KR19980078521A - 고밀도 재생전용 광디스크 - Google Patents

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KR19980078521A
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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:
광디스크
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:
재생전용형 광디스크에 기존의 시스템을 사용하면서도 광디스크 기판의 구조를 개선하여 고밀도 기록재생을 가능하게 하는 고밀도 광디스크를 제공한다.
다. 그 발명의 해결방법의 요지:
본 발명은 광디스크에 있어서, 광디스크의 매 트랙마다 웨이브형태의 그루브를 트랙을 따라가며 연속되게 형성하고 상기 그루브에 정보용 피트를 형성시켜 매트랙마다 피트만으로 형성된 트랙피치보다 협트랙피치에도 정보를 재생하도록 함을 특징으로 하는 고밀도 재생전용 광디스크이다.
라. 발명의 중요한 용도:
고밀도 재생전용 광디스크

Description

고밀도 재생전용 광디스크
본 발명은 디지털 오디오 또는 비디오정보를 피트형태로 디스크에 기록하고 레이져를 이용하여 재생하는 광디스크 시스템에 관한 것으로, 특히 정보기록 밀도를 향상시키기 위한 기판표면 구조를 갖는 재생전용 광디스크에 관한 것이다.
레이져를 이용하여 디스크 상에 정보를 판독하는 광기록재생기술은, 디스크로부터의 반사광의 변화량으로서 정보를 읽어낸다. 반사광의 변화를 주는 방법 즉, 광디스크 상에 기록하는 방법에는 기존의 CD(Compact Disc)나 DVD(Digital Video Disc)처럼 기판 상에 오목한 피트를 파서 피트와 기준면과의 간섭을 이용하는 방법과, 광자기 디스크처럼 광자기기록 재료의 편광방향을 변화시키는 방법, 상변화(phase change) 디스크처럼 기록재료의 상태에 따라 반사광량 차이를 이용하는 방법, CD-R(CD-Recordable)처럼 유기색소의 변형에 의한 방법 등이 있다. 각 방법은 기록가능 및 그 회수에 따라 재생 전용형, 일회 기록형, 반복기록 재생형으로 구분될 수 있다.
이러한 광디스크의 픽업은 광디스크에 기록된 정보를 재생하기 위하여 일련의 연속적인 정보를 트래킹하여야 한다. 트래킹의 원리는 레이져 빔이 피트위에 있을 때 발생되는 회절광을 이용하는 것이다. 그래서 픽업이 다른 트랙쪽으로 벗어나지 않도록 한다. 이때 발생되는 1차 회절광의 각도 θ는 하기 수학식 1과 같다. 도 1에서는 수학식 1에 근거한 광디스크에서의 1차 회절광의 각도 θ에 대한 이해를 돕기 위한 도면이다. 도 1에서 2는 광디스크 기판이고 4는 피트이다.
여기서, θ: 1차 회절광의 각도
λ: 레이져 파장
p: 트랙 피치
광디스크 시스템에서는 트래킹을 할때 0차 회절광과 1차 회절광 간의 간섭효과에 의한 신호를 이용한다. 그런데 트랙피치 p가 레이져 파장 λ보다 작을 경우에는 수학식 1에서 알 수 있는 바와 같이 sinθ가 1보다 커지게 되고 그에 따라 1차 회절광이 존재하지 않게 된다. 그러면 간섭효과에 의한 트래킹은 불가능해진다. 기존의 광디스크시스템에서는 이러한 회절한계에 의해 트랙피치 p가 제한되어졌으며, 이에 따라 기록밀도 역시 제한되어졌다.
