KR101143028B1 - 다층 광학 정보 기록 매체 - Google Patents

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Abstract

다층 광학 정보 기록 매체가 개시된다. 판독면으로부터 가장 먼 정보 기록 층이 L0로 표시되고, L1, L2, L3, ... 및 L5 정보 기록 층들은 광학 축의 방향으로 연속적으로 형성된다. 두께(t0 내지 t4)를 갖는 5개의 스페이서들이 정보 기록 층들 사이에 개재된다. 스페이서들은 [Δtm > ACCT x Rm+1 x Rm+2 x Tm+1 2 x nλ / (2NA2)] 및 [Δtm-sum > ACCT x Rm+a x Rm+b x Tab 2 x nλ / (2NA2)]의 관계를 만족시킨다. 6-층 디스크의 스페이서들의 두께는 t1 > t3 > t0 > t2 > t4의 관계를 만족시킨다. 또한, 스페이서들의 두께는 다중 반사의 영향이 제거되도록 적절하게 설정된다.
Figure R1020050075464
다층 기록 매체, 정보 기록 층, 스페이서, 다중 반사, 광학 픽업

Description

다층 광학 정보 기록 매체 {MULTI-LAYER OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM}
도1은 관련 기술에 따른 4-층 광학 디스크의 층들의 구조를 도시하는 개략도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BD 디스크로부터 데이터를 재생하는데 사용되는 개구수가 높은 대물 렌즈를 도시하는 개략도.
도3은 BD 디스크로부터 데이터를 재생하는데 사용되는 광학 픽업의 광학 시스템의 구조의 일례를 도시하는 개략도.
도4는 광학 픽업용으로 사용되는 액정 장치의 전극들의 극성의 구조를 도시하는 개략도.
도5는 광학 픽업용으로 사용되는 수광 장치의 구조를 도시하는 개략도.
도6은 4-구획 수광 장치의 비점수차 초점 오류 신호의 발생을 설명하는 개략도.
도7은 6-층 광학 디스크의 다중 반사의 일례를 도시하는 개략도.
도8은 스페이서들의 두께가 Δtm만큼 다른 경우의 다중 반사를 도시하는 개략도.
도9는 6-층 광학 디스크의 설계된 반사율의 일례를 도시하는 그래프.
도10은 인접하지 않은 복수의 스페이서들 사이에서 발생하는 다중 반사의 일례를 도시하는 개략도.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 6-층 광학 디스크의 구조의 일례를 도시하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 디스크 기판
11 : BD 디스크
12 : 제1 대물 렌즈
14 : 제2 대물 렌즈
16 : 반도체 레이저
20 : 편광 광선 분광기
23 : 액정 장치
24 : 1/4 파장판
25 : 집광 렌즈
26: 다중 렌즈
27 : 수광 장치
L0 - L5 : 정보 기록 층
본 발명은 광학 디스크로 대표되며 복수의 정보 기록 층을 갖는 다층 정보 기록 매체에 관한 것이다.
광학 디스크의 표면 기록 밀도(매체당 기록 용량)를 증가시키기 위해, (대략 405 nm의 파장을 갖는) 청자색 반도체 레이저 및 개구수가 큰 대물 렌즈를 사용하는 광학 디스크 장치인 블루레이 디스크(상표명, 이하에서 BD 디스크로 언급됨)가 제안되었다. BD에서, 광선 스폿의 직경을 감소시키기 위해, 405 nm의 파장을 갖는 광원 및 0.85의 큰 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈가 사용된다.
스폿 직경은 1.22 x λ/NA로서 정의된다고 가정된다. 콤팩트 디스크(CD)가 780 nm의 파장을 갖는 광원 및 0.45의 NA를 갖는 대물 렌즈를 사용하므로, CD의 스폿 직경은 2.11 ㎛이다. 디지털 다기능 디스크(DVD)가 650 nm의 파장을 갖는 광원 및 0.6의 NA를 갖는 대물 렌즈를 사용하므로, DVD의 스폿 직경은 1.32 ㎛이다. 대조적으로, BD의 스폿 직경은 0.58 ㎛로 작고, 이의 스폿 면적은 DVD의 스폿 면적의 약 1/5이다. 또한, BD의 대물 렌즈의 개구수(NA)가 증가되므로, 디스크 표면과 레이저 광선의 광학 축 사이에 형성된 90°에 대한 각도 오류(이러한 각도 오류는 기울기 여유로서 언급됨)가 작아지고, 정보 기록 층들을 코팅하는 커버 층의 두께는 0.1 mm로 얇다.
