KR100657728B1 - 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치 및 그 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조 - Google Patents

홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치 및 그 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에 관한 것으로, 제 1 광원으로부터의 제 1 광을 디스크의 표면으로 입사하도록 하는 제 1 광 경로와, 제 2 광원으로부터의 제 2 광을 디스크의 표면으로 입사하도록 하는 제 2 광 경로와, 디스크에서 회절된 제 1 광을 검출하는 제 1 광 검출부와, 디스크에서 회절된 제 2 광을 검출하는 제 2 광 검출부와, 제 1 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 디지털 데이터 디스크의 트랙킹 및 포커스 제어를 수행하고 제 2 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 홀로그래픽 롬 디스크의 트랙킹 제어를 수행하며 제 1 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 홀로그래픽 롬 디스크의 포커스 제어를 수행하도록 하는 제어부를 포함한다. 또한, 이러한 장치에 사용되는 기록층 구조는, 광 디지털 데이터가 기록되는 기록 물질층과, 기록 물질층 상부 및 하부에 형성된 보호층과, 상부 보호층 상부에 형성되어 적색 파장 광은 반사시키고 녹색 파장 광은 투과시키는 반사층을 포함한다. 본 발명에 의하면, 홀로그래픽 롬과 디지털 데이터를 병행하여 재생할 수 있는 바, 제품의 경제성 및 시장성에서 탁월한 경쟁력을 가질 수 있다. 또한 홀로그래픽 롬 디스크 재생시 초점 서보를 기존 DVD에서 사용하는 기술을 그대로 채용함으로써 전체 시스템 구조를 단순화시킬 수 있다. 특히 본 발명은 기준광이 대물렌즈 내로 직접 입사되는 구조이기 때문에 하나의 대물렌즈를 사용하여 DVD 재생, 홀로그램 재생, 기준광 입사의 세 가지 역할을 수행할 수 있다. 이로 인해 기준광의 초점심도 마진을 크게 가져갈 필요가 없어 기준광의 크기를 줄일 수 있으며 재생되는 신호의 크기를 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 디스크 구조에 의하면, 기록 과정을 마친 후 반사층을 입히는 후공정이 필요 없기 때문에 디스크의 마스터링 공정을 대폭 간소화할 수 있다.
홀로그래픽 롬, DVD, 픽업 장치, 광 검출부, 트랙킹, 포커스

Description

홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치 및 그 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조{DISK FOR HOLOGRAPHIC ROM AND DIGITAL DATA, AND COMBO-PICK UP SYSTEM RELATED TO IT}
도 1은 종래 기술에 따른 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치를 나타낸 구성도,
도 2는 종래 기술에 따른 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에 사용되는 디스크 구조를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치를 나타낸 구성도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 콤보 픽업 장치의 광 검출부들을 구체적으로 나타낸 도면,
도 5는 도 3의 홀로그래픽용 광학계를 구체적으로 나타낸 도면,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 콤보 픽업 장치내 대물렌즈와 디스크 간의 초점 및 입사되는 기준광을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에 사용되는 디스크 구조를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
300 : 제 1 광원 302 : 시준렌즈
304 : 제 1 반사미러 306 : 빔 스플리터
308 : λ/4 플레이트 310 : 대물렌즈
312 : 제 2 반사미러 314 : 비점수차렌즈
316 : 제 1 집속렌즈 318 : 제 1 광 검출부(PDIC1)
320 : 제 2 광원 322 : 영상렌즈
324 : 슬릿 326 : 제 2 집속렌즈
328 : 제 2 광 검출부(PDIC2) 330 : 제어부
본 발명은 디스크 픽업(pick-up) 장치에 관한 것으로서, 특히 하나의 픽업 장치에서 홀로그래픽 롬(Holographic ROM) 디스크 및 디지털 데이터 디스크 내의 데이터를 픽업할 수 있는 콤보 픽업 장치와 이에 사용되는 디스크 구조에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치를 나타낸 구성도로서, 본 출원인에 의해 "홀로그래픽 롬 및 디지털 데이터의 디스크와 이에 관련된 콤보 픽업 장치(출원번호 제2003-89681호, 2003.11.06)"란 명칭으로 대한민국 특허청에 특허 출원된 바 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 콤보 픽업 장치는 제 1 광원(10)으로부터의 제 1 광을 디스크(2)의 표면으로 입사하도록 하는 제 1 광 경로 (S1)와, 제 2 광원(30)으로부터의 제 2 광을 디스크(2)의 표면으로 입사하도록 하는 제 2 광 경로(S2)와, 디스크(2)에서 회절된 제 1 광을 검출하는 제 1 광 검출부(PDIC1)(44)와, 디스크(2)에서 회절된 제 2 광을 검출하는 제 2 광 검출부(PDIC2)(26)와, 제 2 광 검출부(PDIC2)(26)에서 검출된 데이터에 따라 디지털 데이터 디스크의 트랙킹 및 포커스 제어를 수행하고 제 1 광 검출부(PDIC1)(44)에서 검출된 데이터에 따라 홀로그래픽 롬 디스크의 포커스 제어를 수행하도록 하는 제어부(28)를 포함한다.
제 1 광 경로(S1)에는 제 1 광을 방출하는 제 1 광원(10)과, 제 1 광원(10)의 제 1 광을 평행광으로 바꾸는 시준렌즈(collimating lens)(12)와, 시준렌즈(12)를 통과한 제 1 광원(10)의 제 1 광을 투과하고 제 2 광을 반사하는 반사 미러(laser line mirror)(14)와, 반사 미러(14)의 제 1 광을 투과하고 제 2 광을 반사하는 빔 스플리터(PBS : Polarizer Beam Splitter)(16)와, 빔 스플리터(16)의 광 또는 디스크(2)에서 회절된 광을 λ/4로 변형하는 λ/4 플레이트(Quarter wave plate)(18)와, λ/4 플레이트(18)에서 변형된 광을 디스크(2)로 입사하는 대물렌즈(object lens)(20)를 포함한다.
제 2 광 경로(S2)에는 제 2 광을 방출하는 제 2 광원(30)과, 제 2 광원(30)의 제 2 광을 λ/4로 변형하는 λ/4 플레이트(32)와, λ/4 플레이트(32)의 제 2 광을 평행광으로 바꾸는 렌즈(34)와, 렌즈(34)를 통과한 제 2 광을 디스크(2)에 소정의 각도로 입사하도록 하는 반사 미러(36)를 포함한다.
제 1 광원(10)은 일정 파장, 예컨대 650nm의 파장을 갖는 적색 레이저 광원 으로서, DVD 등의 디지털 데이터 디스크에 요구되는 레이저 광을 발생시킨다. 제 2 광원(30)은 일정 파장, 예컨대 532nm의 파장을 갖는 녹색 레이저 광원으로서, 홀로그래픽 롬 디스크에 요구되는 레이저 광을 발생시킨다. 이에 따라 제 1 광원(10)에서 방출된 제 1 광은 적색 레이저 광 특성에 의해 수평의 S편광을 가지며 제 2 광원(30)에서 방출된 제 2 광은 녹색 레이저 광 특성에 의해 수직의 P편광을 갖는다. 아울러 설명의 편의를 위하여 S편광을 제 1 광으로, P편광을 제 2 광으로 구분한다.
제 1 광 검출부(PDIC1)(44)는 제 1 광 경로(S1)의 렌즈(20), λ/4 플레이트(18) 및 빔 스플리터(PBS)(16)를 거쳐 반사 미러(14)에서 반사된 제 1 광을 검출하고 검출 데이터를 제어부(28)에 전달한다. 이때 반사 미러(14)와 제 1 광 검출부(PDIC1)(44) 사이에는 영상렌즈(imaging lens)(38), 슬릿(40), 집속렌즈(42)가 구성된다.
