KR20010073685A - 광디스크와 그 기록/재생 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 동일한 구동장치에 의하여 기존의 광디스크와 호환적으로 구동될 수 있는 고밀도 광디스크가 개시되게 된다. 광디스크의 기록면상에는 0.35∼0.39mm 정도의 두께를 가지는 광투과층이 형성되게 된다. 기록면은 400∼410nm 사이의 파장을 갖는 광빔이 스폿의 형태로 조사됨으로써 억세스되게 된다. 또한, 광빔은 0.59∼0.61 정도의 개구수를 갖는 대물렌즈에 의해 스폿의 형태로 집속되게 된다.

Description

광디스크와 그 기록/재생 방법 및 장치{Optical Disc and Method and Apparatus for Recording/Reproducing the same}

본 발명은 정보가 광학적으로 억세스되게 하는 광디스크에 관한 것으로, 특히 정보를 고밀도로 기록하기에 적합한 광디스크에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 고밀도의 광디스크를 기록/재생하기에 적합한 광디스크 기록/재생 방법 및 장치에 관한 것이다.

영화와 같은 동화상정보가 압축되어짐에 따라 CD(Compact Disc) 및 DVD(Digital Versatile Disc)와 같은 광디스크도 2시간 정도의 디지털 비디오신호를 저장할 수 있게끔 요구받고 있다. 그런데, 광디스크들 중에서 가장 큰 기록용량을 가지는 DVD는 4.7GBytes까지만 기록할 수 있기 때문에 2시간분의 동화상정보를 기록하기에 적합하지 않은 실정이다.

이에 따라, 광디스크의 기록용량을 높이기 위하여 레드 레이저 빔 보다 짧은 파장의 블루 레이저 빔을 사용하는 방안이 대두되고 있다. 이 블루레이저 빔을 발생하기 위한 블루 레이저는 GaN계 레이져가 개발됨에 따라 조만간에 상용화 될 것임과 아울러 파장이 대략 400nm 정도인 레이저 빔을 발생하는 것으로 알려져 있다. 또한, 광디스크의 기록용량을 높이기 위하여 대물렌즈의 개구수(NA)를 크게 하는 방안도 고려되고 있다.

그러나, 빔의 파장을 줄이고 대물렌즈를 증가시키는 경우 빔의 품질을 좌우하는 광학수차량이 커지게 된다. 통상, 광디스크의 광학계는 회절 한계 이내의 빔 스폿과 양호한 신호대잡음(S/N)를 제공하기 위하여 0.07λ의 마샬표준(Marchel's Criteion) 보다 작은 평균 광학 수차량을 가져야만 한다. 평균 광학수차량은 파장의 단위로 주어질 때 의미가 있는 것으로서 구면수차, 코마수차 및 비점수차 등을 포함하게 된다. 여기서, 코마수차량(W31)은 디스크 틸트(Tilt)에 의해 나타나는 것으로서 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, t는 디스크의 두께, n은 굴절율, θ는 디스크의 틸트량을 나타낸다. 상기 수학식 1에서 코마수차량(W31)은 대물렌즈의 개구수(NA)가 클수록 커지게 되고, 파장(λ)이 작아질수록 커지게 됨을 알수 있다. 따라서, 광디스크의 고밀도화를 위해 레이저 빔의 파장을 줄이고 대물렌즈의 개구수를 증가시키는 경우 디스크의 틸트에 따른 영향이 급격히 증가하게 되어 빔의 품질이 나빠지게 된다.

또한, 디스크의 두께 변화량(Δt)에 따른 구면수차(W40)의 발생 또한 다음 수학식 2와 같이 대물렌즈의 개구수(NA)가 커지고 파장(λ)이 줄어들수록 증가하게 된다.

