에 도시한 바와 같은 좌측 트랙 에지) 또는 외측 에지(또는 도 6에 도시한 바와 같은 우측 트랙 에지) 상에 위치한다. 이들 두 상황은 도 9a 및 9b에 제각기 도시된다(특히, 그들 상황간의 차이는 도 9a 및 9b의 좌측 부분에 도시된다.) 도 1에 도시한 바와 같은 신호 S×I는 먼저 임계치 검출기(81)를 통과하며, 이 검출기는 도 9a 및 9b의 우측 부분에 도시한 바와 같은 값 T1을 이용하여 스폿이 내측 또는 외측(좌측 또는 우측) 에지를 따라 트랙킹하는 지의 여부를 결정한다. 기준 트랙들 간에 배치된 단일의 정보 트랙 만에 대한 판독 또는 기록을 행하고자 하는 경우, 임계치 검출기(81)는 기준 신호를 제공하는 것만으로 족할 것이다. 그러나, 도 7 또는 8에 도시한 바와 같이, 기준 트랙들 간에 다수의 정보 트랙을 이용할 수도 있다. 이러한 경우에는, 레이저 스폿의 위치에 관한 더욱 특별한 정보를 알아야만 한다. 이러한 경우에는, 도 9a 및 9b의 우측 부분에 도시된 위치 1, 위치 2 및 위치 3의 특정 신호 값들을 알아야만 한다. 검출기(81)가 도 9a 및 9b에 도시한 바와 같이 임계치 값 T1을 사용하여 신호 S×I의 위상을 기본적으로 결정할 수 있지만, 도 9a 및 9b에 도시한 4개 위치 중의 어떤 위치에 스폿이 위치하는 가를 결정하기 위해서는 특정 신호 세기에 대해 보다 상세한 정보가 필요하다. 이와 관련해서, 또한 특히 주목되는 것은 검출기(81)를 여기에서는 임계치 검출기로서 설명했으나 그 검출기(81)를 도 9a 및 9b에 도시한 신호들이 서로에 대해 제각기 180°의 위상차를 갖는다는 사실을 결정하는 위상차 검출기로서 또한 구현할 수 있다는 것이다. 파형 검출기(82)는 도 9a 및 9b에 도시한 두 파형을 신호 패턴의 수직 DC 시프트에 무관하게 판별하는 기능을 행한다. 파형 검출기(82)로부터의 출력 신호는 업-다운 카운터(83)에 공급된다. 이 카운터는 파형 검출기(82) 및 임계치 검출기(81)에 의해 검출된 레이저 스폿 위치의 변동에 응답한다. 따라서, 트랙킹 비임의 중앙 초점 스폿이 순차적인 기준 트랙들의 에지들을 가로질러 이동하므로, 기본적으로 정보 트랙 어드레스인 2진수를 나타내는 카운터를 제공한다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 이 카운터 값/어드레스는 카운터 로직 블록(84)에 공급되며, 이 카운터 로직 블록은 특정 2진 카운트들을 맵핑하여 반경 방향 위치 표시기 신호를 제공하는 테이블들을 포함한다. 따라서, 매체 상의 각 정보 트랙에는 기준 어드레스가 제공되는데, 이 기준 어드레스에 판독 또는 기록 헤드가 즉시 관련될 수도 있다. 따라서, 도 13에 도시한 회로는 본 발명을 이용하는 시스템들에 중요한 장점들을 제공한다. 특히, 그 회로는 회전가능 디스크와 같은 매체 상에 개별적인 트랙 위치를 어드레싱하기 위한 메카니즘을 제공한다. 특히, 그 회로는 반경 방향의 어드레싱능력을 제공한다. 여기서 설명하는 어드레싱능력의 다른 양상은 α-방향의 어드레싱능력에 관련된다. 이 본 발명의 양상에 대해서 더욱 상세히 후술하겠다. 당장은, 기준 트랙 에지를 가로지르는 트랙킹 스폿의 이동에 의해서 전기 신호 표시가 발생됨을 이해하는 것으로 충분하다. 상기한 전기 신호 표시는 트랙의 어떤 사이드 상에 스폿이 위치하는 가를 설명할 뿐만 아니라 기준 트랙들 간에 위치된 다수 정보 트랙들 중의 하나를 특정하기 위한 목적의 기준 트랙 에지로부터 떨어진 특정 거리의 표시를 제공한다. 여기에서의 설명 목적 상, 설명하는 시스템에서는 기준 트랙들 간에 4개의 정보 트랙이 존재하는 것으로 한다. 이렇게 하면, 두 개의 인접한 기준 트랙 부분들 간에 단지 하나의 정보 트랙만을 이용하는 다른 구성에 비해 기본적으로 4배의 장점이 제공된다.
다음, 도 14에 도시한 대표적인 시스템을 참조한다. 도시한 시스템은 정보를 기록가능한 매체 상에 기록하기 위한 목적으로 제공된다. 특히, 도시한 실시예에서, 레이저 광원은 검출기로서 특별히 이용되지는 않는다. 도시한 실시예에서 광검출기의 역활은 비임 분할기(86)로부터 광을 수신하는 개별 광검출기(84)에 의해 제공되며, 광검출기(84)는 광원(83)으로부터의 레이저 광 출력을 매체(30) 내에 있는 선택층들 상에의 기록을 위한 제 1 비임과 디더링가능 반사 수단(85)에 공급되는 제 2 비임으로 분할된다. 상술한 바와 같이, 반사 수단(85)은 바람직하게는 거울을 구비하는데, 이 거울에는 진동가능한 기계적 요소 예를 들어 압전 디바이스가 부착된다. 이 요소는 기준 트랙(34)의 에지를 가로질러 전후 방향으로 반사되는 트랙킹 비임의 디더링 작용을 제공한다. 기준 트랙(34)은 상술한 바와 같이 바람직하게는 회전가능한 디스크 상에 나선 패턴으로 배치되며, 회전가능한 디스크는정보 저장을 위한 레이저 광의 충돌 작용에 의해 변형될 수 있는 것이다.
특히 주목되는 것은 본 발명의 원리들에 따르면 그러한 매체는 전형적인 CD-ROM 디스크를 포함하며 또한 광자기 디스크와 같은 시스템을 포함한다는 것이다. 원리적으로는 그같은 매체가 반사 특성이 다른 기준 트랙을 포함해야 하고 그 매체 자체가 레이저 광 충돌 동작에 의해 정보를 저장할 수 있어야 한다.
동작에 있어서, 도 14에 도시한 장치는 레이저 구동 전류 결과적으로는 레이저 광원(83)의 출력 전력을 결정하는 레이저 전력 제어 회로(91)에 의한 변조에 의해서 정보를 기록한다. 분명한 것은, 기록 목적 상 비임의 세기가 비교적 커야 한다는 것이다. 전형적으로, 소형 디스크 정보 저장과 연관된 통상적인 동작에 있어서, 기록을 위한 레이저 전력과 판독을 위한 레이저 전력 간의 비는 약 10:1이다. 분명한 것은, 디더링가능한 반사기(85) 쪽으로 배향되는 트랙킹 비임에는 전체 레이저 전력을 공급할 필요가 없다는 것이다. 이와 관련해서, 주목되는 것은, 다양한 크기의 레이저 전력을 여러 방향으로 배향시키는 비임 분할기(86)와 같은 비임 분할기들을 용이하게 이용할 수 있다는 것이다. 트랙킹을 위해서는, 단지 최대 레이저 세기의 몇 퍼센트에 해당하는 신호가 필요할 뿐이다. 그럼에도 불구하고, 도 14에 제공된 특정 구성 때문에, 광검출기(84)는 그에 대응하는 어떤 증폭용, 검출용 또는 조절용의 전기 회로와 함께 적당한 동적 범위를 나타내는 것이 아주 바람직한데, 이는 기록 동작 동안 평균 레벨보다 큰 레벨의 레이저 전력이 비임 분할기(86)를 통해 광검출기(84) 쪽으로 배향되기 때문이다. 반사 수단(85)에는 특정의 알려진 주파수의 디더링이 제공되므로, 광검출기(84)에 의해 분석되는 신호의 정보 내용을 디더링 변조가 반사 수단(85)에 제공되는 주파수인 ωT근방의 스펙트럼 영역에서 고려할 필요가 있을 뿐이다. 상술한 바와 같이, 결과적인 신호 S×I는 도 13에 도시한 바와 같은(또는 본원 명세서에 참고로 인용되는 출원서에서 볼 수 있는 바와 같은) 디더 트랙킹 검출기 회로에 의해서 분석된다. 이 정보는 반경 방향에서 레이저 광원(83)의 위치를 조정하는 레이저 위치 제어 회로(81)에 공급된다. 논제의 명확화, 간명화 및 용이한 이해를 위해서, 도 14에 도시한 시스템이 레이저 초점 제어 회로 대신에 피드백 루프 제어 수단을 갖추고 있는 것으로 도시하지 않았다. 그러나, 이러한 피드백 루프는 도 10 및 17에서 상술한 또한 후술하는 방법에서 설명하는 바와 같다.