제 2 광 검출부(PDIC2)(26)는 제 1 광 경로(S1)의 렌즈(20), λ/4 플레이트(18)를 거쳐 빔 스플리터(PBS)(16)를 통해 반사된 제 2 광을 검출하고 검출 데이터를 제어부(28)에 전달한다. 이때 빔 스플리터(PBS)(16)와 제 2 광 검출부(PDIC2)(26) 사이에는 시준렌즈(22)와 비점수차 렌즈(24)가 구비된다.
제어부(28)는 제 1 광 검출부(PDIC1)(44)에서 검출된 데이터에 따라 제 1 광 경로(S1)의 디스크(2) 상부에 위치한 렌즈(20) 위치를 수평 이동하여 홀로그래픽 롬 디스크의 트랙킹 제어를 수행한다. 그리고 제 2 광 검출부(PDIC2)(26)에서 검출된 데이터에 따라 디스크(2) 상부의 렌즈(20) 위치를 수평 또는 수직 이동하여 DVD 등의 디지털 데이터 디스크의 트랙킹 및 포커스 제어를 수행한다.
이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 홀로그래픽 롬 디스크 및 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치는 다음과 같이 작동된다.
먼저, DVD 등의 디지털 데이터 디스크의 픽업시 제 1 광원(10)에서 650nm 파장을 갖는 적색 레이저의 제 1 광을 방출한다. 이때 제 1 광은 적색 레이저 광 특성에 의해 수평의 S편광을 갖는다.
이에 제 1 광은 제 1 광 경로(S1)를 따라 렌즈(12)를 통과하여 평행광으로 바뀌고 S편광을 투과하며 P편광을 반사하는 반사 미러(14)에 의해 투과하여 빔 스플리터(PBS)(16)에 입사된다. 빔 스플리터(PBS)(16)는 제 1 광을 그대로 투과하여 λ/4 플레이트(18)에 보내고 λ/4 플레이트(18)에서는 제 1 광의 S편광을 λ/4만큼 변형하여 원 편광으로 바꾼다. λ/4 플레이트(18)에서 변형된 제 1 광의 원편광은 렌즈(20)를 통해 디스크(2)로 입사된다.
디스크(2)의 기록 물질층으로부터 회절된 제 1광 신호는 다시 렌즈(20)를 통해 λ/4 플레이트(18)에 입사된다. λ/4 플레이트(18)는 회절된 원편광을 λ/4만큼 변형하여 P 편광의 제 2 광으로 바꾼다. λ/4 플레이트(18)의 제 2 광은 빔 스플리터(PBS)(16)를 통해 반사되어 렌즈(22)로 입사되고, 렌즈(22)에서는 평행광으로 되어 비점수차 렌즈(24)로 보낸다. 비점수차 렌즈(24)는 평행광의 제 2 광을 제 2 광 검출부(PDIC2)(26)로 보내고, 제 2 광 검출부(PDIC2)(26)에서는 4개의 셀로 분할된 센서(도시 생략됨)에서 대각선 방향의 센서의 광량 차이를 검출하고 그 검출 데이터를 제어부(28)에 보낸다.
제어부(28)는 제 2 광 검출부(PDIC2)(26)에서 검출된 데이터가 기설정 조건에 만족하는지 판단한다. 즉, 대각선 방향들의 각각의 센서의 광량 차이가 변화가 없는지를 판단한다. 판단 결과, 4개 셀에서 동일한 광량이 검출되면 DVD 등의 디스크의 트랙킹 및 포커스 서보가 정상으로 판정한다. 하지만 기설정 조건에 만족하지 않아 4개의 셀에서 동일한 광량이 검출되지 않을 경우 제어부(28)는 DVD 등의 디지털 데이터 디스크(2)와 렌즈(20)의 초점 거리가 정확하게 맞추기 위하여 트랙킹 및 포커스 서보의 제어를 수행한다.
그 다음 홀로그래픽 롬 디스크의 픽업 과정은 다음과 같다.
우선 제 2 광원(30)에서 532nm의 파장을 갖는 녹색 레이저 광의 제 2 광을 방출한다. 이때 제 2 광원(30)에서 방출된 제 2 광은 녹색 레이저 광 특성에 의해 수직의 P편광을 갖는다.
제 2 광은 제 2 광 경로(S2)를 따라 λ/4 플레이트(32)에 입사되고 λ/4 플레이트(32)는 P편광의 제 2 광을 λ/4만큼 변형하여 원편광으로 바꾼다. 제 2 광의 원편광은 렌즈(34)를 통해 평행광으로 되고 반사 미러(36)는 렌즈(34)에서 투과된 광을 홀로그래픽 롬 디스크(2)에 소정의 각도(기록용 기준 신호와 정반대의 각도)로 입사하도록 반사한다.
홀로그래픽 롬 디스크(2)의 기록 물질층으로부터 회절된 제 2 광 신호는 다시 렌즈(20)를 통해 λ/4 플레이트(18)에 입사된다. λ/4 플레이트(18)는 회절된 원편광을 λ/4만큼 변형하여 S편광의 제 1 광으로 바꾼다. λ/4 플레이트(18)의 제 1 광은 빔 스플리터(PBS)(16)를 투과하고 반사 미러(14)에 입사된다. 반사 미러(14)에서는 제 1 광을 반사시켜 렌즈(38)를 통해 슬릿(40)에 입사시킨다. 슬릿(40)의 홀을 통해 관통한 제 1 광은 렌즈(42)를 통해 제 1 광 검출부(PDIC1)(44)에 입사된다.
제 1 광 검출부(PDIC2)(26)에서는 3개의 셀로 분할된 센서(도시 생략됨)를 통해서 이들 광량(200)을 검출하고 그 검출 데이터를 제어부(28)에 보낸다.
제어부(28)는 제 1 광 검출부(PDIC1)(44)에서 검출된 데이터가 중앙에 있는 센서에 대해 이웃한 센서의 광량 세기가 서로 동일한지를 판단한다. 판단 결과 동일할 경우 홀로그래픽 롬 디스크의 트랙킹 서보가 정상으로 판정한다. 하지만, 제 1 광 검출부(PDIC1)(44)에서 중앙에 있는 센서에 대해 이웃한 센서의의 광량 세기가 서로 동일하지 않을 경우 제어부(28)는 홀로그래픽 롬 디스크가 기울어져 있거나 흔들린 상태로 디스크(2)와 렌즈(20)의 초점 거리가 정확하게 맞추기 위하여 트랙킹 서보의 제어를 수행한다.
한편 종래 기술에 따른 홀로그래픽 롬 및 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치는 홀로그래픽 롬 디스크의 픽업 과정시 제 2 광원(30)에서 532nm의 파장을 갖는 녹색 레이저 광의 제 2 광을 방출하면서 동시에 제 1 광원(10)에서 650nm의 파장을 갖는 적색 레이저 광의 제 1 광을 방출하고 제 2 광 검출부에서 디스크로부터 반사된 광을 검출하여 홀로그래픽 롬 디스크의 포커스 제어를 수행할 수도 있다.
즉 다시 말해서, 제 1 광원(10)에서 제 1 광 경로(S1)를 따라 홀로그래픽 롬 디스크에 입사된 제 1 광 신호는 디스크내 구비된 반사층에서 반사되어 렌즈(20)를 통해 λ/4 플레이트(18)에 입사된다. λ/4 플레이트(18)는 회절된 제 1 광의 원편 광을 λ/4만큼 변형하여 P편광을 갖는 제 2 광으로 바꾼다. λ/4 플레이트(18)의 제 2 광은 빔 스플리터(PBS)(16)를 통해 반사되어 렌즈(22)로 입사되고, 렌즈(22)에서는 평행광으로 되어 비점수차 렌즈(24)로 보낸다. 비점수차 렌즈(24)는 평행광의 제 2 광을 제 2 광 검출부(PDIC2)(26)로 보내고, 제 2 광 검출부(PDIC2)(26)에서는 4개의 셀에서 검출된 데이터를 제어부(28)에 보낸다. 제어부(28)는 제 2 광 검출부(PDIC2)(26)에서 검출된 데이터에 따라 4개 셀에서 동일한 광량이 검출되면 홀로그래픽 롬 디스크(2)의 포커스 서보가 정상으로 판정한다. 하지만 4개의 셀에서 동일한 광량이 검출되지 않을 경우 제어부(28)는 홀로그래픽 롬 디스크(2)와 렌즈(20)의 초점 거리가 정확하게 맞추기 위하여 포커스 서보의 제어를 수행한다.