전술한 디스크의 틸트에 따른 마진을 확보하기 위하여 대물렌즈의 개구수(NA)가 증가하고, 파장이 줄어든 만큼 디스크의 두께를 줄여서 틸트에 따른 영향을 줄이는 방법이 있다. 그러나, 대물렌즈의 개구수(NA)를 증가시키는 경우DVD와의 호환성이 문제가 될 뿐만 아니라 개구수가 너무 높은 대물렌즈는 제작상의 어려움이 있다. 이에 따라, 블루 레이저를 사용하는 픽업(이하, '블루레이저 픽업'이라 한다)에서의 대물렌즈는 DVD와 동일한 개구수를 유지하는 것이 바람직하다. 이에 부흥하여, 대물렌즈의 개구수(NA)와 디스크의 두께를 DVD와 같이 0.6과 0.6t로 사용하는 방법도 대두되었다. 그런데, 이 경우 대물렌즈의 개구수는 DVD와 같지만 파장이 줄었으므로 틸트마진이 DVD에 비하여 줄어들게 되므로 틸트를 보정하는 틸트 서보 등과 같은 기타의 수단을 필요로하는 단점이 있다. 결과적으로, 블루레이저와 DVD용 대물렌즈와 동일한 개구수를 적용할 수 있는 새로운 고밀도 광디스크(이하, HD-DVD라 한다)가 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 동일한 구동장치에 의하여 기존의 광디스크와 호환적으로 구동될 수 있는 고밀도 광 기록매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 광 기록매체와 상기 고밀도 광 기록매체 모두를 호환적으로 억세스하기에 적합한 광 기록/재생 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 DVD의 디스크 두께와 굴절율 규격을 나타낸 그래프.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 HD-DVD의 두께와 굴절율 관계를 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광 기록/재생 장치를 개략적으로 도시하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

2 : 제1 광원 6 : 시준렌즈

4, 8 : 빔스프리터 10 : 대물렌즈

12A : HD-DVD 12B : DVD

14 : 제2 광원 16 : 센서렌즈

18 : 광검출기

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광기록매체는 적어도 하나 이상의 기록면과, 대략 0.35∼0.39 mm의 두께를 가지는 적어도 하나 이상의 기판을구비하여, 대략 400∼410 nm의 파장의 레이저 빔이 대략 0.59∼0.61의 개구수를 가지는 대물렌즈 및 상기 기판을 경유하여 상기 기록면에 조사됨에 의해 정보를 기록/재생하기에 적합하게 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 광 기록/재생 방법은 적어도 하나 이상의 기록면과 두께가 대략 0.35∼0.39 mm인 적어도 하나 이상의 기판을 가지는 광 기록매체의 기록면상에 대략 400∼410 nm의 파장을 가지는 광빔이 대략 0.59∼0.61의 개구수를 가지는 대물렌즈와 상기 기판을 경유하여 조사되게 함에 의해 정보의 기록/재생을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 광 기록/재생 장치는 적어도 하나 이상의 기록면과 두께가 대략 0.35∼0.39 mm인 적어도 하나 이상의 기판을 가지는 광 기록매체의 기록면상에 광빔이 조사되게 함에 의해 정보의 기록/재생을 수행하기에 적합한 광 기록/재생 장치에 있어서, 대략 400∼410 nm의 상기 광빔을 상기 기록매체상에 조사하기 위한 제1 광원과, 상기 광빔을 상기 광 기록매체상에 집속함과 아울러 대략 0.59∼0.61 의 개구수를 가지는 대물렌즈를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

본 발명의 실시 예들을 설명하기 전에, DVD용 대물렌즈를 포함하는 블루레이저 광픽업이 기존의 DVD 및 HD-DVD 모두를 호환적으로 억세스 가능하게 하는 본 발명에 따른 HD-DVD의 기판 두께를 살펴보기로 한다. 전술한 수학식 2를 이용하여 DVD와 같은 수준의 틸트에 따른 영향을 받는 HD-DVD의 두께(t)는 다음 수학식 3과같이 계산해낼 수 있다.

여기서, 0.6은 DVD용 대물렌즈의 개구수, 1.56은 DVD의 굴절율, 650은 DVD용 빔의 파장, 405는 블루 레이저 빔의 파장, 1.62는 HD-DVD의 굴절율을 나타낸다. 상기 수학식 3에 의해 DVD와 같은 수준의 틸트에 따른 영향을 받는 HD-DVD의 두께(t)는 0.37으로 설정될 수 있다.