일면 복층 디스크에서, 레이저 광선의 입사 표면으로부터 100 ㎛의 깊이에 형성된 정보 기록 층(BD-ROM 디스크에서, 이러한 층은 반사 층을 나타내고, 기록 가능 BD 디스크에서, 이러한 층은 반사 층 및 기록 층 모두를 나타냄)은 기준 층(0 번째 기록 층 또는 L0 층으로서 언급됨)으로서 정의되고, 75㎛의 깊이에 형성된 기록 층은 1번째 기록 층 (또는 L1 층)으로서 정의된다. 따라서, 더 큰 기록 용량을 달성하기 위해, 복수의 정보 기록 층을 갖는 다층 디스크가 희망적이라고 생각된다.
다음의 비특허 문헌 1은 다층 기록 매체를 BD 디스크로서 제안한다.
[비특허 문헌 1]
엔. 시다. 티. 히구찌, 와이. 호소다, 에이치. 미요시, 에이. 나까노, 및 케이. 쯔찌야, "광중합체 시트를 사용한 BD형 다층 100 GB ROM 디스크", 광학 메모리에 대한 국제 심포지엄의 기술 요람, 나라, 10면 (2003).
비특허 문헌 1은 4-층 BD 디스크의 가능성을 보고한다. 이러한 문헌은 4-층 BD 디스크를 구성하는 중간 층(스페이서)들의 재료가 상이한 두께를 가질 때, 복수의 정보 기록 층들 사이에서 발생하는 다중 반사의 영향이 조명되어야 한다고 제안한다. 도1은 비특허 문헌 1에 설명된 4-층 BD 디스크의 구조를 도시한다. L0 층은 1.1 mm의 두께를 갖는 디스크 기판(1) 상에 형성된다. L1, L2, 및 L3 층은 L0 층 상에 연속적으로 형성된다. 광선 투과 층(커버 층으로도 언급됨)이 레이저 광선의 입사면 상에 형성된다. L0 층과 L1 층 사이에 개재된 스페이서의 두께는 15 ㎛이다. L1 층과 L2 층 사이에 개재된 스페이서의 두께는 17 ㎛이다. L2 층과 L3 층 사이에 개재된 스페이서의 두께는 13 ㎛이다. 따라서, 스페이서들은 2 ㎛ 이상 상이한 두께를 가질 필요가 있다.
다층 BD 디스크의 스페이서들은 종종 필름 또는 시트 재료로 만들어지고, 이 는 일정한 두께를 갖는 중간 층들의 구조가 자외선 경화 수지 재료를 사용하는 스핀 코팅 방법보다 더 쉽게 달성될 수 있기 때문이다. 따라서, 이러한 방법에서, 6개의 층 또는 8개 이상의 층을 갖는 디스크 매체가 달성될 수 있다.
그러나, 복수의 정보 기록 층을 갖는 다층 매체에 대해, 인접한 스페이서들 사이에서 발생하는 다중 반사 이외에, 인접하지 않은 복수의 스페이서들 사이에서 발생하는 다중 반사가 고려될 필요가 있다.
상기 관점에서, 인접하지 않은 복수의 스페이서들 사이에서 발생하는 다중 반사를 효과적으로 억제하기 위해 두 개의 인접한 스페이서들의 두께의 차가 소정값 이상으로 설정되고 인접한 스페이서들의 두께의 합이 소정의 관계를 갖는 복수의 스페이서를 갖는 다층 광학 정보 기록 매체를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명에 따르면, 오목-볼록 표면 또는 위상이 변화하는 정보 피트(pit) 또는 반사율 또는 위상이 변화하는 기록 표시(recording mark)에 의해 신호 정보가 기록되는 복수의 정보 기록 층을 갖는 다층 광학 정보 기록 매체가 제공되고, 상기 정보 기록 층들은 m번째 정보 기록 층(여기서, m은 0 이상의 임의의 정수임)으로 표시되고, 재생 광학 픽업의 대물 렌즈로부터 가장 먼 정보 기록 층은 0번째 정보 기록 층으로 표시되고, 상기 정보 기록 층들 사이에 스페이서들이 개재되고, 상기 스페이서들은 투명 재료로 만들어지고, m번째 정보 기록 층과 (m + 1)번째 정보 기록 층 사이에 개재된 상기 스페이서의 두께는 tm으로 표시되고, (m + 1)번째 정보 기록 층과 (m + 2)번째 정보 기록 층 사이에 개재된 상기 스페이서의 두께는 tm+1으로 표시되고, 상기 스페이서의 두께(tm, tm+1)들 사이의 차는 Δtm으로 표시되고, m번째 정보 기록 층과 (m + a)번째 정보 기록 층(여기서, a는 2 이상의 임의의 정수임) 사이에 개재된 상기 스페이서들의 두께의 합은 (tm + tm+1 + ... + tm+a-1)으로 표시되고, (m + a)번째 정보 기록 층과 (m + b)번째 정보 기록 층(여기서, b는 2 이상의 임의의 정수임) 사이에 개재된 상기 스페이서들의 두께의 합은 (tm+a + tm+a+1 + ... + tm+b-1)으로 표시되고, 합(tm + tm+1 + ... + tm+b-1)과 합(tm+a + tm+a+1 + ... + tm+b-1) 사이의 차는 Δtm-sum으로 표시되고, 그 다음 상기 스페이서들의 두께는 Δtm 및 Δtm-sum이 공식 (1) 및 (2)를 만족시키도록 설정된다.