도 2는 종래 기술에 따른 홀로그래픽 롬 디스크 및 디지털 데이터의 디스크 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면 종래 기술에 따른 홀로그래픽 롬 디스크 및 DVD 등의 디지털 데이터 디스크를 하나의 콤보 픽업 장치에서 사용하기 위하여 이들 디스크(2)는 다음과 같은 구조를 갖는다.
홀로그래픽 롬 및 DVD 등의 디지털 데이터 디스크(2)는 광 디지털 데이터가 기록되는 기록 물질층(202)과, 기록 물질층(202)의 상부 및 하부에 형성된 보호층(204, 206)과, 기록 물질층(202)의 하부 보호층(206) 아래에 형성된 반사층(208)과, 반사층(208) 아래에 형성된 기판층(210)으로 구성된다.
이들 보호층들(204, 206)과 기록 물질층(202) 및 반사층(208)의 총 두께는 픽업 장치의 대물렌즈(도 1의 20) 초점 거리에 따른 설정 두께를 갖는데, 바람직하 게는 0.55㎜∼0.65㎜ 두께를 갖는다. 이때 전체 디스크 두께는 다른 광 디스크와 마찬가지로 1.2㎜로 한다.
여기서, 홀로그래픽 롬 디스크와 DVD 등의 디지털 데이터 디스크는 하나의 픽업 장치에서 서로 다른 광원의 광에 의해 기록 물질층(202)의 데이터가 정상적으로 픽업되도록 보호층들(204, 206)과 기록 물질층(202) 및 반사층(208)의 총 두께를 0.55㎜∼0.65㎜ 두께로 디자인한 것이다.
또한 디스크내 반사층(208)의 추가에 의해 홀로그래픽 롬 디스크에서는 두 개의 광 검출로 트랙킹 및 포커스 제어가 가능하다. 앞서 설명한 바와 같이 홀로그래픽 롬 디스크의 픽업시 녹색 레이저의 제 2 광과 적색 레이저의 제 1 광을 동시에 방출함에 따라 디스크의 기록 물질층(202)에서 회절된 제 2 광이 λ/4 플레이트를 통해 제 1 광으로 변형되어 제 1 광 검출부에서 검출되고, 디스크의 기록 물질층(202) 아래 반사층(208)에서 반사된 제 1 광이 λ/4 플레이트를 통해 제 2 광으로 변형되어 제 2 광 검출부에서 검출된다. 이에 제어부는 제 1 및 제 2 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 홀로그래픽 롬 디스크의 트랙킹 및 포커스 서보 제어를 수행할 수 있다.
이와 같이, 종래 기술에 따른 콤보 픽업 장치는 이러한 반사 미러와 빔 스플리터에 의해 2개의 광원에서 디스크로 입사되어 회절된 광을 서로 분리하여 2개의 광 검출부로 픽업된 광을 검출할 수 있기 때문에, 홀로그래픽 롬 디스크와 일반 DVD 등의 디지털 데이터 디스크를 하나의 기기로 픽업할 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 콤보 픽업 장치는 다음과 같은 문제점들을 안고 있 다.
첫째, 사용하는 대물렌즈의 초점거리가 짧아지면 기준광의 입사가 용이하지 않다는 것이다. 즉, 대물렌즈를 포함한 픽업 엑츄에이터는 상당한 정도의 크기를 갖는데 비해, 대물렌즈의 초점거리가 짧아질 경우 상대적으로 엑츄에이터와 디스크간의 간격이 너무 협소하게 되어 기준광을 디스크에 입사시키는 각이 충분히 확보되지 않게 된다. 더구나 이렇게 대물렌즈의 바깥쪽에서 기준광을 위한 별도의 광학계를 구성하여 입사시킬 경우, 픽업의 전체 크기가 커질 수밖에 없다.
둘째, 재생된 홀로그램의 원 상이 대물렌즈의 초점 위치에 일치하지 않게 되는 경우가 발생한다는 것이다. 홀로그래픽 롬 디스크 재생시 초점 서보를 위해 DVD에 적용되는 적색 레이저를 사용하게 되는데, 종래의 디스크 구조로는 디스크의 「중간」에 반사층이 존재한다. 이 경우, 대물렌즈는 반사층의 위치에 초점을 맞추고 이 위치가 유지되도록 서보를 걸게 된다. 반면, 재생된 홀로그램의 결상 위치는 기록 당시 사용한 데이터 마스크의 위치에 있게 되는데 통상적인 기록시에는 디스크와 마스크가 접촉되므로 디스크의 바로 윗면이 재생 홀로그램의 결상 위치가 된다. 이렇게 되면 대물렌즈를 통과한 빔은 평행광이 아니라 약간 퍼지는 빔이 될 것이다. 이 빔을 슬릿 앞에 위치한 렌즈를 통하여 다시 빔을 집속시켜 결상하게 되는데, 보통의 경우 무한 광학계, 즉 입사빔이 평행광인 경우 빔은 렌즈에 의해 최적으로 집속된다. 물론 평행광이 아닌 이렇게 약간 퍼지는 빔이 입사되더라도 결상되는 위치에는 그렇게 큰 차이는 없지만, 슬릿 면에 다시 이미지를 결상시킬 수는 있다. 데이터의 패턴이 비교적 큰 경우에는 물체가 대물렌즈의 초점 위치에 있지 않더라도 슬릿 면에서의 상은 그다지 큰 영향을 받지 않는다. 그러나 데이터 패턴이 세밀해지면 그 영향의 정도가 커져서 물체의 위치가 대물렌즈의 초점면에 있지 않을 경우 슬릿 면에서 결상된 상은 초점면에 위치한 경우보다 흐려지게 된다.