도 2는 종래의 DVD의 트랙구조 일예도이다. 도 2의 DVD는 통상 직경 120mm, 두께 0.6mm의 폴리카보네이트 기판 2 위에 트랙피치 p가 0.74㎛인 홈모양의 피트 4가 형성되어 있고, 그 위에는 Al반사막이 코딩되어 있다. 이 DVD의 정보기록 용량은 예컨데, 단면 4.7GB(gigabyte) 정도이다. 기 상용화된 DVD재생장치의 픽업은 통상 레이져의 파장 λ가 650nm, 렌즈의 개구수(NA: Numerical Aperutre)가 0.6으로 되어있다. 도 2에 일예로 도시된 DVD의 정보기록 용량이 4.7GB(gigabyte) 정도인 것은 도 1 및 수학식 1을 참조하여 설명한 바와 같이 트랙피치 p가 0.74㎛로 한정되어 있기 때문이다. 현재 광디스크 개발 추세는 HDTV(High Definition TeleVision)급 영상을 대비한 고용량 기록, 고속도 재생의 방향으로 이루어지고 있다. 이러한 목표를 달성하기 위해서는 디스크 면적의 확대, 회전수 증가의 방법이 가장 용이하나 디스크 및 재생기의 크기가 커지기 때문에 실용적이지 못하다. 그에따라 이러한 목표를 달성하기 위해서는 단위면적당 기록밀도를 높이는 것이 효과적이고 또한 바람직하다. 기록밀도를 높이기 위해서는 레이져 파장을 적게하여 트랙피치와 선기록 밀도를 높여야한다. 이를 위해서는 우선 레이져 파장을 적게하는 실용 가능한 레이져 개발이 선행되어야 한다.
도 2의 일예로 설명한 DVD와 같이 직경 120mm 크기의 디스크에 더 많은 정보를 기록하기 위한 방법으로는 트랙피치 p를 종래의 0.74㎛에서 0.6㎛ 또는 0.5㎛ 등으로 줄이는 것이 있다. 그러나 이렇게 트랙피치 p를 줄이면 1차 회절광의 각도 θ가 커지게 되고, 상기 커진 각도의 1차 회절광은 픽업에 있는 대물렌즈의 수광범위를 벗어나게 된다. 따라서 파장 λ과 개구수 NA가 이미 정해진 1세대 DVD재생장치에서는 0.6㎛ 또는 0.5㎛ 트랙피치를 가지는 고용량 디스크에 대해서는 트래킹이 불가능하다. 비록 트래킹이 된다하더라도 인접트랙으로부터 정보도 함께 읽히게 된다. 이는 노이즈의 원인으로 작용하고 크로스톡(crosstalk)이라고 하는 정보판독 에러를 발생시키게 된다. 그러므로 기존의 상용화된 DVD재생장치에서 0.6㎛ 또는 0.5㎛ 트랙피치의 고용량 디스크(이하 DVD디스크라 칭함)가 재생되기 위해서는 새로운 구조의 디스크가 요망된다.
따라서 본 발명의 목적은 기존의 재생전용형 디지털비디오디스크재생장치에서도 재생가능한 고밀도디스크 트랙구조를 가지는 고밀도 광디스크를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 회절한계에 의해 트랙피치가 제한되는 문제를 극복하기 위한 구조를 가지는 고밀도 광디스크를 제공하는데 있다.
상기한 목적에 따라, 본 발명은, 광디스크에 있어서, 광디스크의 매 트랙마다 웨이브형태의 그루브를 트랙을 따라가며 연속되게 형성하고 상기 그루브에 정보용 피트를 형성시켜 매 트랙마다 피트만으로 형성된 트랙피치보다 협트랙피치에도 정보를 재생하도록 함을 특징으로 하는 고밀도 재생전용 광디스크이다.
도 1은 광디스크에서의 회절현상을 설명하기 위한 도면,
도 2는 종래의 DVD의 트랙구조 일예도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 광디스크의 트랙 구조도,
도 4는 본 발명의 웨이브(wave) 깊이에 따른 트래킹에러신호의 변화를 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예가 적용된 0.5㎛ 트랙피치의 DVD디스크일 때 오실로스코프 화면상에 나타난 3T, 4T, 5T, 6T, 7T, 8T, 9T, 10T, 11T, 14T에 대한 HF(High Frequency) 아이패턴(eye pattern)도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들중 동일한 구성요소들은 가능한한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 DVD디스크의 트랙 구조의 일예도이다. 본 발명의 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 트랙피치 p가 0.74㎛인 종래의 DVD디스크(도 2에 도시됨)에서 트랙피치 p를 0.5㎛로 줄여 DVD디스크의 정보용량을 높인다. 트랙피치 p가 0.5㎛로 줄어든 DVD디스크를 기존의 DVD재생장치를 이용하여 정보를 재생할 때 발생되는 트래킹 서보의 문제 및 크로스톡(crosstalk)을 상쇄시키기 위해 본 발명의 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 DVD디스크의 매 트랙마다 웨이브(wave)형태의 그루브 6을 형성시키고, 상기 그루브 6내에 정보용 피트 4를 형성시킨다. 웨이브형태의 그루브 6은 트랙을 따라 가며 연속되고 있다. 웨이브형태의 그루브 6은 1차 회절광의 각도 θ를 좁혀주는 역할을 한다. 웨이브형태의 그루브 6에 의해 각도가 좁혀진 회절광은 픽업에 있는 렌즈의 수광영역에 들어가므로 트래킹 서보가 가능해진다.