Δtm > ACCT x Rm+1 x Rm+2 x Tm+1 2 x nλ / (2NA2) ... (1)
Δtm-sum > ACCT x Rm+a x Rm+b x Tab 2 x nλ / (2NA2) ... (2)
여기서, ACCT는 혼선 지수(crosstalk index)를 나타내고, Rm+1, Rm+2, Rm+a, 및 Rm+b는 각각 (m + 1)번째 층, (m + 2)번째 층, (m + a)번째 층, 및 (m + b)번째 층 상에 형성된 반사 필름의 강도 반사율을 나타내고, Tm+1은 상기 스페이서(tm+1)의 강도 투과율을 나타내고, Tab는 (m + a)번째 정보 기록 층으로부터 (m + b)번째 정보 기록 층으로의 강도 투과율을 나타내고, n은 상기 스페이서 재료의 굴절 지수를 나타내고, NA는 상기 대물 렌즈의 개구수를 나타낸다.
본 발명에 따르면, 다층 디스크가 인접한 스페이서들의 두께가 소정의 조건을 만족시키고 인접하지 않은 복수의 스페이서들의 두께가 소정의 조건을 만족시키는 구조를 가지므로, 다중 반사로 인한 신호 열화가 최소화될 수 있다. 달리 말하면, 인접한 스페이서들 및 인접하지 않은 복수의 정보 기록 층들 내에서 발생하는 층간 간섭이 효과적으로 억제될 수 있다. 각각의 스페이서의 두께가 그의 반사율에 의존하는 층간 간섭에 따라 설정될 때, 복수의 스페이서들의 합은 당연히 최소화될 수 있다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 그의 최적 실시예의 다음의 상세한 설명에 비추어 더욱 명백해질 것이다.
본 발명은 유사한 도면 부호가 유사한 요소를 지시하는 첨부된 도면과 관련하여 취해지는 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다.
다음으로, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 여러 실시예들이 상세하게 설명될 것이다. 본 발명은 다음의 실시예로 제한되지 않는다. 대신에, 본 발명의 취지 및 범주를 벗어나지 않고서, 실시예의 임의의 변경이 이루어질 수 있다. 달리 말하면, 다음의 실시예들은 광학 디스크 매체로 제한되지 않는다. 실시예들은 다층 기록 및 다층 재생을 달성할 수 있는 임의의 기록 시스템에 대해 효과적이 될 수 있다. 먼저, 본 발명의 일 실시예로서, 다층 BD 디스크가 설명될 것이다.
도2는 BD 디스크용 광학 픽업 내에 포함된 대물 렌즈의 구조의 일례를 도시한다. 광학 픽업은 신호가 도면 부호 11로 표시된 BD 디스크의 커버 층(11a)의 측면으로부터 불균일 패턴으로서 기록되는 정보 기록 층으로부터 신호를 판독하도록 배치된다. BD 디스크(11)는 정보 기록 층 및 박형 광선 투과 층이 약 1.1 mm의 두께를 갖는 폴리카보네이트 기판 상에 형성된 구조를 갖는다.
도면 부호 12는 제1 대물 렌즈를 나타낸다. 도면 부호 14는 제2 대물 렌즈를 나타낸다. 제1 대물 렌즈(12) 및 제2 대물 렌즈(14)는 동일한 광학 축 상에 위치되도록 렌즈 홀더(13)에 의해 지지된다. 두 렌즈(12, 14)들은 0.85의 개구수를 갖는 2-세트 대물 렌즈로서 기능한다. 제1 대물 렌즈(12) 및 제2 대물 렌즈(14)는 광학 축의 방향 및 신호 트랙에 직교하는 방향으로 이동하는 2-축 솔레노이드 액츄에이터(15) 상에 장착된다. 반도체 레이저 광원으로부터 방출된 광선이 두 렌즈(12, 14)를 통과하여 BD 디스크(11) 상에 초점이 맞춰진다. 대물 렌즈(12, 14) 대신에, 개구수가 높은 하나의 렌즈가 사용될 수 있다.