셋째, 종래와 같은 층 구조를 갖는 홀로그래픽 롬 디스크를 제작하기 위해서는 여러 과정이 필요하다는 것이다. 즉, 밑 기판이 없는 상태에서 일단 데이터를 기록한 후에 기록이 완료되면 밑면에 반사 코팅을 하고 다시 밑 기판을 접착시켜야 한다. 즉, 완성된 디스크에 데이터를 기록하는 것이 아니라, 기록 후 후공정이 필요한 셈이다. 이 경우 디스크를 완성하기까지 취급상의 상당한 정도의 주의가 필요하며, 제작시간 또한 많이 걸리게 된다. 더군다나 후공정 동안에 기록된 데이터가 변형될 가능성도 존재한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 구현한 것으로, 두 개의 광원과 광 검출부를 이용하여 하나의 픽업으로 홀로그래픽 롬 디스크 및 DVD 등의 디지털 데이터 디스크를 재생하도록 한 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 홀로그래픽 롬 디스크 재생시 DVD에 의한 초점 서보 기술을 그대로 적용하여 전체 시스템을 단순화시킨 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기준광을 대물렌즈 내로 직접 입사시키는 구조로 구현하여 하나의 대물렌즈를 사용하여 DVD 데이터 재생, 홀로그래픽 롬 데이터 재생, 기준광 입사의 세 가지 기능을 동시 수행케 한 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 재생 광이 투과되는 렌즈의 중앙 부위는 두껍고 기준광이 투과되는 렌즈 외곽 부위는 얇은 대물렌즈를 구비하여 서로 다른 초점 거리를 갖게 함으로써, 디스크에 정확히 초점이 맞도록 기준광을 입사시켜 홀로그래픽 데이터를 정확하게 재생할 수 있는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 적색 광만을 반사시키는 반사층을 디스크 윗면에 형성하여 기록후의 후 공정이 필요 없는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업을 위한 기록층 구조를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 홀로그래픽 롬 디스크 및 디지털 데이터 디스크에서 데이터를 픽업하는 장치로서, 제 1 광원으로부터의 제 1 광을 상기 디스크의 표면으로 입사하도록 하는 제 1 광 경로와, 제 2 광원으로부터의 제 2 광을 상기 디스크의 표면으로 입사하도록 하는 제 2 광 경로와, 상기 디스크에서 회절된 제 1 광을 검출하는 제 1 광 검출부와, 상기 디스크에서 회절된 제 2 광을 검출하는 제 2 광 검출부와, 상기 제 1 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 상기 디지털 데이터 디스크의 트랙킹 및 포커스 제어를 수행하고 상기 제 2 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 상기 홀로그래픽 롬 디스크의 트랙킹 제어를 수행하며 상기 제 1 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 상기 홀로그래픽 롬 디스크의 포커스 제어를 수행하도록 하는 제어부를 포함하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치를 제공한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따르면, 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조로서, 광 디지털 데이터가 기록되는 기록 물질층과, 상기 기록 물질층 상부 및 하부에 형성된 보호층과, 상기 상부 보호층 상부에 형성되며 적색 파장 광은 반사시키고 녹색 파장 광은 투과시키는 반사층을 포함하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 디스크 및 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 콤보 픽업 장치는 제 1 광원(300)으로부터의 제 1 광, 예컨대 P편광의 적색광을 디스크(3)의 표면으로 입사하도록 하는 제 1 광 경로(S1)와, 제 2 광원(320)으로부터의 제 2 광, 예컨대 S편광의 녹색광을 디스크(3)의 표면으로 입사하도록 하는 제 2 광 경로(S2)와, 디스크(3)에서 회절된 제 1 광을 검출하는 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)와, 디스크(3)에서 회절된 제 2 광을 검출하는 제 2 광 검출부(PDIC2)(328)와, 제 2 광 검출부(PDIC2)(328)에서 검출된 데이터에 따라 디지털 데이터 디스크의 트랙킹 및 포커스 제어를 수행하고 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)에서 검출된 데이터에 따라 홀로그래픽 롬 디스크의 포커스 제어를 수행하도록 하는 제어부(330)를 포함한다.
제 1 광 경로(S1)에는 제 1 광을 방출하는 제 1 광원(300)과, 제 1 광원(300)의 제 1 광을 평행광으로 바꾸는 시준렌즈(collimating lens)(302)와, 시준렌즈(302)를 통과한 제 1 광원(300)의 제 1 광을 투과시키는 제 1 반사미러(laser line mirror)(304)와, 제 1 반사 미러(304)의 제 1 광을 투과시키고 디스크(3)로부터 회절된 제 1 광을 반사하는 빔 스플리터(PBS : Polarizer Beam Splitter)(306)와, 빔 스플리터(306)에서 투과된 제 1 광 또는 디스크(3)에서 회절된 제 1 광을 λ/4로 변형하는 λ/4 플레이트(Quarter Wave Plate)(308)와, λ/4 플레이트(308)에서 변형된 광을 디스크(3)로 입사시키는 대물렌즈(object lens)(310)와, 디스크(3)에서 회절되어 빔 스플리터(306)에서 반사된 제 1 광을 반사시키는 제 2 반사미러(312)와, 제 2 반사미러에서 반사된 제 1 광을 전송하는 비점수차렌즈(314)와, 비점수차렌즈(314)에서 전송된 제 1 광을 집속하여 전달하는 제 1 집속렌즈(316)와, 제 1 집속렌즈(316)에서 전달된 제 1 광의 광량 차를 검출하는 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)를 포함한다.
제 2 광 경로(S2)에는 제 2 광을 방출하는 제 2 광원(320)과, 제 2 광원(320)의 제 2 광을 투과시키는 제 2 반사미러(312)와, 제 2 반사미러(312)에서 투과된 제 2 광을 반사시키는 빔 스플리터(306)와, 빔 스플리터(306)에서 반사된 제 2 광을 λ/4로 변형하는 λ/4 플레이트(308)와, λ/4 플레이트(308)에서 변형된 광을 디스크(3)로 입사시키는 대물렌즈(310)와, 디스크(3)에서 회절되어 빔 스플리터(306)에서 투과된 제 2 광을 반사시키는 제 1 반사미러(304)와, 제 1 반사미러(304)에서 반사된 제 2 광의 광량 차를 검출하는 제 2 광 검출부(PDIC2)를 포함한 다.
여기서 제 1 반사미러(304)는 녹색 레이저 라인 미러로서, 적색 파장의 광은 그대로 투과시키고 녹색 파장의 광은 반사시키는 특성을 가지고 있다. 또한, 제 2 반사미러(312)는 적색 레이저 라인 미러로서, 제 1 반사미러(304)와는 달리 적색 파장의 광은 반사시키고 녹색 파장의 광은 그대로 투과시키는 특성을 가지고 있다. 이러한 미러는 멀티-레이어 유전체 코팅을 통해 특정 파장만 선택적으로 반사 또는 투과시키도록 하는 원리를 이용한 것으로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 또한, 빔 스플리터(306)는 하나의 광을 둘로 나누는 역할을 하는데, 특히 파장에 상관없이 수평편광(P편광)은 그대로 투과시키고 수지편광(S편광)은 반사시키는 특성이 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에서 제 1 광원(300)은 일정 파장, 예컨대 650nm의 파장을 갖는 적색 레이저 광원으로서, DVD 등의 디지털 데이터 디스크에 요구되는 레이저 광을 발생시킨다. 제 2 광원(320)은 일정 파장, 예컨대 532nm의 파장을 갖는 녹색 레이저 광원으로서, 홀로그래픽 롬 디스크에 요구되는 레이저 광을 발생시킨다. 이에 따라 제 1 광원(300)에서 방출된 제 1 광은 적색 레이저 광 특성에 의해 수평의 P편광을 가지며 제 2 광원(302)에서 방출된 제 2 광은 녹색 레이저 광 특성에 의해 수직의 S편광을 갖는다. 아울러 본 발명에서는 설명의 편이를 위하여 P편광을 제 1 광으로, S편광을 제 2 광으로 구분한다.
제 1 광 검출부(PDIC1)(318)는 제 1 광 경로(S1)의 대물렌즈(310), λ/4 플 레이트(308) 및 빔 스플리터(PBS)(306)를 거쳐 제 2 반사미러(312)에서 반사된 제 1 광을 검출하고 검출 데이터를 제어부(330)로 전달한다. 이때 제 2 반사미러(312)와 제 1광 검출부(PDIC1)(318) 사이에는 비점수차 렌즈(314) 및 제 1 집속렌즈(316)가 구비된다.
제 2 광 검출부(PDIC2)(328)는 제 2 광 경로(S2)의 대물렌즈(310), λ/4 플레이트(308)을 거쳐 빔 스플리터(PBS)(306)에서 투과되어 제 1 반사미러(304)에서 반사된 제 2 광을 검출하고 검출 데이터를 제어부(330)로 전달한다. 이때, 제 1 반사미러(304)와 제 2 광 검출부(PDIC2)(328) 사이에는 영상렌즈(322), 슬릿(324), 제 2 집속렌즈(326)가 구비된다.
제어부(330)는 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)에서 검출된 데이터에 따라 제 1 광 경로(S1)의 디스크(3) 상부에 위치한 대물렌즈(310) 위치를 수평 또는 수직 이동시켜 DVD 등의 디지털 데이터 디스크의 트래킹 및 포커스 제어를 수행한다. 그리고 제 2 광 검출부(PDIC2)(328)에서 검출된 데이터에 따라 디스크(3) 상부의 대물렌즈(310) 위치를 수평 이동시켜 홀로그래픽 롬 디스크의 트래킹 제어를 수행한다. 이때, 제어부(330)는 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)에서 검출된 데이터에 따라 디스크(3) 상부의 대물렌즈(310) 위치를 수직 이동시켜 홀로그래픽 롬 디스크의 포커스 제어도 수행한다. 즉, DVD 등의 디지털 데이터 디스크의 재생시에는 제 1 광원(300)의 광 신호만을 검출하여 디지털 데이터 디스크의 포커스 및 트래킹 제어를 수행하고, 홀로그래픽 롬 디스크의 재생시에는 제 1 광원(300) 및 제 2 광원(320)의 광 신호를 모두 검출하여 홀로그래픽 롬 디스크의 포커스 및 트래킹 제어를 수 행한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 콤보 픽업 장치의 제 1 광 검출부(318) 및 제 2 광 검출부(328)를 나타낸 도면들이다.