웨이브형태의 그루브 6의 깊이 d는 인접트랙으로부터의 정보신호를 산란시키는 역할을 하는데, 그 깊이 d는 상기 인접트랙으로부터의 정보신호를 최대로 산란시키도록 선정되는 것이 바람직하다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 트랙피치가 좁아짐에 따라 인접트랙에서 읽혀지는 정보신호는 기존 디스크와 같은 평면상에서는 너무 커서 정보판독에 에러를 발생시킨다. 본 발명의 실시예에서는 웨이브형태의 그루브 6내에 피트 4를 기록하므로 인접트랙으로부터의 정보신호를 산란시킨다. 즉, 매 트랙에 형성된 웨이브형태 그루브 6에 의해 해당 트랙 및 인접트랙에서의 각 신호는 서로 간섭을 일으키는데, 본 발명에서는 그루브 6의 깊이 d를 조절하여 해당 트랙 및 인접트랙에서의 각 신호가 상쇄간섭되도록 한다. 그러면 트랙피치가 좁아짐으로 인해 야기되는 크로스톡(crosstalk)이 상쇄된다. 크로스톡을 상쇄시키기 위해 선정되는 그루브 6의 깊이 d는 실험에 의해 측정된다. 실험에 의해 측정된 결과는 도 4가 참조되어 후술되어 질것이다.
하기에서는 본 발명의 실시예에 따른 DVD디스크의 제조방법이 설명될 것이다. 통상 DVD디스크 등을 포함하는 광디스크를 제작하기 위해서는, 마스터링(mastering), 스템퍼메이킹(stamper making), 주입몰딩(injecktion molding), 스퍼터링(sputtring), 후공정 등의 순서를 거치게 된다. 마스터링은 포토 리소그래피(phto-lithography)공정에 의해서 포토 레지스트(phto-resist)상에 미세 피트를 형성시키는 공정이고, 스템퍼메이킹은 상기 미세 피트에 주입몰딩이 가능하도록 도금에 의해 약 0.3mm 두께의 몰드(스템퍼)로 전사시키는 공정이다. 주입몰딩은 스템퍼를 이용하여 광디스크기판을 대량 복제하는 공정이고, 스퍼터링은 반사막을 형성시키는 공정이다.
이러한 공정중 본 발명의 실시예에 따른 피트 및 웨이브형태의 그루브(groove)의 형상은 마스터링공정중 레이져 빔 레코딩(leser beam recoding)공정에서 형성된다. 기존 DVD 디스크는 한개의 레이져 빔으로 기록하지만, 본 발명의 실시예에서는 2개의 레이져 빔을 사용한다. 그중 하나는 기존 정보용 피트를 형성시키는데 이용되고 나머지 하나는 웨이브형태의 그루브를 형성시키는데 이용된다. 기본 정보용 피트를 형성시키기 위해서 하나의 레이져는 DVD포맷터로부터 변조된 신호를 받아 해당 피트크기에 상응하는 레이져 빔을 발생시킨다. 연속적인 웨이브형태의 그루브를 형성시키기 위해 나머지 하나의 레이져는 레이져 빔의 스폿사이즈가 정보용 피트형성시의 스폿사이즈보다 커지도록 조절되며, 일정한 DC신호를 받아 언제나 일정한 크기의 레이져 빔을 발생시킨다.