도3은 광학 디스크로부터 데이터를 재생하는 광학 픽업의 일례를 도시한다. 반도체 레이저(16)로부터 방출된 광선이 시준 렌즈(17)에 의해 시준된다. 시준된 광선은 회절 격자(19), 편광 광선 분광기(20), 액정 장치(23), 및 1/4 파장판(24)을 통과한다. 회절 격자(19)는 기록 가능 매체 및 재기록 가능 매체에 대한 트랙 제어 오류 신호를 계산하는데 사용되는 측면 스폿을 발생시킨다. 그 후에, 광선은 2-세트 대물 렌즈(12, 14)로 진입한다. 2-세트 대물 렌즈(12, 14)는 광선을 기록 매체 상에 초점 맞춘다. 선편광 광선이 1/4 파장판(24)을 통과할 때, 원편광 광선이 발생한다. 디스크에 의해 반사된 원편광 광선이 1/4 파장판(24)을 통과할 때, 선편광 광선(편광면이 입사 광선에 대해 90°만큼 회전된 광선)이 발생한다.
반도체 레이저(16)의 방출 광의 일부는 편광 광선 분광기(20)에 의해 반사되어 집광 렌즈(21)에 의해 방출된 광선의 출력을 검출하는 수광 장치(22)로 안내된다. 수광 장치(22)는 레이저의 출력의 강도를 일정하게 유지한다. 수광 장치(22)로의 입사 광선의 양은 1/2 파장판(18)을 회전시킴으로써 조정될 수 있다. 레이저 출력의 강도는 수광 장치(22)의 출력에 따라 자동 전력 제어(APC) 회로(도시되지 않음)에 의해 실제로 제어된다.
도4는 비점수차 보상 장치로서 액정 장치(23)를 도시한다. 액정 장치(23)는 예를 들어 동심 형상으로 형성된 전극 패턴(23a, 23b, 23c)을 가지며, 전극들에 인가되는 전압에 대응하는 커버 층의 두께의 오류로 인해 발생하는 비점수차의 보상량에 거의 상응하는 파면을 발생시킨다.
액정 장치(23) 대신에, 비점수차는 확대 렌즈를 사용함으로써 또는 시준기를 이동시킴으로써 보상될 수 있다.
다른 한편으로, BD 디스크(11)로부터 반사된 광선은 편광 광선 분광기(20)에 의해 반사된 다음 검출 광학 경로로 안내된다. 그 후에, 광선은 광선을 수렴시키는 집광 렌즈(25) 및 다중 렌즈(26)를 통과한다. 수렴된 광선은 서보 오류 신호 및 RF 신호를 검출하는 수광 장치(27)로 진입한다. 수광 장치(27)는 광선을 전기 신호로 변환시킨다.
수광 장치(27)는 예를 들어 도5에 도시된 8-구획 광선 검출 장치로 구성된다. 수광 장치(27)는 개별 요소(A 내지 H)의 출력에 따라 초점 오류 신호 및 트랙 오류 신호를 계산하여 획득한다. 광선 검출 요소(A 내지 D)는 4-구획 광선 검출기를 구성한다. 한 쌍의 광선 검출 요소(E, F)와 한 쌍의 광선 검출 요소(G, H)는 각각 2-구획 광선 검출기를 구성한다.
트랙 오류가 없을 때, 광선 검출 요소(E, F)의 구획 위치 및 광선 검출 요소(G, H)의 구획 위치는 광선 스폿의 중심과 일치한다. 트랙 오류의 양에 의존하여, 광선 스폿의 강도의 분포는 구획 위치에 대해 광선 검출 요소들 중 하나로 벗어난다.
이러한 예에서, 초점 오류 신호(FE)가 비점수차 초점 오류 검출 방법에 대해 사용된다. 이러한 방법에서, 도6에 도시된 바와 같이, 광선이 다중 렌즈에 의해 초점이 맞춰질 때, 광선의 강도의 분포는 광선 수신 요소 상에서 원형으로 된다. 광선이 다중 렌즈에 의해 초점 이탈될 때, 광선의 강도의 분포는 광선 수신 요소 상에서 타원형이 된다. 따라서, 광선이 다중 렌즈에 의해 초점이 맞춰질 때, 공식 (7)의 계산 결과는 0의 수준이 된다. 광선이 다중 렌즈에 의해 초점 이탈될 때, + 또는 - FE 신호(S자 오류 신호로 불림)가 거리에 따라 발생한다.