도 3 및 도 4a를 참조하면, 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)는 빔 스플리트(PBS)(306)에서 반사되어 비점수차 렌즈(314) 등을 통과한 제 1 광을 검출한다. 4개의 셀로 분할된 센서(a, b, c, d)(예컨대 포토다이오드)를 갖는 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)는 대각선 방향의 센서(a, d)(b, c)의 광량 차이를 검출한다. 즉, I(a+d)-I(b+c)=0이 되는가를 검출한다. 여기서 I(a+d)는 대각선 방향의 a, d 센서의 광량 크기를, 그리고 I(b+c)는 다른 대각선 방향의 b, c 센서의 광량 크기를 나타낸 것이다. 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)에 비점수차 렌즈(314)를 통해 초점이 정확하게 맞춰진 광이 입사되면 도면 부호 100과 같이 4개의 셀 센서(a, b, c, d)에 동일한 광량이 검출되지만, 비점수차 렌즈(314)를 통해 초점이 벗어난 광이 입사되면 도면 부호 102, 104와 같이 4개의 셀 센서(a, b, c, d) 중에서 어느 부분에 치우쳐 광량이 검출된다. 이렇게 4개의 셀 센서(a, b, c, d) 중에서 어느 부분에 치우쳐 광량이 검출되면 DVD 등의 디지털 데이터 디스크와 대물렌즈(310)의 초점 거리가 정확하게 맞춰져 있지 않기 때문에 트랙킹 및 포커스 서보의 제어가 요구된다.
도 3 및 도 4b를 참조하면, 제 2 광 검출부(PDIC2)(328)는 제 1 반사미러(304)에서 반사되어 영상렌즈(322), 슬릿(324) 및 제 2 집속렌즈(326)를 통과한 제 2 광을 검출한다. 슬릿(324)은 인접된 3개의 홀(hole)을 구비하고 있기 때문에 이 홀을 통해 반사된 광에서 서로 인접된 3개 디스크 트랙의 광 신호만 제 2 광 검출부(PDIC2)(328)로 입사된다. 그리고 제 2 광 검출부(PDIC2)(328)역시 3개의 셀로 분할된 센서(e, f, g)(예컨대 포토다이오드)를 구비하고 있기 때문에 3개 센서(e, f, g)를 통해서 이들 광량(A)을 검출한다. 이에 중앙에 있는 센서(f)에 대해 이웃한 e, g의 광량 세기가 서로 동일할 경우 정상 상태이지만, 그렇지 않을 경우 홀로그래픽 롬 디스크가 기울어져 있거나 흔들린 상태로 트랙킹 서보의 제어가 요구된다. 이에 대해서는 본원 출원인에 의해 특허 출원된 출원번호 10-2003-0073730호에 보다 자세히 기술되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 홀로그래픽 롬 및 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치는 다음과 같이 작동된다.
먼저, DVD 등의 디지털 데이터 디스크의 픽업시 제 1 광원(300)에서 650nm 파장을 갖는 적색 레이저의 제 1 광을 방출한다. 이때 제 1 광은 적색 레이저 광 특성에 의해 수평의 P편광을 갖는다.
이에 제 1 광은 제 1 광 경로(S1)를 따라 시준렌즈(302)를 통과하여 평행광으로 바뀌고 P편광을 투과하며 S편광을 반사하는 제 1 반사미러(304)에 의해 투과하여 빔 스플리터(PBS)(306)에 입사된다. 빔 스플리터(PBS)(306)는 파장에 상관없이 수평편광(P편광)은 그대로 투과시키고 수직편광(S편광)은 반사시키는 특성에 의해 제 1 광을 그대로 투과하여 λ/4 플레이트(308)에 보내고 λ/4 플레이트(308)에서는 제 1 광의 P편광을 λ/4만큼 변형하여 원 편광으로 바꾼다. λ/4 플레이트(308)에서 변형된 제 1 광의 원 편광은 대물렌즈(310)를 통해 디스크(3)로 입사된 다.
디스크(3)의 기록 물질층으로부터 회절된 제 1 광 신호는 다시 대물렌즈(310)를 통해 λ/4 플레이트(308)에 입사된다. λ/4 플레이트(308)는 회절된 원편광을 λ/4만큼 변형하여 S편광의 제 2 광으로 바꾼다. 변평판(308)의 제 2 광은 S편광을 반사시키는 빔 스플리터(PBS(306)의 특성에 의해 반사되어 제 2 반사미러(312)로 제공된다. 제 2 반사미러(312)에 제공된 제 2 광은 적색 파장의 광을 반사시키는 제 2 반사미러(312)의 특성에 의해 반사되어 비점수차 렌즈(314)로 제공된다. 비점수차 렌즈(314)는 제 2 광을 제 1 집속렌즈(316)로 보내고, 제 1 집속렌즈(316)에서 제 2 광이 평행광으로 되어 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)로 제공된다. 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)에서는 도 4a와 같이 4개의 셀로 분할된 센서(a, b, c, d)에서 대각선 방향의 센서(a, d)(b, c)의 광량 차이를 검출하고 그 검출 데이터를 제어부(330)에 보낸다.
제어부(330)는 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)에서 검출된 데이터가 I(a+d)-I(b+c)=0의 조건에 만족하는지 판단한다. 판단 결과, 4개 셀에서 동일한 광량이 검출되면 DVD 등의 디스크의 트랙킹 및 포커스 서보가 정상으로 판정한다. 하지만 I(a+d)-I(b+c)=0의 조건에 만족하지 않아 4개의 셀에서 동일한 광량이 검출되지 않을 경우 제어부(330)는 DVD 등의 디지털 데이터 디스크(3)와 대물렌즈(310)의 초점 거리가 정확하게 맞추기 위하여 트랙킹 및 포커스 서보의 제어를 수행한다.
그 다음 홀로그래픽 롬 디스크의 픽업 과정은 다음과 같다.
홀로그래픽 롬 디스크의 픽업 과정에서는 제 2 광원(320)에서의 532nm 파장 을 갖는 녹색 레이저 광인 제 2 광과, 레드 레이저인 제 1 광원(300)에서의 제 1 광을 동시에 방출한다.
이때 제 2 광원(320)에서 방출된 제 2 광은 녹색 레이저 광 특성에 의해 수직의 S편광을 갖는다. S편광을 갖는 녹색 레이저는 홀로그램을 재생하기 위한 기준광으로서 사용되며, 홀로그래픽 롬 디스크내의 기록 매질 층 내에서 평행빔이 되도록 만들어 주어야 한다. 일반적으로 빔이 렌즈에 의해 집속될 경우, 빔은 초점면에 모였다가 다시 퍼져 나가게 된다. 이때 초첨면 부근에서는 빔이 평행빔으로 형성되는데, 빔이 평행빔이라고 생각할 수 있는 구간을 「초점심도」라고 한다. 따라서, 녹색 레이저의 디스크면에서 초점심도를 기록 매질층의 두께 이상이 되도록 광학계를 구성하여야 한다.
본 발명에서는 이러한 광학계를 구성할 때 대물렌즈를 공용하도록 한 것을 특징으로 한다. 따라서 이 대물렌즈의 특성을 감안하여 입사시키는 녹색 레이저 전단에 광학계를 구성한다. 이는 도 5에 상세히 도시되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 제 2 광원(320)은 녹색 레이저의 광원(320a)과 이러한 녹색 레이저 광원(320a)의 광 신호를 집속하는 집속렌즈(320b)를 포함한다.