도 14에 도시한 장치가 수행하는 기록 동작 동안, 레이저 전력 제어 회로(91)에 제공되는 데이터는 반도체 레이저 다이오드와 같은 디바이스에서의 구동 전류를 변화시키는데 사용된다. 광원(83)으로부터의 변조된 레이저 광은 비임 분할기(86)를 통해 매체(30) 상에 공급되어, 구체적으로 말해서 그 매체에 충돌하여 기록 동작을 일으킨다. 기록 동작은 정밀한 기록을 위한 기준점으로서 사용되는 트랙(34) 상의 기준점으로부터 거리(D) 만큼 이격된 위치에서 일어난다. D 값의 범위는 전형적으로 약 수십 ㎛ 내지 약 1㎜이다.
주목되는 것은 광검출기(84) 및 디더 트랙킹 검출기 회로(82)를 이용하여 반사 수단(85)이 디더링되는 주파수인 ωT근방의 정보 신호들 만을 검출할 수 있기 때문에 도 14에 도시한 장치는 적정한 동작을 수행할 수 있다는 것이다. 따라서,트랙킹 정보를 검출기(84)에 충돌하는 어떤 다른 신호들로부터 선택해내는 것이 매우 용이하다. 또한, 주목되는 것은 도 14에 도시한 실시예는 도 14에 도시한 디바이스의 동작에 관한 한 특히 바람직하고 유용하다는 것이며, 특히 주목되는 것은 도 9a 및 9b와 관련해서 이론적 원리를 설명한 트랙킹 방법이 제공하는 정밀도 때문에 기준 트랙들 간에 다수의 정보 트랙을 고밀도로 기록하는 것이 가능하다는 것이다.
여기서 설명하는 대부분의 실시예에 대해서는, 정보 위치 제어의 정밀도가 판독과 관련된 동작에서 보다 기록과 관련된 동작에서 더욱 더 중요하다는 사실에 주목하는 것이 아주 중요하다. 기록 동작들은 기록 매체에 영구적인 또는 반 영구적인 변화를 일으킨다. 이 정보를 이후에 신뢰성있고 효율적인 방식으로 판독하고자 하는 경우에서 극히 중요한 것은 기록 시스템에 있어서의 기록에 일관성이 있어야 한다는 것이다. 따라서, 이같은 위치 정밀도가 상술한 시스템의 특징으로 작용함을 알 것이다.
다음, 도 15에 도시한 특정 실시예를 참조한다. 이 실시예는 특히 정보 기록을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 도시한 시스템은 레이저 전력 제어 유니트(91)에 입력되는 데이터 비트 열이 디스크(30) 상의 기록가능한 층에 기록될 수 있게 한다. 본 발명의 모든 실시예에서와 같이, 디스크(30)는 기준 및 트랙킹 용도로 사용되는 층(34)을 포함한다. 레이저(83)는 판독 및 기록을 위한 광 신호를 제공한다. 레이저 전력 제어 유니트(91)는 레이저(83)에 대한 구동 전력의 레벨을 판정하여 정보가 디스크 저장 매체로부터 판독되는 지 또는 그 매체에 기록되는 지를 판정한다. 전형적으로, 기록 정보에 대해 바람직한 레벨과 판독 정보에 대해 바람직한 레벨 간의 비는 약 10:1이다. 따라서, 이 레이저 전력 신호의 동적 범위는 광검출기(93, 94)가 수용할 수 있어야 한다.
레이저(83)로부터의 광은 먼저 비임 분할기(86)에 제공되며, 이 비임 분할기는 그 광의 일부분을 비임 분할기(92) 쪽으로 통과시킨다. 레이저 전력의 보다 적은 부분은 반사 수단 또는 거울(85) 쪽으로 배향되며, 거울(85)은 레이저 광을 트랙킹 비임으로부터 기준 트랙(34) 상에 배향시킨다. 이 거울은 도 10에서 거울(66)에 대해 도시한 바와 같은 방식으로 디더링된다. 이 디더링 동작은 본 발명의 트랙킹 원리 따라 이용되며, 실제로 디스크 저장 매체로부터 반사된 광을 거울(85), 분할기 (86) 및 광검출기(94)로 복귀시킨다. 광검출기(94)는 그 결과의 전기 신호를 트랙킹 검출기(95)에 공급한다. 트랙킹 검출기(95)에 대한 적정한 회로는 도 13에 도시된다.
거울(85) 쪽으로 배향되지 않은 레이저(83)로부터의 일부 레이저 광은 비임 분할기(92) 쪽으로 배향된다. 따라서, 방출된 레이저 광은 비임 분할기(92)로부터 기록 매체 내에 있는 층들 중의 특정 층 쪽으로 배향된다. 인에이블 스위치(Enable Switch)(96)에 연결된 판독/기록 제어 신호선에 의해서 제어되는 판독 동작 동안, 레이저 전력은 그의 낮은(판독) 레벨 전력으로 설정되고 스위치(96)는 인에이블링되어 상기한 바와 같이 반사되고 광검출된 신호를 데이터 검출기(97)에 통과시키며 검출기(97)는 출력 신호를 공급한다. 광검출기(93)는 기록 매체의 선택된 층에 사전 기록된 물리적 변화가 야기하는 반사 광의 변화를 감지한다. 기록 동작 동안, 판독/기록 제어 신호선은 인에이블 스위치를 턴 오프(turn off)시킴으로써, 데이터 검출기(97)가 그의 입력에 데이터 신호가 나타난다고 속지 않도록 한다. 동시에, 판독/기록 제어 신호선은, 도시된 바와 같이 간접적으로 인에이블 스위치(96)를 통해 또는 직접적으로 제어 레이저 전력 제어 유니트(91)에 의해, 레이저 전력을 회전 디스크(30) 상에 정보를 기록하는데 적절한 레벨로 증가시킨다. 도 15에 도시한 실시예에서, 판독 및 기록 동작은 동시적으로 수행되는 것이 아니라 서로 시간을 두고 수행된다.
기록을 위해 사용되는 도 15의 시스템에 대한 상기 설명과 관련시켜 이제 도 16을 설명한다. 특히, 도 16은 반도체 레이저 비임의 전력이 반도체 디바이스 구동 전류의 함수라는 사실을 보인다. 특히, 이 도면은 전류 임계치 Icrit를 보이는데, 이 전류 임계치 아래에서는 레이저 동작이 개시되지 않는다. 그러나, 일단 임계치 전류 레벨에 이르면, 레이저 비임의 전력이 전류의 레벨 증가에 따라 대략 선형적으로는 증가된다. 도 16에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 주목되는 것은 반도체 레이저 디바이스의 경시적 변화(aging)에 따라, 도시한 곡선이 우측으로 더욱 전이된다는 것이다. 이것이 의미하는 바는, 전형적인 반도체 레이저 디바이스의 경시적 변화에 따라 레이저 비임 내에 존재하는 전력의 크기가 감소한다는 것이다. 그럼에도 불구하고, 또한 우측으로 전이된 곡선들을 비롯하여 도 16으로부터 알 수 있는 것은 레이저 디바이스의 경시적 변화시 감소된 레이저 전력을 레이저에 공급되는 구동 전류를 증가시킴으로써 보상할 수 있다는 것이다. 이같은 양상의 반도체 레이저 동작은 도 15에 도시한 시스템에서 사용되는 여러 다른 레이저 전력레벨의 이해에 적절하며 또한 본 발명의 정확한 양상 및 트랙킹 사용과 연관해서 수행될 수 있는 어떤 감시 및 보상 기능들의 이해에 적절하다.