FE = (A + C) - (B + D) ... (7)
정보 피트가 형성되어 있는 읽기 전용 ROM 디스크에 대한 트랙 오류 신호로서, 차동 위상 검출(DPD) 방법이 보통 사용된다. 이러한 방법에서, 광선 검출 요소(A, C)들의 합계 신호와 광선 검출 요소(B, D)들의 합계 신호 사이의 위상차가 검출된다. 공식 (8)로 표현되는 트래킹 오류 신호(TEDPD)가 출력된다. 다음의 계산 공식에서, 문자 A 내지 H는 수광 요소의 참조 문자뿐만 아니라 광 검출 요소의 출력 신호의 값을 나타낸다.
TEDPD = φ(A + C) - φ(B + D) ... (8)
회선형 홈 구조를 갖는 기록 가능 또는 재기록 가능 광학 디스크에 대한 트랙 오류 신호가 차동 푸시-풀 검출 방법에 의해 검출된다. 특히, 트랙 오류 신호(TEDPP)는 두 개의 부 광선에 의해 검출된 부 푸시-풀 신호들의 합을 계수(k)로 곱한 결과를 주 광선에 의해 검출된 주 푸시-풀 신호로부터 빼서 계산된다.
TEDPP = (A + D) - (B + C) - k[(E - F) + (G - H)] ... (9)
RF 신호 및 합계 신호는 다음의 공식 (10)에 의해 요소(A 내지 D)들의 출력의 합으로서 표현된다. 신호 출력의 전대역 성분은 RF 신호로서 사용된다. 저대역 성분은 합계 신호로서 사용된다.
RF = A + B + C + D ... (10)
초점 오류 신호로서, 스폿 크기 방법 또는 나이프 에지 검출 방법이 사용될 수 있다. 트랙 오류 신호로서, 단일 스폿 푸시-풀 검출 방법이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서보 오류 신호는 다른 방법에 의해 검출될 수 있다.
신호가 도3에 도시된 광학 픽업에 의해 다층 광학 디스크로부터 재생될 때, 광선은 예를 들어 반사 필름으로 만들어진 6개의 정보 기록 층(L0 내지 L5)을 갖는 다층 광학 디스크로부터 반사된다. 다음으로, 이러한 반사 광선이 설명될 것이다.
도7에서, (실선으로 표시된) 판독 광선이 대물 렌즈로부터 가장 먼 층인 L0 층으로 방출될 때, 광선은 그로부터 세 번째로 먼 층인 L2 층 상에서 반사되고, 그 다음 다른 층 상에서 (점선으로 표시된) 반사 광선으로서 다중으로 반사된다. 스페이서들이 인접한 정보 기록 층들 사이에 형성된다. 스페이서들은 투명 재료로 만들어지며 거의 동일한 두께를 갖는다.
6-층 디스크의 구조의 예에서, 스페이서들의 두께가 동일하므로, L2 층 상에서 반사되는 광선은 L3 및 L4 층을 포함한 다른 층들 상에서 다중으로 반사되어, L0 층 상에서 반사되는 광선과 중첩된다.
또한, L2 층 이외의 정보 기록 층들 상에서 반사되는 광선들이 중첩되므로, L0 층 상의 재생 신호는 다중 반사에 의해 크게 열화된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 상이한 두께를 갖는 스페이서들을 사용하는 것이 효과적이다.
그러나, m번째 정보 기록 층과 (m + 1)번째 정보 기록 층 사이에 개재된 스페이서의 두께(tm)와 (m + 1)번째 정보 기록 층과 (m + 2)번째 정보 기록 층 사이에 개재된 스페이서의 두께(tm+1) 사이의 차가 Δtm일 때, 신호의 층간 간섭을 고려하는 것이 필요하다.
따라서, 층간 간섭의 영향은 공식화되고, Δtm은 인접한 정보 기록 층들 상에서 반사되는 광선으로 인한 층간 간섭 및 다중으로 반사되는 광선으로 인한 층간 간섭을 고려하여 정의된다.