종래에 제안된 시스템에서는 홀로그래픽 롬 디스크에 입사시키는 기준광이 대물렌즈를 포함한 엑츄에이터 바깥쪽에서 입사되도록 하였다. 이 경우에는 전술한 바와 같이 대물렌즈의 초점거리가 매우 짧아질 경우 엑츄에이터와 디스크 면 사이의 간격이 매우 좁아서 기준광을 입사시키기 어렵게 되고, 전체 픽업의 크기도 커질 것으로 예상된다. 따라서 본 발명에서는 도 5와 같이 기준광(S2)이 대물렌즈(310) 내로 직접 입사되는 구조를 제안한다. 즉, 본 발명에서는 하나의 대물렌즈를 사용하여 DVD 재생, 홀로그램 재생, 기준광 입사의 세 가지 역할 수행이 가능하도록 하였다.
보다 상세히 살펴보면, 일단 기준광(S2)은 홀로그래픽 롬 디스크(3)에 평행광으로 입사되어야 한다. 이를 위해서는 대물렌즈(310)의 앞 초점면에 집속렌즈(320b)를 두어 빔이 집속되도록 하여야 한다. 왜냐하면, 렌즈의 초점면에서 입사한 빔은 렌즈를 지나 평행하게 가기 때문이다. 광원(320a)에서 나온 빔이 평행광이라 가정하면, 대물렌즈(310)의 앞 초점면에 빔을 집속하기 위하여 또 하나의 렌즈를 광원(320a) 앞에 두어야 한다.
도 5에 표시되어 있지는 않지만 만일 광원(320a)에서 나온 빔이 평행광이 아니라면 이를 평행광으로 만들기 위한 별도의 렌즈들을 구성하면 될 것이다. 또한, 렌즈의 수차를 고려하여 광원(320a) 앞의 렌즈(320b)를 단일 렌즈가 아닌 여러 장의 렌즈로 구성하는 것도 가능할 것이다. 또한, 디스크(3) 면에서 입사광의 크기를 조정하기 위하여 별도의 렌즈를 추가 삽입하는 것도 가능할 것이다. 또한, 그 중심부와 가장자리 영역에서 서로 다른 초점 거리를 갖는 대물렌즈를 구성할 수도 있을 것이다. 이러한 상이한 초점거리를 갖는 대물렌즈에 대해서는 하기에 보다 상세히 기술될 것이다.
한편, 각도 다중화된 다른 층의 데이터를 읽어내기 위해서는 기준광의 각도를 변경시킬 수 있어야 하는데, 본 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 집속렌 즈(320b)를 포함한 광원(320) 전체가 상/하 이동될 수 있도록 구현하였다. 이러한 광원(320)의 상/하 이동은 엑츄에이터 등을 제어하는 제어부(330)에 의해 제어될 수 있다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 광원(320)이 상/하 이동되면 빔 스플리터(306)에 의해 반사되는 기준광(S2)이 대물렌즈(310)의 중앙부분부터 가장자리까지 움직이게 된다. 물론, 입사되는 빔들은 모두 대물렌즈(310)에 대해 수직 상태를 유지하게 되며 빔이 집속되는 위치도 대물렌즈(310) 앞 초점면에 일정하게 유지된다. 그러면 빔은 대물렌즈(310)에 대해 항상 나란하게 입사되는 것이므로 렌즈에 평행하게 입사된 빔은 초점면에 모인다는 원리에 의해 대물렌즈(310)의 중앙 또는 가장자리로 입사하는 빔 모두 일정한 한점, 즉 대물렌즈(310)의 뒤 초점면에 항상 동일하게 모이게 된다.
다만, 본 실시예에서는 대물렌즈(310)의 중심부와 가장자리 영역의 두께를 달리하여 서로 다른 초점 거리를 갖도록 구현할 필요가 있다. 이에 대해 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 6a는 초점 거리에 변화를 주지 않은 대물렌즈(310)를 적용한 경우이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 디스크(3)에 입사되는 기준광(S2)에 의해 재생된 광(S1)의 초점(f)이 디스크(3)에 형성되지 않고 디스크(3)와 대물렌즈(310) 사이에서 디스크(3)로부터 조금 떨어진 위치에 형성된다. 그 이유는 디스크(3)에 홀로그래픽 데이터 기록시 디스크와 마스크 사이를 일정 거리를 두고 광의 간섭을 일으켜 홀로그래픽 데이터를 기록하기 때문에 재생 광(S2)의 초점(f)이 디스크(3)와 마스크 사이의 간격만큼 떨어진 위치에 형성된다.
그런데, 기준광(S2)또한 대물렌즈(310)를 통해 디스크(3)에 입사되기 때문에 그 초점 또한 재생 광(S1)의 초점(f)과 일치하게 되는데, 이와 같이 기준광(S2)이 디스크(3)내 기록 물질층에 정확하게 입사되지 않으면 홀로그래픽 데이터를 정확하게 재생할 수 없어 홀로그래픽 롬 디스크의 포커스 서보 제어를 하는데 어려움이 따를 수 있다.
따라서 본 실시예에서는 재생광(S1)이 투과되는 렌즈 중앙 두께는 두껍고, 기준광(S2)이 투과되는 렌즈 외곽 두께는 얇은 대물렌즈(310') 구조를 제안한다.
즉, 도 6b는 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 디스크의 기준광 포커스 서보 장치내 대물렌즈와 디스크 사이의 초점 및 입사되는 기준광을 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 디스크의 기준광 포커스 서보 장치는, 기준광(S2)에 의해 재생된 광(S1)의 초점(f1)은 기록시 디스크와 마스크 사이의 일정 거리 차이로 인해 디스크(3)에 형성되지 않고 디스크(3)와 대물렌즈(310') 사이에서 디스크(3)로부터 조금 떨어진 위치에 형성된다.
하지만, 대물렌즈(310')의 얇은 렌즈 외곽 부분을 통해 디스크(3)에 입사되는 기준광(S2)은 상기 재생광(S1)의 초점(f1)과 일치하지 않고 디스크(3) 표면 또는 디스크(3)내 기록 물질층에 초점(f2)이 맺혀진다.
이에 따라 대물렌즈(310')에서 얇은 렌즈 외곽 부분을 통해 λ/4 플레이트(308)에서 변형된 기준광(S2)의 원편광이 투과되어 디스크(3)에 입사되는데, 이때 렌즈 중앙보다 얇은 렌즈 두께에 의해 기준광(S2)의 초점이 디스크(3)에 맺히게 된다. 그리고 대물렌즈(310')에서 두꺼운 렌즈 중앙 부분을 통해 디스크(3)로부터 재생된 광(S1)의 원편광이 투과되어 λ/4 플레이트(308)에 전달된다. 렌즈 중앙 부분의 두께는 종래와 동일한 렌즈 두께로 이루어지기 때문에 재생광(S1)의 초점이 대물렌즈(310')와 디스크(3) 사이의 디스크(3) 위에 맺히게 된다.
이상과 같이, 대물렌즈(310)의 중앙 부분으로 입사한 빔은 디스크(3)의 수직면에 대해 작은 각을 가지고 디스크(3)에 입사되며, 가장자리로 입사한 빔은 큰 각을 가지고 디스크(3)에 입사하게 된다. 이런 식으로 픽업을 구성하게 되면 대물렌즈(310)의 초점거리가 아무리 짧아진다 하더라도 기준광(S2)이 대물렌즈(310)를 통해 입사되므로 기준광(S2)의 입사 각도를 다양하게 설정할 수 있다.
또한, 종래에는 기준광을 외부에서 별도로 입사해 주기 때문에 디스크의 와블에 대해 기준광의 초점 심도의 위치를 조정할 능력이 없었다. 그래서 기준광의 초점 심도의 마진을 크게 유지시켜줘야 했다. 그런데 입사하는 기준광의 초점 심도는 빔 크기의 제곱에 비례하므로 빔의 크기를 상대적으로 크게 해야 한다. 홀로그래픽 롬 디스크에 입사하는 빔의 크기가 커지면 광원은 일정한 파워를 가지고 있기 때문에 단위 면적당 파워는 줄어들게 된다. 따라서 재생되는 신호의 크기가 줄어들 수밖에 없다.