도 17은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 것이다. 특히, 도 17에 도시한 실시예는 서로 다른 두 주파수 ωR및 ωT에서의 디더링을 이용한다. 더욱 구체적으로는, 레이저 광원(83)은 비임을 비임 분할기(104)에 공급한다. 이전의 실시예들에서와 같이, 비임의 일부분은 각종 레벨의 기록 매체 내에 있는 정보를 판독하는데 이용되며, 그 비임의 다른 부분 즉 반사 수단(85) 쪽으로 배향되는 부분은 트랙킹 또는 기준 비임으로서 언급되며 도 5a, 5b, 6, 7 및 8에 도시한 바와 같이 기록 매체 내에 있는 기준 층(34) 쪽으로 배향된다. 트랙킹 비임은 주파수 ωT에서 동작하는 디더링 변조기(74)에 의해서 발진 방식으로 전후 방향으로 이동된다. 디더링 변조기(74)는 바람직하게는 압전 디바이스 또는 음성 코일 작동형 진동 디바이스를 포함한다. 결과의 반사된 신호는 비임 분할기(104)에 공급되어 매체로부터의 반사시에 복귀하여 반도체 레이저 광원(83) 쪽으로 배향된다. 특히 주목되는 것은 이 실시예에서 레이저 광원(83)은 상술한 방식으로 광원으로서 또한 검출기로서 동작한다. 도 17에 도시한 실시예는 회전 디스크 매체(30) 상에 정보를 기록 또는 생성하는데 주로 사용된다. 정보 판독 회로는 도시한 바와 같이 기본적으로 기록 동작에 관련된 도 17에 대해서는 도시하지 않았다.
특히 주목되는 사실은 레이저 광원(83)이 또한 복귀 기준 비임에 대한 검출기로서 동작하며 여러 다른 주파수에 중심을 둔 다수의 성분을 가진 신호들을 생성한다. 이들 성분 중의 하나는 주파수 ωT근방에 중심을 두고 있으며, 다른 성분은 주파수 ωR에 중심을 두고 있는 것으로서, 이 다른 성분은 초점 디더링 수단(101)의 동작을 통해 시스템 내로 도입된다. 초점 디더링 수단(101)은 전형적으로 주파수 ωR에서 매체 쪽으로 또한 그 매체로부터 이동하는 렌즈로서 구현되며 또는 그의 주파수 파라메터는 그 주파수에서 변한다. 이들 주파수는 ωT필터 수단(102) 및 ωT필터 수단(103)에 의해 서로로부터 용이하게 분리될 수 있도록 선택된다. 이들 필터로서 적절한 것은 표준 대역 통과 필터, 고역 통과 필터, 저역 통과 필터(또는 이들의 조합)가 바람직하며 능동형 또는 수동형 회로일 수도 있다. 전형적인 동작에서, ωT는 5㎑ 내지 50㎑인 것이 바람직하며, ωR은 0.5㎑ 내지 5㎑인 것이 바람직하다. 두 개의 대역 통과 필터(102, 103)를 이용할 수도 있고, 또한 주파수 범위가 상당히 중복되지 않는 한 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 이용할 수도 있다. 이런 식으로 하여, 두 개의 분리된 위치 신호를 레이저 광원 위치 제어 유니트(81)에 제공한다. 이 광원 위치 제어 유니트(81)는 ωT필터(102)로부터 제공되는 신호의 결과로써 광원(83)의 반경 방향 위치를 설정한다. 이와 마찬가지로, 위치 제어 유니트(81)는 레이저 광원(83)을 매체 쪽으로 또한 그 매체로부터 멀어지게 이동시켜 ωR필터(103)가 제공하는 신호에 의해서 원하는 레벨로 초점을 제어한다. 따라서, 디스크 상에서 레이저 광원(83)의 반경 방향 위치를 설정하기 위한 또한 매체로부터 적당한 거리에 광원을 위치설정하기 위한 긴밀한 제어가 제공됨으로써, 초점은 선택된 층내에 고정된 상태로 유지된다. 분명한 것은 도 17에 도시한 상황에서 위치 제어 유니트(81)는 도 13에 도시한 트랙킹 검출 회로를 포함한다는 것이다. 또한, 도 17에 주목되는 것은 여기에서는 비임 분할기(104)가 프리즘이라는 것으로서, 이러한 디바이스는 본 명세서의 다른 곳에 도시한 표준의 간단한 비임 분할기 대신에 사용된다.
본 발명에서 이용할 수 있는 기록가능 매체를 제조하는 방법에 관해 상술한 설명으로부터 분명한 것은, 그 방법에서는 회전 매체의 양면에 기록가능한 표면의 존재를 가로막는 일이 없다는 것이다. 따라서, 그 디스크의 양면에 대한 판독 및 기록이 가능하게 된다. 이를 위한 조립체를 도 18에 도시한다. 이 도면은 특히 매체의 제 1 면상에 층(35a, 35b)이 존재하고 그 매체의 반대면 상에 층(35c, 35d)이 존재함을 도시한다. 이러한 실시예에서, 상술한 바와 같은 시스템은 매체의 양면 상에 두 개의 레이저가 배치됨으로써 그 매체의 양면에 대한 판독 및 기록이 독립적인 방식으로 동시에 수행될 수 있는 이중 또는 병행 방식으로(in duplicate or in parallel) 이용된다. 그럼에도 불구하고, 원리상 경제적인 이유에서 단일의 레이저 비임을 이용하는 것이 바람직한 경우에는, 그러한 시스템을 도 18에 도시한 메카니즘을 사용해서 구성한다. 특히, 비임 분할기(85)는 레이저 광원으로부터의 광을 두 개의 비임 즉 셔터(shutter)(86)를 통해 가까운 회전 매체 면 쪽으로 배향되는 비임과 셔터(87)를 통해 먼 회전 매체 면 쪽으로 배향되는 비임으로 분할한다. 일반적으로, 셔터(86)가 개방된 경우에는 셔텨(87)가 폐쇄되며, 셔터(87)가 개방된 경우에는 셔터86)가 폐쇄된다. 이에 따라, 매체에 대한 정보의 판독 및 기록이 분리된다. 그럼에도 불구하고, 디스크의 일면으로부터의 즉 그 디스크 면의 에지 근방으로부터의 광을 다른 면 쪽으로 재배향하기 위한 메카니즘을 이용해야만 할 수도 있다. 이 메카니즘은 도시한 바와 같이 거울(111, 112, 113)을 지지하는 가동 프레임(movable frame)에 의해서 제공된다. (또한, 다른 실시예들의 경우, 가동 마운트(movable mount) 내의 광섬유가 매체(30)의 일면으로부터 다른 면으로 레이저 광을 재배향시키기 위한 메카니즘으로서 제공된다.)
다음, 도 19를 참조한다. 도 19는 도 18의 메카니즘을 본 발명의 다른 양상에 연관해서 사용되는 정보 기록 시스템과 더욱 완전하게 관련시켜 도시한 것이다. 특히, 도 19에 도시한 바와 같이, 비임 분할기(85a, 85b)에 의해 비임을 분할하는 경우에는 도시한 바와 같이 위치시킨 셔터(86, 87)를 이용해야 한다. 도 19에 도시한 시스템은 특히 매체(30) 상에 대한 정보 기록을 정밀하게 제어하는데 바람직하다. 특히, 셔터(86, 87)는 도시된 바와 같이 ωT필터(102)에 제공되는 광검출기에 대한 트랙킹 신호의 복귀를 방해하지 않는다. 또한, 간략화, 명료화 및 용이한 이해를 위해, 기능 블록(117)은 기본적으로 도 15에 기능 블록(81, 91)으로서 더욱 상세히 도시한 위치 및 세기 제어의 두가지 기능을 포함한다. 따라서, 도 19는 도 18에 도시한 메카니즘을 저장 매체(30) 상에 정보를 기록하기 위해 주로 사용되는 장치에 합체시킨 것을 도시한다.
본 발명의 어떤 실시예들에서는, 특히 도 21에 도시한 상황과 유사한 상황에서는, 종종 두 개의 평행한 레이저 광 비임을 생성하는 것이 바람직하다. 이는 도20에 도시한 장치(130)를 도 20에 도시한 바와 같은 관계로 두 개의 프리즘(131, 132)을 서로 대해 배치하는 것에 의해 구현된다. 이 메카니즘은 입력 광 신호를 두 개의 개별 신호(이들 신호는 기본적으로 평행한 경로 상에서 주행하는 것을 의미함)로 분할하기 위한 다른 수단을 제공한다.