광원의 파장이 λ로 표시되고 대물 렌즈의 개구수가 NA로 표시될 때, 대물 렌즈에 의해 m번째 정보 기록 층 상에 집광된 스폿의 직경은 λ/NA로 표현된다. 다른 한편으로, 광선이 (m + 1)번째 정보 기록 층을 통과하고 스페이서의 재료의 굴절 지수가 n으로 표시될 때, 광선의 직경은 대략 2tm x NA / n로 표현된다. 따라서, 신호들의 진폭의 비율로서 정의되는 층간 간섭, 즉 간섭성 혼선(CCT(m))은 다음의 공식으로 표현될 수 있다.
CCT(m) = nλ / (2tmNA2) ... (11)
m번째 정보 기록 층의 CCT(m)으로서, 인접한 정보 기록 층의 층간 간섭을 고려하여, 공식 (11)은 소정의 조건을 만족시킬 필요가 있다. CCT(m)의 허용 가능한 값이 -30 dB(즉, 0.0316)이라고 가정하면, CCT(m) = 0.0316, n = 1.55, λ = 0.405 ㎛, 및 NA = 0.85가 공식 (11) 내로 치환될 때, tm은 13.7 ㎛가 된다. 혼선의 허용 가능한 값이 재생 장치의 신호 처리 성능에 크게 의존하지만, 공식 (11)으로부터 얻어진 결과는 다층 BD 디스크 내에서 사용되는 스페이서들이 약 13 ㎛ 이상의 두께를 가질 필요가 있다는 것을 나타낸다.
다음으로, 다층 디스크의 재생되는 신호에 크게 영향을 미치는 다중 반사가 고려될 것이다. 이러한 다중 반사들 중에서, 도8에 도시된 인접한 정보 기록 층들 {(m + 1)번째 층 및 (m + 2)번째 층}에 의해 다중으로 반사되는 광선들이 재생되는 신호에 가장 영향을 미친다. 도8에 도시된 바와 같이, 다중으로 반사되는 광선들 은 m번째 정보 기록 층으로부터 ｜tm - tm+1｜, 즉 Δtm만큼 떨어진 위치에서 신호 혼선으로서 확실히 관찰된다.
층간 간섭은 다중 반사를 일으키는 각각의 정보 기록 층의 반사율에 의존한다. 따라서, Δtm이 공식 (11)의 tm 내로 치환될 때, 광선을 다중으로 반사시키는 (m + 1)번째 및 (m + 2)번째 정보 기록 층들의 강도 반사율은 각각 Rm+1 및 Rm+2으로 표시되고, 스페이서(tm+1)의 강도 투과율은 Tm+1으로 표시되고, CCT(m)의 허용 가능한 최대값은 CCTmax으로 표시되고, 다음의 공식이 얻어진다.
Δtm > 1 / CCTmax x Rm+1 x Rm+2 x Tm+1 2 x nλ / (2NA2) ... (12)
또한, 공식 (12)의 1 / CCTmax가 혼선 지수(ACCT)로 치환되면, 다음의 공식이 얻어진다.
Δtm > ACCT x Rm+1 x Rm+2 x Tm+1 2 x nλ / (2NA2) ... (1)
도9는 6-층 디스크의 반사율의 설계예를 도시한다. 도8에 도시된 바와 같이, 다중 반사로 인한 층간 간섭은 다른 정보 기록 층의 작은 영역 내에서의 반사에 기여할 수 있다. 따라서, 다중 반사로 인한 층간 간섭은 소정의 면적보다 더 큰 면적을 갖는 광선을 반사시키는 인접한 정보 기록 층들의 혼선과 비교하여 재생되는 신호에 크게 영향을 미칠 수 있다. 특히, 복수 유형의 다중 반사가 동시에 발생하므로, 개별적인 다중 반사의 영향을 가능한 한 낮게 감소시키는 것이 필요하 다.
예를 들어, CCTmax의 가능한 값이 -40 dB(즉, 0.01)일 때, 공식 (1)의 ACCT는 0.01의 역수인 100이 된다. 이러한 예에서, 스페이서들의 투과율이 1이고 신호가 L0 층으로부터 재생될 때, 다중 반사로 인한 것으로 고려되는 L1 및 L2 층의 강도 반사율은 도9의 그래프로부터 각각 약 0.21 및 0.12이다.
이러한 값들은 공식 (1)에서 m = 0에 대응한다. 따라서, 필요 조건은 Δt0 > 1.09 ㎛이다. 전술한 바와 같이, 스페이서들은 필름 또는 시트 재료로 만들어지며 거의 동일한 두께를 갖는다. 그러나, 다층 디스크의 스페이서들의 두께가 약 1 ㎛만큼 다르므로, 스페이서들의 두께의 차에 대해 2 ㎛ 이상의 공차를 설정하는 것이 필요하다.