본 발명에서와 같이 기준광(S2)을 대물렌즈(310')를 통해 입사시킬 경우에는 대물렌즈(310')는 계속 포커싱 서보를 통해 디스크와 일정한 간격을 유지하게 되므로 기준광(S2)의 초점심도 마진을 크게 가져갈 필요가 없게 된다. 따라서 기준광 (S2)의 크기를 줄일 수 있게 되고 재생되는 신호의 크기가 향상되게 된다.
한편, 다시 도 3을 참조하면, 제 2 광원(320)에서 방출된 제 2 광은 제 2 반사미러(312)로 제공되고 S편광을 투과시키는 제 2 반사미러(312)의 특성에 의해 제 2 광은 투과되어 빔 스플리터(306)로 제공된다. 빔 스플리터(306)에 제공된 제 2 광은 반사되어 λ/4 플레이트(308)에 입사된다. λ/4 플레이트(308)는 S편광의 제 2 광을 λ/4만큼 변형하여 원편광으로 바꾼다. 제 2 광의 원편광은 대물렌즈(310)를 통해 평행광으로 되어 홀로그래픽 롬 디스크(3)에 소정의 각도(롬 디스크를 제작시 사용했던 기준광의 각도와 정 반대인 각도(위상 공액파))로 입사된다.
디스크(3)에 입사된 제 2 광은 디스크(3)의 기록 물질층으로부터 회절되어 다시 대물렌즈(310)를 통해 λ/4 플레이트(308)에 입사된다. λ/4 플레이트(308)는 회절된 원편광을 λ/4만큼 변형하여 P편광으로 바꾼다. 이러한 P편광의 제 2 광은 빔 스플리터(PBS)(306)를 투과하고 제 1 반사미러(304)에 입사된다. 제 1 반사미러(304)에서는 제 2 광을 반사시켜 영상렌즈(322)를 통해 슬릿(324)에 입사시킨다. 슬릿(324)의 홀을 통해 관통한 제 2 광은 제 2 집속렌즈(326)를 통해 제 2 광 검출부(PDIC2)(328)에 입사된다.
제 2 광 검출부(PDIC2)(328)에서는 도 4b와 같이 3개의 셀로 분할된 센서(e, f, g)를 통해서 이들 광량(A)을 검출하고 그 검출 데이터를 제어부(330)로 보낸다.
제어부(330)는 제 2 광 검출부(PDIC2)(328)에서 검출된 데이터가 중앙에 있는 센서(f)에 대해 이웃한 e, g의 광량 세기가 서로 동일한지를 판단한다. 판단 결과 동일할 경우 홀로그래픽 롬 디스크의 트랙킹 서보가 정상인 것으로 판정한다. 하지만, 제 2 광 검출부(PDIC2)(328)에서 중앙에 있는 센서(f)에 대해 이웃한 e, g의 광량 세기가 서로 동일하지 않을 경우 제어부(330)는 홀로그래픽 롬 디스크가 기울어져 있거나 흔들린 상태로 디스크(3)와 대물렌즈(310)의 초점 거리가 정확하게 맞추기 위하여 트랙킹 서보의 제어를 수행한다.
한편 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬과 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에서의 홀로그래픽 롬 디스크의 픽업 과정시 제 2 광원(320)에서 532nm의 파장을 갖는 녹색 레이저 광의 제 2 광을 방출하면서 동시에 제 1 광원(300)에서 650nm의 파장을 갖는 적색 레이저 광의 제 1 광을 방출하고 제 1 광 검출부(318)에서 디스크(3)로부터 반사된 광을 검출하여 홀로그래픽 롬 디스크의 포커스 제어를 수행할 수도 있다.
즉 다시 말해서, 제 1 광원(300)에서 제 1 광 경로(S1)를 따라 홀로그래픽 롬 디스크(3)에 입사된 제 1 광 신호는 디스크내에서 회절되어 대물렌즈(310)를 통해 λ/4 플레이트(308)에 입사된다. λ/4 플레이트(308)는 회절된 제 1 광의 원편광을 λ/4만큼 변형하여 S편광으로 바꾼다. S편광의 제 1 광은 빔 스플리터(PBS)(306)를 통해 반사되어 제 2 반사미러(312)로 입사되고, 제 2 반사미러(312)에서는 제 1 광을 반사시켜 비점수차 렌즈(314)로 보낸다. 비점수차 렌즈(314)를 거친 제 1 광은 제 1 제 1 집속렌즈(316)로 제공되고 제 1 집속렌즈에서 집속된 제 1 광은 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)로 제공된다. 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)에서는 4개의 셀에서 검출된 데이터를 제어부(330)에 보낸다. 제어부(330)는 제 1 광 검출부(PDIC1)(318)에서 검출된 데이터에 따라 4개 셀에서 동일한 광량이 검출되면 홀로그래픽 롬 디스크(3)의 포커스 서보가 정상인 것으로 판정한다. 하지만 4개의 셀에서 동일한 광량이 검출되지 않을 경우 제어부(330)는 홀로그래픽 롬 디스크(3)와 대물렌즈(310)의 초점 거리가 정확하게 맞추기 위하여 포커스 서보의 제어를 수행한다.
도 7은 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 디스크 및 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 및 DVD 등의 디지털 데이터 디스크를 하나의 콤보 픽업 장치에서 사용하기 위하여 이들 디스크(3)는 다음과 같은 구조를 갖는다.
홀로그래픽 롬 및 DVD 등의 디지털 데이터 디스크(3)는 반사층(700)과, 데이터가 기록되는 기록 물질층(704)과, 기록 물질층(704)의 상부 및 하부에 형성된 보호층(기판층)(702, 706)으로 구성된다. 이때, 반사층(700)은 적색광만을 반사시키는 적색 레이저 라인 미러 코팅이 적용되는 것을 특징으로 한다.
도 2의 종래의 디스크(2) 구조에서는 반사층(208)이 디스크의 중간에 위치하게 되어 데이터가 담긴 홀로그래픽 롬 디스크를 제작하기 위해서는 데이터를 기록한 후 반사층(208)을 입히고 기판(210)을 다시 붙이는 등의 후공정이 필요하였다. 이러한 후공정은 기록된 데이터의 변형을 가져올 수 있게 하는 단점이 있다.
그러나 도 7과 같이 구현된 본 발명에 따른 디스크(3) 구조에서는 반사층(700)을 디스크(3) 윗면에 형성하고 또한 반사층(700)을 적색광만을 반사시키도록 구현하게 되면, 후공정이 필요 없고 그냥 공 디스크 상태로 제작하고 기록만 하면 된다. 왜냐하면, 기록시에는 녹색광만을 사용하는데, 반사층(700)이 적색 레이저 라인 미러이므로 기록시 전혀 문제를 일으키지 않는다. 그리고 디스크 제작시 보통 데이터 마스크를 디스크와 접촉한 상태로 기록하기 때문에 재생시 홀로그램 데이터의 결상 위치는 반사막 바로 윗면이 되게 된다. 즉, 서보빔을 위한 반사막과 홀로그램 데이터의 위치가 대물렌즈의 초점면으로 거의 같게 된다.
전술한 바와 같이 종래에는, 홀로그램 데이터가 대물렌즈의 초점면에 있지 않을 경우 슬릿 면에서 재 결상한 상이 흐려진다고 설명하였다. 그러나 본 발명에 따른 기록층 구조를 갖는 디스크의 경우에는 이러한 문제를 발생하지 않게 되어 깨끗한 데이터를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 상부 보호층(702)은 복굴절성을 갖는 물질 또는 코팅을 사용하여 녹색 광에 대하여 편광을 보상(Polarization compensator)해 주도록 한 것을 특징으로 한다. 즉, λ/4 플레이트를 고정시켜 사용하는 경우에 각 파장에 대해 엄밀한 편광을 유지하도록 하기 위해 λ/4 플레이트는 적색 광에 맞추고 그 대신 홀로그래픽 롬의 공 디스크를 제작시 기록 매질 윗 부분의 기판을 복굴절성 물질로 제작하도록 한다. 이로 인해 정확한 원 편광 상태가 되도록 할 수 있다.