도 21에 도시한 본 발명의 실시예는 특히 정보를 동시에 판독하고 기록할 수 있게 하는 시스템 및 방법에 관련된다. 이같은 본 발명의 양상을 적절히 이해하기 위해 중요한 것은, 일부 기능적으로 도시하기는 했으나, 도 21에 도시한 도면이 또한 부분적으로는 3차원 등각 사시도라는 것을 알아야 한다는 것으로서, 이 실시예를 읽고 이해함에 있어 그 사시도를 염두에 두어야 할 것이다. 도 21에 도시한 시스템은 레이저 광원(83)을 포함하며, 이 광원은 레이저 비임을 비임 분할기(121) 쪽으로 배향시킨다. 비임 분할기(121)는 그 레이저 비임의 일부 즉 트랙킹 또는 기준 비임을 반사 수단(123) 쪽으로 배향시키도록 하는 각도로 배치되며, 반사 수단(123)은 트랙킹 비임을 기준 트랙(34)의 에지 쪽으로 배향시킨다. 반사 수단(123)의 운동은 상술한 디더링을 생성한다. 이 기준 비임의 반사 성분은 다시 반사 수단(123) 및 비임 분할기(121)를 통해 광검출기(125)로 복귀된다. 광검출기(125)는 적정한 트랙킹 신호가 발생될 수 있게 한다. 간단히 말해서, 신호 S×I는 광검출기(125)에 의해서 생성된다.
그러나, 중요한 것은 평상적인 트랙킹 기능외에도 도 21에 도시한 시스템은 기록-후-판독 동작을 수행한다는 것에 주목하는 것이다. 이러한 기록-후-판독 동작은 레이저 광원(83)으로부터의 비임을 기록 매체(30) 내의 기록될 스폿 쪽으로 배향시키도록 하는 각도로 배치된 제 2 비임 분할기(122)를 사용함으로써 달성된다. 도 21에서, 그러한 비임은 비임 분할기(122)로부터 상향으로 곧게 연장한다. 동시에, 그 비임의 비교적 적은 부분은 반사 수단(124) 쪽으로 배향되며, 반사 수단(124)은 디스크 상에 방금 기록된 또는 이전에 디스크에 기록되었을 수도 있는 정보를 판독하기 위한 광 비임 신호를 제공한다. 이 정보는 디스크로부터 반사된 광을 변조시키며, 반사된 광은 반사 수단(124)에 의해서 다시 비임 분할기(122)를 통해 광검출기(126) 쪽으로 배향되고, 광검출기(126)는 S×I 신호 대신에 정보 신호를 제공한다. 이전의 실시예들에서와 같이, 반사 수단(123)은 트랙킹을 위해 적당한 주파수 ωT에서 디더링된다.
기록-후-판독 동작은 시스템에 상당한 장점들을 제공한다. 특히, 디스크에 어떤 비트 패턴이 기록되고 있는 지를 알 경우에는, 실제로 그 비트 패턴이 디스크에 정확하게 기록되었음을 즉시 판정할 수 있다. 더욱 구체적으로 말해서, 에러 정정 코딩을 이용하는 상황에서는, 에러 정정 회로를 사용해서 광검출기(126)로부터 전기 신호를 분석하여 정보 저장에 에러가 발생했음을 즉시 판정한다.
특히 본 시스템을 참조하면, 나중에 디스크 상의 특정 위치가 부정확하게 기록되었음을 알 수 있다는 사실로부터, 불량 트랙 및 트랙 “섹터” 위치를 구체적으로 나타내는 것으로서 디스크 자체(또는 다른 곳)에 저장되는 정보 디렉토리(directory) 및 서브디렉토리(subdirectory)를 생성할 수 있다. 이것은 본 발명에 있어서 특히 그러한데, 그 이유는 위치 결정의 정확도가 디스크 상의 모든 각 비트의 위치를 저장할 수 있게 함으로써 실제로 디스크가 비록 완벽하게 빠른 것은 아니나 워드(word)를 랜덤 액세스 메모리(random access memory)에서 거의 완전하게 어드레싱할 수 있도록 하기 때문이다.
도 22에 도시한 본 발명의 실시예는 상술한 도 10 및 15에 도시한 시스템과 유사하나 더욱 구체적으로는 성능 감시를 위한 회로를 포함한다. 이같은 감시는 트랙킹 비임의 복귀 반사 신호가 트랙킹 층(34)으로부터 렌즈 시스템(71), 거울 수단(66), 비임 분할기(67)를 통해 광검출기(69)로 전달되기 때문에 가능하다. 복귀 반사 신호의 덕분에 레이저(65)의 성능을 감시할 수 있는 메카니즘이 제공된다. 특히, 주목되는 것은 도 22의 시스템은 매체(30)에 정보를 기록하는데 특히 적합하다는 것인데, 이는 레이저 광원(65)의 경시적 변화 문제가 디스크로부터의 정보 판독보다 디스크에 대한 정보 기록과 더욱 관련되기 때문이다.
레이저 광원(65)의 성능을 비교적 장시간에 걸쳐 측정하여 레이저의 교체 여부(또는 구동 전류의 조정)를 판단할 수 있으면 바람직하다. 상술한 바와 같이, 시간에 따라 도 16에 도시한 전력 전류 곡선은 우측으로 전이된다. 동일한 레벨의 구동 전류를 반도체 레이저 광원(65)에 공급하는 경우, 전력 출력이 감소되고 이에 대응하여 광검출기(69)의 출력으로서 나타나는 전압도 감소한다. 따라서, 레이저 광원(65)의 경시적 변화는 구동 전류를 더욱 만족스러운 값으로 증가시킴으로써 적어도 부분적으로 보상할 수 있다. 광검출기(69)의 출력으로서 나타나는 신호 S×I는 경시적 변화를 나타내는 신호를 측정할 수 있게 한다. 경시적 변화를 판정하고 제어하고 보상하는 방법으로서는 여러 가지가 있다. 예를 들어, 광검출기(69)로부터의 출력 신호의 최대치가 사전설정된 임계치 아래로 떨어지는 경우, 최대치 검출기(152)로부터의 신호를 수신하는 마이크로프로세서(155)는 전류 세기 제어 유니트(91)가 공급하는 전류의 레벨을 증가시키도록 프로그램된다. 최소치 검출기(154)가 공급하는 바와 같은 최소치가 사전설정된 임계치 아래로 떨어지는 경우에도 상기한 것과 유사한 제어가 수행된다. 마이크로프로세서(155)는 그들 두 방안 중의 하나를 반도체 레이저 전류를 증가시키기 위한(또는 감소시키기 위한) 메카니즘으로서 선택할 수 있도록 프로그램된다.
그러나, 소정 기간에 걸친 레이저의 경시적 변화에 대한 더욱 사실적인 평가는 (Vmax- Vmin)/(Vmax+ Vmin)으로서 규정되는 변조도 E에 의해 특정될 수 있다. 이렇게 규정된 바와 같은 변조도 E가 사전설정된 값 아래로 떨어진 경우, 비교적 짧은 예측가능한 시간 동안 레이저(65)가 실제로 교체해야 할 점까지 경시적 변화를 일으켰다고 결론을 내릴 수 있다. 반도체 레이저에 대해 전형적인 시간의 함수로서 변조도 E를 도시한 전형적인 곡선을 도 26에 도시한다. 이 곡선이 암시하는 것은 변조도 E의 값이 임계치 Ecrit아래로 떨어진 시점에서 레이저 디바이스를 교체해야 한다는 것이다. 레이저 광원(65)이 다수의 반도체 레이저 다이오드 디바이스 또는 반도체 레이저 다이오드 디바이스의 어레이(array)를 포함하는 경우, 변조도 E가 임계치 Ecrit를 통과하는 것을 이용해서 어레이 내의 다른 레이저 광원을 사용해야 함을 나타내는 신호를 제공할 수 있다.
이같은 측정치 제어 및 판정을 위한 회로는 도 22에 도시된다. 특히, 최대치 검출기(152) 및 최대치 검출기(154)는 약 수십 마이크로초(microsecond) 내지 약 수백 마이크로초의 비교적 짧은 기간에 걸쳐 신호 S×I에 대한 최대치 및 최소치를 결정한다. 이들 검출기는 마이크로프로세서(155)에 최대치의 표현들을 제공하고, 그 마이크로프로세서는 그들 값을 (바람직하게는 비휘발성(non-volatile)) 저장 수단(158)에 저장한다. 분명한 것은, 비휘발성 저장 수단(158)이 바람직하다는 것인데, 이는 본 발명이 구현된 저장 디바이스가 100,000 시간에 해당하는 비교적 긴 기간에 걸쳐 턴 온 및 턴 오프됨으로써 그 기간 동안 전력이 메모리 보전을 위한 모든 시간에서 제공되지 않을 수도 있기 때문이다. 또한, 그들 값을 장기간 저장할 수 있으면, 마이크로프로세서(155)가 각 레이저 광원의 경시적 변화 과정 및 성능 관련 데이터를 계산할 수 있는 능력을 갖게 된다. 따라서, 마이크로프로세서(155)를 이용하여 유니트(91)에서의 반도체 레이저 구동 전류 레벨을 저하된 레이저 성능을 적어도 초기에 보상하기 위한 수단으로서 제어할 수 있다.