또한, Δtm의 값이 반사율(Rm+1, Rm+2)에 의존하므로, 대물 렌즈에 더 가까이 형성된 정보 기록 층들의 스페이서들의 두께의 차는 그의 설계된 반사율이 작기 때문에 감소될 수 있다 (도9 참조).
또한, 층간 간섭의 영향은 재생 장치의 신호 처리 성능에도 의존한다. 따라서, 다중 반사로 인한 CCT(m)으로서, 약 -30 dB이 허용 가능하다. 이러한 경우에, 31.6이 공식 (1)에서 ACCT에 대해 치환될 수 있다.
마지막으로, 인접하지 않은 복수의 스페이서들 사이에서 발생하는 층간 간섭을 감소시키는 방법이 제안될 것이다. 도10은 모든 스페이서들이 상이한 두께를 가질 때, 광선이 가장 먼 층인 L0 층 상에서 집광되어 L2 층 상에서 반사되고 다른 층들 상에서 다중으로 반사되는 것을 도시한다.
도10에 도시된 예에서, 스페이서들이 상이한 두께를 갖지만, t0 + t1 = t2 + t3의 관계가 거의 만족된다. 이러한 경우에, 층(L2) 상에서 반사되는 입사광의 일부는 층(L4)의 후면 상에서 반사된다. 그 후에, 광선은 층(L2) 상에서 다시 한번 반사된다. 따라서, 이러한 반사 광선은 층(L0) 상에서 반사되는 광선과 일치한다 (신호 판독).
이는 인접한 스페이서들 사이의 다중 반사를 고려하는 것이 충분하지 않다는 것을 의미한다. 달리 말하면, 인접하지 않은 복수의 스페이서들 사이에서 다중으로 반사되는 광선을 고려하는 것이 필요하다. 따라서, 공식 (1)을 인접한 복수의 스페이서들의 두께의 합에 대해 확장시켜서 공식 (2)로 표현되는 관계를 만족시키는 것이 필요하다.
Δtm-sum > ACCT x Rm+a x Rm+b x Tab 2 x nλ / (2NA2) ... (2)
도10에 도시된 예에서, 층(L2, L4) 상에서 다중으로 반사되는 광선의 간섭은 층(L0) 상에서 반사되는 광선(판독 신호)에 대해 고려된다. 따라서, 이러한 경우에, m = 0, a = 2, 및 b = 4가 공식 (2) 내에서 치환된다. Δtm-sum은 ｜t0 + t1 - (t2 + t3)｜에 대응하는 두께의 차를 나타낸다. 따라서, 스페이서들의 두께는 공식 (2) 내로 치환된 m, a, 및 b(여기서, b > a)로 설정된다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 모든 스페이서에 대해 공식 (1) 및 (2)를 만족시키는 6-층 디스크를 도시한다. 6-층 디스크에서, t1 > t3 > t0 > t2 > t4의 관계를 갖는 스페이서들의 두께에서, 다중 반사의 영향이 제거될 수 있다. 일례로서, 스페이서들의 두께는 t0 = 14 ㎛, t1 = 17 ㎛, t2 = 12 ㎛, t3 = 15 ㎛, 및 t4 = 10 ㎛로서 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다층 광학 정보 기록 매체가 2k번째 스페이서(여기서, k는 0보다 더 큰 정수임)의 두께(t2k) 및 2k번째 스페이서에 인접한 두께(tk+1, t2k+1, t2(k+1))에 대해 공식 (3) 및 (4) 또는 공식 (5) 및 (6)을 만족시키는 구조를 가질 때, 층간 간섭의 영향이 균등화될 수 있다.
t2k+1 > t2k ... (3)
t2k+1 > t2(k+1) ... (4)
또는
t2k > t2k+1 ... (5)
t2(k+1) > t2k+1 ... (6)
상기 실시예에서, 예를 들어, 6-층 디스크가 설명되었다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예로 제한되지 않는다. 본 발명의 취지 및 범주를 벗어나지 않고서, 실시예의 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예는 6개보다 더 많은 층을 갖는 다층 디스크 매체에 적용될 수 있다. 유사하게, 본 발명의 일 실시예는 읽기 전용 디스크, 기록 가능 디스크, 및 재기록 가능 디스크에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 광학 디스크 매체뿐만 아니라 다른 다층 매체 및 신호 정보를 3차원으로 기록하는 체적형 기록 매체에도 적용될 수 있다.
다양한 변형, 조합, 하위 조합 및 변경이 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 있는 한 설계 요구 조건 및 다른 인자에 의존하여 발생할 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해되어야 한다.