다른 한편, 이들 보호층들(702, 706)과 기록 물질층(702) 및 반사층(700)의 총 두께는 픽업 장치의 렌즈 초점 거리에 따라 상이한 설정 두께를 갖는데, 바람직하게는 0.55㎜∼0.65㎜ 두께를 갖는다. 이때 전체 디스크(3) 두께는 다른 광 디스크와 마찬가지로 1.2㎜로 한다.
여기서, 홀로그래픽 롬 디스크와 DVD 등의 디지털 데이터 디스크는 하나의 픽업 장치에서 서로 다른 광원의 광에 의해 기록 물질층(704)의 데이터가 정상적으로 픽업되도록 보호층들(702, 706)과 기록 물질층(704) 및 반사층(700)의 총 두께를 0.55㎜∼0.65㎜ 두께로 디자인한 것이다.
이와 같이, 본 발명의 콤보 픽업 장치는 하나의 픽업을 가지고 홀로그래픽 롬 디스크 및 디지털 데이터 디스크를 재생할 수 있으며, 이러한 픽업 장치에 사용되는 기록층 구조는 디스크 제조시 기록 과정을 마친 후 후공정이 필요 없도록 구현하였다.
본 발명에 의하면, 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크를 병행하여 재생할 수 있는 바, 제품의 경제성 및 시장성에서 탁월한 경쟁력을 가질 수 있다. 또한 홀로그래픽 롬 디스크 재생시 초점 서보를 기존 DVD에서 사용하는 기술을 그대로 채용함으로써 전체 시스템 구조를 단순화시킬 수 있다. 특히 본 발명은 기준광이 대물렌즈 내로 직접 입사되는 구조이기 때문에 하나의 대물렌즈를 사용하여 DVD 재생, 홀로그램 재생, 기준광 입사의 세 가지 역할을 수행할 수 있다. 이로 인해 기준광의 초점심도 마진을 크게 가져갈 필요가 없어 기준광의 크기를 줄일 수 있으며 재생되는 신호의 크기를 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 디스크 구조에 의하면, 기록 과정을 마친 후 반사층을 입히는 후공정이 필요 없기 때문에 디스크의 마스터링 공정을 대폭 간소화할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위 에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (26)

  1. 홀로그래픽 롬 디스크 및 디지털 데이터 디스크에서 데이터를 픽업하는 장치로서,
    제 1 광원으로부터의 제 1 광을 상기 디스크의 표면으로 입사하도록 하는 제 1 광 경로와,
    제 2 광원으로부터의 제 2 광을 상기 디스크의 표면으로 입사하도록 하는 제 2 광 경로와,
    상기 디스크에서 회절된 제 1 광을 검출하는 제 1 광 검출부와,
    상기 디스크에서 회절된 제 2 광을 검출하는 제 2 광 검출부와,
    상기 제 1 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 상기 디지털 데이터 디스크의 트랙킹 및 포커스 제어를 수행하고 상기 제 2 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 상기 홀로그래픽 롬 디스크의 트랙킹 제어를 수행하며 상기 제 1 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 상기 홀로그래픽 롬 디스크의 포커스 제어를 수행하도록 하는 제어부
    를 포함하되,
    상기 제 1 광 경로에는 제 1 광을 방출하는 제 1 광원과, 상기 제 1 광원의 제 1 광을 투과시키는 제 1 반사미러와, 상기 제 1 반사미러의 제 1 광을 투과시키고 상기 디스크로부터 회절된 제 1 광을 반사하는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터에서 투과된 제 1 광과 상기 디스크에서 회절된 제 1 광을 λ/4만큼 변형하는 λ/4 플레이트와, 상기 λ/4 플레이트에서 변형된 광을 상기 디스크로 입사시키는 대물렌즈와, 상기 디스크에서 회절되어 상기 빔 스플리터에서 반사된 제 1 광을 반사시키는 제 2 반사미러와, 상기 제 2 반사미러에서 반사된 제 1 광의 광량 차를 검출하는 제 1 광 검출부가 포함되며,
    상기 제 2 광 경로에는 상기 제 2 광을 방출하는 제 2 광원과, 상기 제 2 광원의 제 2 광을 투과시키는 제 2 반사미러와, 상기 제 2 반사미러에서 투과된 제 2 광을 반사시키는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터에서 반사된 제 2 광을 λ/4만큼 변형하는 λ/4 플레이트와, 상기 λ/4 플레이트에서 변형된 광을 상기 디스크로 입사시키는 대물렌즈와, 상기 디스크에서 회절되어 상기 빔 스플리터에서 투과된 제 2 광을 반사시키는 제 1 반사미러와, 상기 제 1 반사미러에서 반사된 제 2 광의 광량 차를 검출하는 제 2 광 검출부
    가 포함되는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광은 수평편광인 P편광이고 상기 제 2 광은 수직편광인 S편광인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광 경로의 광원은 적색 레이저 광원이고 상기 제 2 광 경로의 광원은 녹색 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광 검출부는 상기 제 2 반사미러를 통해 반사된 제 2 광을 검출하고 검출 데이터를 상기 제어부에 전달하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 광 검출부와 상기 제 2 반사미러 사이에는 비점수차 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광 검출부는 상기 제 1 반사미러를 통해 반사된 제 1 광을 검출하고 검출 데이터를 상기 제어부에 전달하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 광 검출부와 상기 제 1 반사미러 사이에는 적어도 하나 이상의 홀을 구비하는 슬릿이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 슬릿은 3개의 홀을 구비하고 상기 홀을 통해 반사된 광에서 서로 인접한 3개 디스크 트랙의 광신호를 상기 제 2 광 검출부로 입사시키는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 1 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 상기 제 1 광 경로의 대물렌즈 위치를 수평 및 수직 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 2 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 상기 제 2 광 경로의 대물렌즈 위치를 수평 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 1 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 상기 홀로그래픽 롬 디스크의 포커싱 제어를 수행하면서 상기 제 2 광 검출부에서 검출된 데이터에 따라 상기 홀로그래픽 롬 디스크의 트래킹 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광원은 적어도 하나 이상의 렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  15. 제 1 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 2 광원을 상/하 이동시키는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 반사미러는 적색 파장 광은 투과시키고 녹색 파장 광은 반사시키는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 반사미러는 적색 파장 광은 반사시키고 녹색 파장 광은 투과시키는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  18. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 수평편광은 투과시키고 수직편광은 반사시키는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 홀로그래픽 롬 디스크 재생시 기준광을 상기 대물렌즈를 통해 입사시키는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 대물렌즈는 재생광이 투과되는 부위의 두께가 두껍고 상기 기준광이 투과되는 부위의 두께가 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 대물렌즈는 두께가 다른 부분이 서로 다른 초점거리를 가지는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치.
  22. 삭제
  23. 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조로서,
    광 디지털 데이터가 기록되는 기록 물질층과,
    상기 기록 물질층 상부 및 하부에 형성된 보호층과,
    상기 상부 보호층 상부에 형성되며, 적색 파장 광은 반사시키고 녹색 파장 광은 투과시키는 반사층
    을 포함하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조.
  24. 삭제
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 보호층들과 상기 기록 물질층 및 반사층의 총 두께는 픽업 장치의 렌즈 초점 거리에 따라 상이한 설정 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 설정 두께는 0.55㎜∼0.65㎜인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조.
KR1020040107738A 2004-12-17 2004-12-17 홀로그래픽 롬 디스크와 디지털 데이터 디스크의 콤보 픽업 장치 및 그 장치에 사용되는 디스크 기록층 구조 KR100657728B1 (ko)

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