도 22에 도시한 시스템은 다수의 장점을 갖는다. 중요한 장점은 레이저 디바이스(어레이의 경우 그들 디바이스 중의 한 디바이스) 수명의 종료점에 곧 도달함을 시스템이 예측하는 능력에 있다. 그러한 수명의 종료는 변조도 E의 값이 도 26에 도시한 곡선의 “무릎(knee)” 부분에서 감소할 때 발생한다. 그러나, 신호 S×I를 이용하는 것이 더욱 중요한 것은 소위 “VCSEL(도 27b의 수직 채널 반도체 방출 레이저(Vertical Channel Semiconductor Emitting Laser)(300'))” 디바이스 내의 레이저 다이오드 형태에 기인한다. 이들 디바이스는 도 27a의 에지 발광 레이저 다이오드(300')로 구성된다. 이들 두 다른 유형의 레이저 디바이스(300,300')를 도 27a 및 27b에 도시한다. 이들 두 도면 모두에 있어서, 부분적으로 은도금된(silvered) 거울(306)을 떠나는 레이저 광은 렌즈(355)에 의해서 포커싱되어 이용가능한 레이저 광의 포커싱된 비임(320)을 형성한다. 그러나, 가장 중요한 것은 도 27a에 도시한 바와 같이 에지 발광 레이저 다이오드(300)에서는 어떤 광들이 그 디바이스 후미에 있는 부분적으로 거울화된 표면(304)으로부터 탈출하기 때문에 도 27a에 도시한 검출기(350)와 같은 별도의 감시 광검출기를 제공할 수 있음에 주목하는 것이다. 후미로부터의 광 탈출이 적기는 하지만 존재한다는 사실 때문에, 소정 기간에 걸쳐 레이저의 성능을 감시할 수 있다. 그러나, 도 27b에 도시한 바와 같은 수직 채널 반도체 방출 레이저의 구성에서는, 그들 디바이스를 공통의 기판에 제조하면 그러한 디바이스의 후미에 접근할 수 없게 된다. 이러한 디바이스에서는, 모든 광이 반도체 몸체(306) 내에 포함된 레이징 채널(305)로부터 방출되어 부분적으로 투명한 거울(306)을 통해 나온다. 따라서, 이러한 디바이스의 경우, 도 22에 도시하고 상술한 방식으로 신호 S×I를 이용하면, 소정 기간에 걸쳐 성능을 감시하는 것이 더욱 더 중요하게 된다.
VCSEL를 이용하면 본 발명에 의한 문제 해결이 가능하다. 따라서, 본 발명은 더욱 바람직한 VCSEL을 제조한다. 구체적으로 말해서, VCSEL은 에지 방출 다이오드보다 더욱 온도에 민감한 경향이 있기 때문에, 본 발명을 이용해서 구동 전류의 값을 더욱 정확하게 제어할 수 있다. 구체적으로 말해서, 이제 구동 전류를 제어하여 VCSEL이 낮은 임계 전류 레벨에서 동작하도록 하는 것이 더욱 용이하게 된다. VCSEL의 경우, 이 전류 레벨은 약 1 ma로서, 이는 에지 방출 디바이스에서 필요한 20 ma 내지 30 ma의 전류 레벨과는 대조적이다. 또한, 낮은 임계치의 VCSEL은 온도에 민감한 경향이 있는데, 이는 그들 디바이스가 생성하는 출력 전력의 크기가 변할 수 있음을 의미한다. 따라서, 감시가능하고 측정가능한 피드백 루프의 면에서 그 전력의 불변성을 제공하는 메카니즘은 실제로 안정적인 조건을 발생할 수 있다(전력의 불변성이 제공되지 않을 경우, 디바이스가 불안정하게 될 가능성이 있음). 따라서, 최대 및 최소 출력값들 면에서의 성능 감시는 VCSEL을 레이저 광원으로 사용하는 경우에 특히 유용하고 바람직하다. 따라서, 본 발명의 피드백 메카니즘 특히 마이크로프로세서(155)는 변조도 E의 값을 제어하는데 사용된다. 이것은 VCSEL에 대해서 뿐만 아니라 현재 더욱 일반적인 에지 발광 레이저 다이오드에 대해서도 중요하다.
레이저 광원을 정보 판독 또는 기록을 위해 이용하는 회전가능 매체에서 또다른 에러 및 오정렬이 생길 수도 있다. 구체적으로 말해서, 레이저 광원과 회전 매체 표면 간의 각도 오정렬이 있을 수도 있다. 도 23a, 23b 및 23c에 3가지의 정렬 변동을 도시한다. 특히, 주목되는 것은 도 23b는 레이저 광이 회전 매체에 충돌하는 각도에 대한 이상적인 정렬의 경우를 도시한다는 것이다.
그러나, 주목되는 것은 그 각도가 도 23a에 (확대) 도시한 바와 같이 “좌측”으로 편위된 경우에는 도 24a에 도시한 것과 같은 초점 신호의 출력이 생성된다는 것이다. 이와 유사하게, 각도 오정렬이 도 23c에 도시한 바와 같이 “우측”에 대한 것인 경우에는 레이저 광원/검출기 디바이스(83)로부터의 출력이 도 24c에 도시한 것과 같다. (“좌측” 및 “우측”이란 용어는 특정의 고정 위치에서 볼 때상대적인 용어로서 사용된다.) 이들 신호는 상술한 도 9a 및 9b에서 볼 수 있는 바와 같은 에지 트랙킹에 대해 생성되는 신호들과 유사하다. 상술한 바와 같이, 그들 신호 파형을 검출하여 각도 오정렬의 존재 및 정도를 식별하는데 동일한 회로를 이용한다. 이같은 오정렬은 전형적으로 구동 모터 베어링의 마모, 렌즈 시스템의 왜곡 또는 디스크 자체의 굴곡으로 인해 생긴다. 그럼에도 불구하고, 이상적인 상황에서는, 회전 디스크의 액세스가 판독 또는 기록을 위한 충돌 광을 생성하는 레이저 시스템의 광학적 액세스와 기본적으로 평행해야만 한다. 따라서, 상술한 것과 같은 시스템은 그러한 수직방향의 오정렬을 판정하는데 이용될 수 있다.
이러한 목적을 위해서는, 트랙킹 목적상 도 23a 및 23c에서 암시하는 바와 같은 각도 정렬의 변동을 제공하는 렌즈 시스템을 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예들 중의 한 실시예에 따르면, 그같은 가변성은 도 25의 렌즈(162)와 같은 렌즈를 회전가능한 원통체(161) 내에 배치하되 그 렌즈가 원통형 출입구에 대해 약간의 각도로 기울어지게 배치함으로써 제공된다. 원통형 출입구는 또한 전체 원통체/렌즈 시스템에 대한 출입구로서의 역할도 한다. 주목되는 것은 도 25에 원통체를 사용하는 것을 도시했으나, 어떤 충분한 강성을 가진 프레임을 이용할 수도 있다. 이때, 단지 요구되는 것은 그 프레임이 회전될 수 있어야만 하고 또한 경사진 위치에 렌즈를 유지시킬 수 있어야만 한다는 것이다. 이러한 시스템은 각도 오정렬을 판정하는데 아주 적합하다.
신호 S×I를 감시하는 것에 의해 여기서 생각하는 정보 저장 시스템에 다른 장점들이 또한 제공될 수 있다. 구체적으로 말해서, 판독 및 기록을 위해 레이저광을 이용하는 시스템들은 레이저가 생성하는 출력의 세기가 시간에 따라 변질될 수도 있는데, 이것은 특히 반도체 레이징 디바이스의 경우에 특히 그러하다.
도 27a에 도시한 바와 같은 에지 방출 레이저 디바이스에서는, 후미의 부분 반사면(304) 뒤에 배치된 광검출기(350)를 이용할 수 있는데, 이는 광 세기 신호를 직접 감시하는 메카니즘을 제공한다. 그러나, 도 27b에 도시한 바와 같은 최근에 개발된 수직 공동 표면 방출 레이저(VCSEL)에서는 레이징 디바이스의 후벽으로부터 방출되는 광을 감시하는데 광검출기를 이용할 수 없다. VCSEL의 경우, 그러한 광은 하부의 반도체 몸체(308)에 의해서 차단된다. 따라서, 레이저 광원으로서 이용되는 VCSEL과 연관된 성능 및 경시적 변화 특성을 감시하기 위해서는 다른 메카니즘이 필요하다.