본 발명에 의하면, 복수의 정보 기록 층을 갖는 다층 매체에서, 정보 기록 층들 사이에 개재된 스페이서들 중 인접하지 않은 복수의 스페이서들 사이에서 발생하는 다중 반사를 효과적으로 억제할 수 있다.

Claims (7)

  1. 오목-볼록 표면 또는 위상이 변화하는 정보 피트(pit) 또는 반사율 또는 위상이 변화하는 기록 표시(recording mark)에 의해 신호 정보가 기록되는 복수의 정보 기록 층을 갖는 다층 광학 정보 기록 매체로서,
    상기 정보 기록 층들은 m번째 정보 기록 층(여기서, m은 0 이상의 임의의 정수임)으로 표시되고, 재생 광학 픽업의 대물 렌즈로부터 가장 먼 정보 기록 층은 0번째 정보 기록 층으로 표시되고, 상기 정보 기록 층들 사이에 스페이서들이 개재되고, 상기 스페이서들은 투명 재료로 만들어지고,
    m번째 정보 기록 층과 (m + 1)번째 정보 기록 층 사이에 개재된 상기 스페이서의 두께는 tm으로 표시되고, (m + 1)번째 정보 기록 층과 (m + 2)번째 정보 기록 층 사이에 개재된 상기 스페이서의 두께는 tm+1으로 표시되고, 상기 스페이서의 두께(tm, tm+1)들 사이의 차는 Δtm으로 표시되고, m번째 정보 기록 층과 (m + a)번째 정보 기록 층(여기서, a는 2 이상의 임의의 정수임) 사이에 개재된 상기 스페이서들의 두께의 합은 (tm + tm+1 + ... + tm+a-1)으로 표시되고, (m + a)번째 정보 기록 층과 (m + b)번째 정보 기록 층(여기서, b는 2 이상의 임의의 정수임) 사이에 개재된 상기 스페이서들의 두께의 합은 (tm+a + tm+a+1 + ... + tm+b-1)으로 표시되고, 합(tm + tm+1 + ... + tm+b-1)과 합(tm+a + tm+a+1 + ... + tm+b-1) 사이의 차는 Δtm-sum으로 표시되고, 그 다음 상기 스페이서들의 두께는 Δtm 및 Δtm-sum이 공식 (1) 및 (2)를 만족시키도록 설정되는, 다층 광학 정보 기록 매체.
    Δtm > ACCT x Rm+1 x Rm+2 x Tm+1 2 x nλ / (2NA2) ... (1)
    Δtm-sum > ACCT x Rm+a x Rm+b x Tab 2 x nλ / (2NA2) ... (2)
    여기서, ACCT는 혼선 지수(crosstalk index)를 나타내고, Rm+1, Rm+2, Rm+a, 및 Rm+b는 각각 (m + 1)번째 층, (m + 2)번째 층, (m + a)번째 층, 및 (m + b)번째 층 상에 형성된 반사 필름의 강도 반사율을 나타내고, Tm+1은 상기 스페이서(tm+1)의 강도 투과율을 나타내고, Tab는 (m + a)번째 정보 기록 층으로부터 (m + b)번째 정보 기록 층으로의 강도 투과율을 나타내고, n은 상기 스페이서 재료의 굴절 지수를 나타내고, NA는 상기 대물 렌즈의 개구수를 나타냄.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼선 지수(ACCT)는 31.6 이상인, 다층 광학 정보 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서, 2k번째 스페이서(여기서, k는 0 이상의 임의의 정수임)의 두께 및 2k번째 스페이서의 인접한 스페이서들의 두께(t2k+1, t2(k+1))는 공식 (3) 및 (4) 또는 공식 (5) 및 (6)을 만족시키는, 다층 광학 정보 기록 매체.
    t2k+1 > t2k ... (3)
    t2k+1 > t2(k+1) ... (4)
    또는
    t2k > t2k+1 ... (5)
    t2(k+1) > t2k+1 ... (6)
  4. 제1항에 있어서, 상기 스페이서들은 투명 시트 또는 필름 재료로 만들어지는, 다층 광학 정보 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다층 정보 기록 매체는 광학 디스크 매체인, 다층 광학 정보 기록 매체.
  6. 제1항에 있어서, 0번째 정보 기록 층은 투명 기판 상에 형성되는, 다층 광학 정보 기록 매체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 재생 광학 픽업의 대물 렌즈에 가장 가까운 상기 정보 기록 층 상에 광선 투과 층이 형성되는, 다층 광학 정보 기록 매체.
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