한편 본 발명의 구성, 즉 일련의 피트인 트랙을 따라 웨이브형태의 그루브를 형성함으로써 협트랙피치인 경우에도 1차 회절광의 각도를 좁혀주어 트래킹서보가 가능해졌다. 트래킹에러신호는 트랙피치 p에 따른 웨이브형태의 그루브 6의 깊이 d에 따라 결정된다.
도 4에서는 그루브의 깊이 d에 따른 트래킹에러신호의 변화를 보여주는 도면으로서, 실험에 의해 구해진 결과치이다. 도 4에 나타난 결과에 의하면, 트랙피치 p가 0.5㎛인 경우에는 25nm일 때가, 트랙피치 p가 0.6㎛인 경우에는 20nm일 때가 최적의 트래킹에러신호를 얻을 수 있었다.
도 5에서는 본 발명의 실시예가 적용된 0.5㎛ 트랙피치의 DVD디스크일 때 오실로스코프 화면상에 나타난 3T, 4T, 5T, 6T, 7T, 8T, 9T, 10T, 11T, 14T에 대한 HF(High Frequency) 아이패턴(eye pattern)을 보여주고 있다. 이 아이패턴으로부터 종래의 DVD재생장치에서도 충분한 재생신호가 얻어질 수 있음을 알 수 있다.
또한 하기의 표 1은 종래의 DVD디스크와 본 발명의 실시예에 따른 디스크들에 대한 비교표이다.
트랙피치 (㎛) 웨이브 깊이 (nm) 트래킹에러 신 호 용량 (GB) 재생시간 (분)
종래의 DVD 0.74 0 3.0 4.7 120
실시예 1 0.60 20 3.5 6.0 150
실시예 2 0.50 25 3.2 7.0 180
표 1에 나타난 결과를 종래 DVD디스크와 본 발명의 실시예 2를 적용한 경우로 일예로 들어보면, 종래의 DVD디스크가 120분의 재생시간이었으나 본 발명의 실시예 2인 경우는 180분에 해당하는 정보 재생이 가능함을 보여주고 있다. 대략 1.5배의 용량 증가 효가가 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 DVD디스크 구조에 의해 기존의 DVD재생장치를 사용하여 장시간, 고해상도를 갖는 영상정보를 재생할 수 있다. 한편 레이져광원의 파장을 짧게(예로서, 532nm의 녹색파장 레이져나 450nm의 청색파장 레이져)한 경우에 본 발명의 DVD디스크 구조를 적용하면, 0.4㎛나 0.3㎛의 트랙피치에서도 기존의 DVD재생장치를 사용하여 정보를 재생할 수 있다. 즉, 트래킹에러나 크로스톡의 문제가 발생되지 않는다. 결과적으로 말하면, DVD재생장치의 픽업구성을 단파장으로 설계한 경우에는 전술한 바와 같은 본 발명의 특정 상세보다 더 많은 용량의 DVD구현이 가능해진다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구의 범위와 특허청구의 범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 기존의 시스템을 사용하면서 DVD디스크의 구조를 개선함으로써 고밀도의 DVD 디스크를 구현하는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 광디스크에 있어서,
    광디스크의 매 트랙마다 웨이브형태의 그루브를 트랙을 따라가며 연속되게 형성하고 상기 그루브에 정보용 피트를 형성시켜 매트랙마다 피트만으로 형성된 트랙피치보다 협트랙피치에도 정보를 재생하도록 함을 특징으로 하는 고밀도 재생전용 광디스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 그루브는 인접트랙으로부터의 정보신호를 최대로 산란시키도록 그 깊이가 선정됨을 특징으로 하는 고밀도 재생전용 광디스크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 그루브의 깊이는 수십 나노미터(nm)임을 특징으로 하는 고밀도 재생전용 광디스크.
  4. 제3항에 있어서, 0.5㎛트랙피치일 경우 바람직한 그루브의 깊이는 25nm임을 특징으로 하는 고밀도 재생전용 광디스크.
  5. 제3항에 있어서, 0.6㎛트랙피치일 경우 바람직한 그루브의 깊이는 20nm임을 특징으로 하는 고밀도 재생전용 광디스크.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 피트 및 웨이브형태의 그루브의 형상은 마스터링공정중 레이져 빔 레코딩(leser beam recoding)공정에서 형성됨을 특징으로 하는 고밀도 재생전용 광디스크.
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