다행스럽게도, 변조도로서 언급되는 크기를 감시하여 반도체 레이저 디바이스 수명의 종료점에 근접하였음을 결정할 수 있다. 시간의 함수로서 변조도를 나타내는 곡선을 도 26에 전형적인 반도체 레이저 디바이스에 대해 도시한다. 변조도가 감소된 값 Ecrit에 접근할 때, 레이저 디바이스의 유효 수명의 종료점에 접근함을 알 수 있다. 일반적으로, 이 변조도 E는 두 값의 비로서 규정된다. 그 비의 분모는 S×I 신호를 측정하는 광검출기가 생성하는 전압의 최대값과 최소값의 합이다. 그 비를 결정하는 변조도의 분자는 최대 전압값과 최소 전압값 간의 차이다. 따라서, 광검출기의 출력을 전압 면에서 측정하는 경우, 변조도는 E = (Vmax- Vmin)/(Vmax+ Vmin)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 변조도 E는 소정의 기간에 걸쳐 감시된다. 변조도 E의 값이 도 26에 도시한 것과 같은 임계치 Ecrit아래로 떨어지면, 경고를 발생하거나 레이저 디바이스의 전력을 증가시켜 경시적 변화 특성을 수정한다. 따라서, 시스템의 수명이 연장된다. 또한, 이용하는 하나 이상의 레이징 디바이스를 교체해야만 할 서비스의 필요성이 배제된다.
본 발명에 따른 시스템에서, 레이징 디바이스는 전형적으로 도 27a에 도시한 에지 방출 반도체 레이저 디바이스이거나 도 27b에 도시한 수직 공동 디바이스이다. 예를 들어, 에지 방출 반도체 레이저 디바이스(300)에서, 반도체 몸체(302)에는 레이징 작용이 발생하는 공동을 규정하는 레이징 재료(305)의 도핑된 층이 제공되며, 반도체 몸체(302)의 양단에는 부분 반사면(304, 306)이 제공된다. 상술한 바와 같이, 후미의 부분적으로 은도금된 반사기(304) 뒤에 있는 광원의 후방에는 감시 광검출기(350)를 제공한다. 그러나, 표면(304) 및 표면(306)의 상대적 반사도는 레이저 방사(laser radiation)(320)가 표면(306)을 통해 방출되어 렌즈(355)에 의해서 포커싱되는 방식으로 제공된다. 레이저에 대한 전기적 접점들은 잘 알려진 공업적 방식에 따라 제조된다.
본 발명의 다른 실시예들에 있어서는, 도 27b에 도시한 것과 같은 수직 공동 반도체 레이저 디바이스를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 디바이스는 더욱 용이하게 제조될 수 있는 특히 선형 또는 장방형 어레이 레이징 소자들로 배치되도록 제조될 수 있다는 장점이 있다. 도 27a와 27b에 도시한 구조들 간의 원리적 차이는 후자의 레이징 디바이스(300')가 수직방향으로 배향되고 불투명한 기판(308) 상에 제조된다는 것이다. 상술한 바와 같이, 이같은 기판은 도 27a에 도시된 검출기(350)와 같은 검출기에 의해 후방에서 레이징 작용을 감시하는 것을 배제시킨다.
본 발명의 시스템은 또한 정보 트랙 위치를 결정할 수 있게 하는 높은 정확도에서 생기는 다른 장점 및 용법을 가진다. 구체적으로 말해서, 본 발명의 시스템은 레이저 디바이스 자체의 성능을 감시할 뿐만 아니라 기록가능 매체(30)의 회전에 이용되는 구동 모터의 성능을 감시할 수 있는 메카니즘을 제공한다. 또한, 본 발명의 시스템은 또한 정보가 디스크에 기록되는 정밀한 속도의 표시가 기록되는 기록가능한 매체를 생성할 수 있게 한다.
상술한 도 15와 유사한 본 발명의 후자의 양상들 중의 어떤 것들을 도 28에 도시한다. 그러나, 방금 설명한 목적들을 달성하기 위해 더욱 개량된 이 시스템에는 어떤 부가적인 성분들이 제공된다. 구체적으로 말해서, 판독 또는 기록 제어 동작 동안, 클럭 수단(151)은 마이크로프로세서(155)에 기록 시간 또는 판독 시간 T의 표시를 제공하는 메카니즘으로서 개시되고 중단된다. 또한, 반경 방향의 위치 R에 대한 매우 정확한 값이 또한 마이크로프로세서(155)에 제공된다. 데이터가 디스크로부터 판독될 때, 비트 카운터(152)는 마이크로프로세서(155)에 판독된 카운트 N의 비트 수를 제공한다. 이 카운터는 마이크로프로세서(155)의 제어에 의해서 필요에 따라 리세트될 수 있다. 마이크로프로세서(155)는 R, T 및 N의 값들이 소정의 기간에 걸쳐 샘플링되는 때 그들 값의 저장하기 위한 비휘발성 저장수단(153)에 또한 결합된다. 비휘발성 저장 수단(153)은 또한 디스크에 기록된 비트들 간의 물리적 거리를 나타내는 L의 값들을 포함한다.
이들 판정 및 계산을 수행하는 프로세스를 도 29에 도시한다. 구체적으로, 이 프로세스는 R의 값 즉 선택된 정보 트랙의 반경 방향 위치를 측정하는 단계(단계(200))로부터 시작된다. 동시에, 선형 속도 V가 실제로 NL/T의 비에 비례한다는 사실이 알려져 있으므로 그 선형 속도의 값도 N, L 및 T의 값들로부터 결정한다(단계(210)). 다음, 선형 속도 V를 반경 R로 나눈 것과 동일한 각속도 ω에 대한 값을 결정한다(단계(220)). 이들 R, V 및 ω의 값을 시간 표시자(time indicator)와 함께 비휘발성 저장 수단 또는 디스크(30)에 기록한다(단계(230)). 다음, 저장된 ω의 값을 하나 이상의 특징적인 모터 수명 곡선과 비교한다(단계(240)). 비교결과가 만족스럽지 않으면, 모터 수명 종료 경고를 제공하고/하거나 고장 시간을 표시한다. 또한, 주목되는 것은 심지어는 저장된 모터 수명 특성과의 비교가 없어도, 저장된 ω의 값들만을 분석하여 ω의 변동이 어떤 능력 및/또는 데이터 전달 속도를 가진 정보 저장 시스템에 대해 바람직한 것보다 더 큰 지의 여부를 판단할 수도 있다. 예를 들어 ω의 값이 그의 원래 값보다 소정의 퍼센트만큼 떨어진 경우 또는 ω의 값이 ω의 샘플값과 함께 저장된 시간 인덱스(클럭 값)가 나타내는 수명을 가진 구동 모터에 대해 용인될 수 있는 값 아래로 떨어진 경우 수명 경고 신호가 제공된다.
분명한 것은, 모터 구동 수명에 대한 정보가 디스크(30)에 기록된 경우에는 그 디스크를 모터 수명 특성의 판정 시에 저장 시스템에서 이용해야 할 필요가 있다는 것이다. 따라서, 이러한 시스템은 서비스 및 보수유지 정보를 유지하는데 사용되는 특정 디스크를 갖출 수도 있다. 따라서, 본 발명은 하나 이상의 구동 유니트와 함께 사용되어 보수유지 및 진단 기능을 수행할 수 있는 특정 진단 디스크를 포함한다.
단계(210)에서 설명한 선형 속도의 판정을 도 30에 더욱 구체적으로 도시한다. 특히, 선형 속도 V를 판정하는 프로세스는 매체(30)로부터 정보 비트들을 판독하는 것에 의해 시작된다(단계(211)). 일단 정보 비트들의 판독이 시작되면, 클럭 수단(예를 들어, 클럭 수단(151))이 개시된다(단계(212)). 판독 동작 동안, 정보 비트 열들을 생성한다(단계(213)). 이들 비트를 예를 들어 비트 카운터(152)에 의해 카운트하여 비트 열 또는 스트림 내의 비트들의 수를 나타내는 정수 N을 생성한다(단계(214)). 편리한 시점에서, 정보 비트들의 판독을 중단하고(단계(215)), 이 시점에서 클럭 수단을 또한 중단시켜 그들 N 비트의 판독에 필요했던 경과된 시간을 발생한다(단계(216)). N 및 T가 값들 및 이전에 알려지고 저장된 L의 값으로부터, 선형 속도 V를 적어도 NL/T에 비례하는 것으로서 판단한다(단계(217)).
(단계(240))에 대해 상술한 바와 같이, ω=V/R 대 시간의 저장된 값들을 하나 이상의 이전에 알려지고/지거나 결정된 모터 수명 특성과 비교할 수도 있다. 이러한 특성을 도 31에 도시하는데, 이 도면은 각속도의 전형적인 변화를 시간의 함수로서 도시한다. 상술한 바와 같은 레이저 광 출력의 경우에서와 같이, 일단 각속도의 값이 임계치 ωcrit아래로 떨어지면, 모터 고장이 곧 발생한다는 또는 모터가 거의 수명을 다해 더 이상 이용될 수 없다는 훌륭한 표시가 제공된다. 정보가 영구적으로 저장되는 디스크에 정보를 기록하고자 하는 상황에서는, 기록 시스템 즉 모터 구동 및 레이저 구동 메카니즘이 디스크에 쓸모없고/없거나 검색할 수 없는 정보를 기록하지 않는 식으로 동작하는 지의 여부를 판단할 수 있는 것이 중요하다. 그같은 쓸모없고/없거나 검색할 수 없는 정보의 디스크에 대한 기록은 그 디스크 매체가 삽입되는 다른 구동 메카니즘이 그 디스크 매체에 대한 판독 또는 기록을 불가능하게 만든다.
본 발명의 메카니즘은 또한 구동 및 스핀들 메카니즘에서의 불안정을 검출하는데 이용된다. 구체적으로 말해서, 어떤 주어진 반경 방향 위치에서, 불안정한 운동은 디스크의 각도 위치의 함수로서 Z 방향의 초점 변동을 초래한다. 분명한 것은 불안정의 판단은 매체의 외측 트랙에서 더욱 민감하다. 그럼에도 불구하고, 가상적으로 어떤 반경 위치에서, Z 방향의 레이저 광의 초점 변동은 불안정 운동의 나타낸다. 특히 본 발명에 있어, R의 정확한 값들을 판단할 수 있는 능력은 불안정이 용인될 수 있는 한계를 벗어났음을 나타내는 지의 여부를 아주 쉽게 판단할 수 있게 한다. 예를 들어, 주어진 불안정 크기의 표시는 초점 변동이 외측 반경 방향 위치(보다 큰 R의 값)에서 더욱 민감하다고 알려져 있으므로 불안정 크기를 측정하는 반경 방향을 감안하여 생각해야만 한다. 따라서, 본 발명의 시스템은 또한 불안정 감시에 적용될 수 있다.
다음, 본 발명을 불안정의 가능성 면에서 시스템의 성능을 판단하기 위한 방법들과 함께 각도(α) 방향에서의 위치 판정을 위한 시스템 및 방법들에 적용하는것에 대해 고려한다. 상술한 바와 같이, 이들 모든 동작은 신호 S×I와 연관된 특성 및 개선된 정확도의 장점을 충분히 이용한다.
불안정은 작은 값의 반경 R에서 초점면의 높이 Z를 측정하고 또한 큰 값의 반경 R에서 다시 높이 Z를 측정하는 것에 의해 판단된다. 이들 두 측정된 초점면 높이 간의 차이는 불안정의 척도이다. 그 차이가 사전설정된 값을 초과하는 경우에는, 구동 모터 또는 구동 메카니즘에 문제가 있어 적정한 신호를 발생해야 하는 상황이 있음이 표시된다.
이제까지는 본 발명을 그의 어떤 바람직한 실시예들에 대해 설명하였으나, 당업자라면 많은 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 그러한 모든 변경 및 수정을 특허청구범위에 의해 포괄하고자 한다.
본 발명에 의하면, 현재의 CD-ROM 기술과 유사한 저가의 회전가능 매체 상에 정보를 기록하기 위한 포괄적인 시스템이 제공되고, 판독 및 기록 동작을 위해 정보의 위치설정을 정확하게 제어하기 위한 매설된 서보 트랙들을 포함하는 블랭크 기록 디스크가 제조되며, 매설된 서보 트랙들 간의 다수 정보 트랙에 정보를 기록하기 위한 장치가 제공되며, 정보를 고밀도로 또한 높은 정보 전송 속도로 판독하고 기록하기 위한 장치 및 방법이 제공되며, 기록가능 기록 매체 상의 개별 정보 비트 또는 비트 세트의 위치를 정확하게 찾아내는 방법 및 시스템이 제공되며, 디스크 평탄도, 베어링 공차 및 모터 속도와 같은 시스템 변동을 보상할 수 있는 서보 및 피드백 제어 메카니즘이 제공되며, 회전 CD-ROM형 매체 상에 기록된 정보를 즉시 판독하여 그의 정확도를 판단해서 에러 정정 또는 에러 보상을 즉시 적용할 수 있게 하는 장치 및 방법이 제공되며, 회전 CD-ROM형 매체 상의 복수개의 층으로부터 정보를 판독 및 기록할 수 있는 서보 피드백 트랙킹 장치가 제공되며, 회전가능한 정보 디스크의 다층 기록 및 다층 판독용 장치가 제공되며, 회전 속도 변동 특히 모터 수명의 종료와 관련된 회전 속도 변동을 결정할 수 있는 메카니즘이 제공되며, 레이저 반도체 광원이 수명의 종료점 또는 근방에 있는 지의 여부를 결정하기 위한 방법 및 시스템이 제공되며, 레이저 전력 변조를 이용하는 기록-후-판독 능력이 이용될 수 있고, 단일 디스크 상의 다층에 대한 기록 및 판독을 행하기 위한 시스템이 제공되며, 동일 디스크의 양면에 서로 다른 층이 채용된 다층 트랙 시스템에서 사용하기에 적합한 판독/기록 헤드가 제공되며, 레이저 비임의 위치를 정확하게 트랙킹하여 정보를 신뢰성있고 고밀도로 또한 적은 액세스 시간 및 높은 전송 속도로 회전가능 디스크에 기록하고 그로부터 판독할 수 있는 시스템이 제공되며, 다양한 여러 다른 데이터 포맷과 호환되는 회전가능 매체를 이용하는 기록가능한 정보 저장 시스템이 제공되며, 단순히 정보를 단일 평면에 저장하는 것과 달리 정보를 전체 용적에 저장하는 정보 저장 매체가 제공되며, 기록 및 판독 동작을 위해 하나 이상의 층을 포함하는 블랭크 기록 디스크가 제공되며, 회전가능 디스크의 양면 상에 정보 저장 비트를 정확히 위치설정시키기 위한 복수의 서보 트랙을 포함하는 기록가능 블랭크 정보 매체가 제공되며, 광학적으로 서로 다른 재료의 에지를 가로질러 디더링되는 광 비임으로 인해서 생기는 반사된 트랙킹 신호들의 주파수 체배 및 위상 특성이 이용될 수 있고, 에러가 있는 위치를 설명하는 정보를 포함하는 영역을 정보 디스크 상에 제공될 수 있으며, 거의 동시적인 기록 및 되판독 능력이 제공될 수 있으며, 레이저 비임 위치를 결정하고 또한 판독 또는 기록 동작에 이용되는 회전가능 매체 내의 층을 결정하기 위한 단일 처리 회로가 제공될 수 있고, 일회 기록 용도로 특히 유용한 저가의 기록 매체가 제공될 수 있으며, 연속적인 나선 트랙 에지 추종을 위한 시스템 및 방법이 제공될 수 있으며, 기록 매체 상에 정보의 3차원 비트 맵(bit map)을 생성하여 액세스 시간이 향상될 수 있으며, 회전 및 저장 위치의 정밀 비트 맵핑을 포함한 에러 검출 능력이 정보 저장 시스템에 통합될 수 있고, 다층 디스크의 주어진 층 내에서의 레이저 초점 서보 트랙킹 및 에지에 따른 서보 트랙킹이 동시적으로 제공될 수 있으며, 기록가능 디스크 매체의 회전 속도에 대한 측정이 향상될 수 있고, 물리적 속도, 간격, 포맷 및 각속도와 같은 실제 기록 파라메터의 표시부 표면에 갖는 기록된 디스크 정보 저장 매체가 제공되며, 회전 위치를 보다 정확하게 결정함으로써 회전 각속도를 더욱 정확하게 결정될 수 있고, 시간에 관한 회전 속도 정보를 저장하여 구동 모터의 기능을 경시적 변화 및/또는 수명 종료 예측 및 경고 면에서 평가할 수 있으며, 레이저 기록 및 위치 제어를 이용하여 회전 디스크 상에 정보를 경제적으로 기록하기 위한 시스템, 방법 및 장치가 제공될 수 있다.

Claims (19)

  1. 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체에 있어서,
    실질적으로 평면형인 기판―상기 기판은 제어된 레이저 방사(laser radiation)에 의해 상기 기판 상에 2진 데이터를 기록하기 위한 것임―,
    상기 기판 상에 배치된 금속 트랙 패턴―상기 트랙 패턴은 상기 기록 매체에 레이저로 정보를 기록할 때 에지 추종(edge following)을 위한 적어도 하나의 에지를 가짐―, 및
    상기 기판 및 상기 트랙 패턴 위에 놓인 반투명의 캡슐보호층(encapsulant layer)
    을 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  2. 제8항에 있어서, 상기 기판은 중합체 또는 폴리카보네이트(polycarbonate) 중 어느 하나인 레이저로 기록가능한 정보기록 매체.
  3. 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체에 있어서,
    복수개의 실질적으로 평면형인 데이터층―상기 데이터층은 제어된 레이저 방사에 의해 상기 데이터층 상에 2진 데이터를 기록하기 위한 것임―,
    금속 트랙 패턴을 포함하는 적어도 하나의 기준층―상기 기준층들 중 임의의 기준층은 상기 데이터층들 사이에 개별적으로 위치하며, 상기 금속 트랙 패턴은 상기 복수개의 실질적으로 평면형인 데이터층들 중 적어도 하나의 데이터 층에 레이저로 정보를 기록할 때 에지 추종을 위한 적어도 하나의 에지를 가짐―, 및
    상기 복수개의 실질적으로 평면형인 데이터층들 중 하나의 데이터층 위에 놓인 반투명의 캡슐보호층
    을 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  4. 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체에 있어서,
    실질적으로 평면형인 기판―상기 기판은 제어된 레이저 방사에 의해 상기 기판 상에 2진 데이터를 기록하기 위한 것이고, 상기 실질적으로 평면형인 기판은 제1 반사도를 갖는 제1 물질을 포함함―, 및
    상기 기판 위에 배치된 트랙 패턴―상기 트랙 패턴은 제2 반사도를 갖는 제2 물질을 포함하고, 상기 제1 반사도 및 상기 제2 반사도는 서로 다른 반사도를 가지며, 상기 트랙 패턴 및 상기 기판의 상기 서로 다른 반사도는 상기 기록 매체에 레이저로 정보를 기록할 때 상기 트랙 패턴이 기준 패턴으로 사용될 수 있도록 하고, 상기 트랙 패턴은 상기 기록 매체에 레이저로 정보를 기록할 때 에지 추종을 위한 적어도 하나의 에지를 가짐―
    을 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  5. 제11항에 있어서, 상기 기판 위에 배치된 복수개의 데이터 기록층을 더 포함하며, 상기 트랙 패턴은 상기 복수개의 데이터 기록층들 중 적어도 일부에 레이저로 정보를 기록할 때 기준 패턴으로 사용되는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  6. 제11항에 있어서, 상기 트랙 패턴은 상기 기판 위에 배치된 금속 트랙 패턴을 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  7. 제11항에 있어서, 상기 트랙 패턴은 대향 트랙부를 가지며, 상기 대향 트랙부는 상기 대향 트랙부 사이에 정보 저장 영역을 정의하고, 상기 정보 저장 영역은 상기 대향 트랙부 사이에 복수개의 데이터 트랙을 포함하고, 각각의 데이터 트랙은 상기 정보 저장 영역의 상기 복수개의 데이터 트랙 사이에 임의의 보호대(guard band) 없이 상기 각각의 데이터 트랙에 레이저로 정보를 기록하기 위한 것인 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  8. 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체에 있어서,
    복수개의 실질적으로 평면형인 데이터 기록층―상기 데이터 기록층은 제어된 레이저 방사에 의해 상기 데이터 기록층 상에 2진 데이터를 기록하기 위한 것임―, 및
    상기 복수개의 데이터 기록층 중 적어도 하나의 데이터 기록층에 레이저로 정보를 기록할 때 에지 추종을 위한 적어도 하나의 에지를 가진 트랙 패턴을 포함하는 적어도 하나의 기준층 ―상기 적어도 하나의 기준층들 중 임의의 기준층은 상기 복수개의 데이터 기록층들 사이에 개별적으로 배치됨―
    을 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  9. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기준층은 적어도 2개의 기준층을 포함하며, 상기 적어도 2개의 기준층 각각은 상기 복수개의 데이터 기록층 중 서로 다른 데이터 기록층에 레이저로 정보를 기록할 때 에지 추종을 위한 트랙 패턴을 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  10. 제15항에 있어서, 상기 트랙 패턴은, 대향 트랙부들 중 적어도 하나의 에지에 대한 에지 추종을 사용하여 기록할 때 상기 적어도 하나의 데이터 기록층 내에 정보 저장 영역을 정의하도록 간격이 떨어진 상기 대향 트랙부를 갖는 마이크로구조를 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  11. 제15항에 있어서, 상기 트랙 패턴은, 상기 적어도 하나의 데이터 기록층의 정보 저장 영역 내에 레이저 정보 기록용의 좌표 기준 프레임을 2차원적으로 제공―상기 정보 저장 영역은 상기 트랙 패턴에 대하여 2차원적으로 정의됨―하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  12. 제8항, 제11항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랙 패턴은 나선형 패턴 또는 동심원 패턴 중 어느 하나를 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  13. 제15항에 있어서, 상기 트랙 패턴은 금속 트랙 패턴을 포함하고, 상기 복수개의 데이터 기록층은 비금속 데이터 기록층을 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  14. 제15항에 있어서, 상기 기판과 상기 트랙 패턴 위에 반투명 캡슐보호층을 더 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  15. 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체에 있어서,
    실질적으로 평면형인 기판―상기 기판은 제어된 레이저 방사에 의해 상기 기판 상에 2진 데이터를 기록하기 위한 것이고, 상기 실질적으로 평면형인 기판은 제1 값의 광학적 특성을 갖는 제1 물질을 포함함―, 및
    상기 기판 위에 배치된 트랙 패턴―상기 트랙 패턴은 제2 값의 상기 광학적 특성을 갖는 제2 물질을 포함하고, 상기 제1 값 및 상기 제2 값은 상기 광학적 특성에 대해 서로 다른 값을 가지며, 상기 트랙 패턴 및 상기 기판의 상기 서로 다른 값의 상기 광학적 특성은 상기 기록 매체에 레이저로 정보를 기록할 때 상기 트랙 패턴이 기준 패턴으로 사용될 수 있도록 하고, 상기 트랙 패턴은 상기 기록 매체에 레이저로 정보를 기록할 때 에지 추종을 위한 적어도 하나의 에지를 가짐―
    을 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  16. 삭제
  17. 제11항 또는 제23항에 있어서, 상기 트랙 패턴은 정보의 기록 및 레이저 참조를 위한 좌표 기준 프레임을 상기 트랙 패턴부들 사이에서 2차원적으로 제공하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체.
  18. 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    실질적으로 평면형인 기판을 제공하는 단계―상기 기판은 제어된 레이저 방사에 의해 상기 기판 상에 2진 데이터를 기록하기 위한 것이고, 상기 실질적으로 평면형인 기판은 제1 반사도를 갖는 제1 물질을 포함함―, 및
    상기 기판 위에 배치된 트랙 패턴을 형성하는 단계―상기 트랙 패턴은 에지 추종을 위한 적어도 하나의 에지를 가지고, 상기 트랙 패턴은 제2 반사도를 갖는 제2 물질을 포함하고, 상기 제1 반사도 및 상기 제2 반사도는 서로 다른 반사도를 구성하며, 상기 트랙 패턴 및 상기 기판의 상기 서로 다른 반사도는 에지 추종을 사용하여 상기 기록 매체에 레이저로 정보를 기록할 때 상기 트랙 패턴이 기준 패턴으로 사용될 수 있도록 함―
    를 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체의 제조 방법.
  19. 제25항에 있어서, 상기 트랙 패턴의 상기 형성 단계는,
    상기 기판 위에 소모재(sacrificial material)를 피착하고 포토리쏘그래픽 패터닝하는 단계,
    상기 기판 및 상기 패터닝된 소모재 위에 금속을 피착하는 단계,
    상기 소모재를 상기 소모재 상에 피착된 상기 금속과 함께 제거하여 상기 기판 위에 상기 금속을 포함하는 상기 트랙 패턴을 생성하는 단계
    를 포함하는 레이저로 기록가능한 정보 기록 매체의 제조 방법.
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