그리고, DVD 두께 역시 구면수차량이 한계치를 넘지 않는 범위에서 어느 정도의 마진을 가지고 있으므로 DVD와 동일한 디스크 두께 마진을 가지는 HD-DVD의 디스크의 두께 변화 범위를 살펴보기로 한다. 도 1을 참조하면, DVD 규격집에 나와 있는 디스크의 두께 및 굴절율의 관계가 구면수차량의 루트 민 스퀘어(Root Mean Squre) 값(Wrms)에 따라 도시되어 있다. 통상, DVD의 두께 및 굴절율의 허용범위는 점선으로 나타낸 바와 같이 루트 민 스퀘어(Root Mean Squre) 연산되어진 구면수차량 Wrms이 0.03λ 이하가 되는 범위에서 결정되게 된다. 도 1에 있어서 구면수차량의 RMS 값(Wrms)이 0.03λ 이하가 되는 DVD 두께의 허용범위로는 0.57 < t < 0.63이 되고, 굴절율의 허용범위로는 1.45 < n < 1.65 가 됨을 알 수 있다. 이를 이용하여, 상기 수학식 4에서 DVD으 두께 0.6 대신에 0.63과 0.57를 대입하여 계산해보면 HD-DVD의 두께 t로 0.35와 0.39를 얻을 수 있다. 다시 말하여, 구면수차량의 RMS 값(Wrms)이 0.03λ 이하가 되는 HD-DVD 두께의 허용범위로는 0.35 < t<0.39로 결정할 수 있게 된다.

이렇게, 0.35 < t <0.39의 두께 허용범위를 가지는 HD-DVD의 구면수차량에 대한 RMS 값이 실제로 0.03λ 보다 작은지를 확인해보면 다음과 같다. 상기에서 HD-DVD의 디스크 두께변화량(Δt)은 0.02이므로 이를 상기 수학식 2에 나타낸 구면수차량(W40) 산출식에 n=1.62, NA=0.6, Δt=20, λ=0.405를 대입하고, RMS 값으로 환산한 구면수차량(Wrms)은 다음 수학식 4와 같다.

상기 수학식 4에서 0.35 < t <0.39의 두께 허용범위를 가지는 HD-DVD의 구면수차량에 대한 RMS 값(Wrms)이 DVD와 동등한 수준으로 0.03λ 보다 작음을 확인할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 HD-DVD의 디스크 두께와 굴절율의 허용범위를 구면수차의 RMS 값에 따라 그래프로 나타내면 도 2에 도시된 바와 같다. 도 2에서 구면수차량의 RMS 값(Wrms)이 0.03λ 이하가 HD-DVD 기판 두께의 허용범위는 0.35 < t <0.39이고, 굴절율의 허용범위는 1.52 < n < 1.72가 됨을 알 수 있다.

결과적으로, DVD용 대물렌즈를 포함하는 블루레이저 광픽업이 기존의 DVD 및 HD-DVD 모두를 호환적으로 억세스 가능하게 하는 본 발명에 따른 HD-DVD은 0.35 < t <0.39 범위의 디스크 두께를 가지게 된다. 다시 말하여, 본 발명에 따른 HD-DVD는 0.35 < t <0.39 범위의 광투과층, 즉 기판을 가지게 된다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광 기록/재생 장치를 개략적으로 도시한다. 도 3의 광 기록/재생 장치는 DVD(12A)에 조사하기 위한 제1 광빔을 발생하는 제1 광원(2)과, HD-DVD(12B)에 조사하기 위한 제2 광빔을 발생하는 제2 광원(14)과, 광원(2 또는 14)로부터의 광빔을 DVD(12A) 또는 HD-DVD(12B)의 기록면에 집광시키기 위한 대물렌즈(10)를 구비한다. 광원(2 또는 14)과 대물렌즈(10) 사이에는 제1 빔스프리터(4), 시준렌즈(6), 제2 빔스프리터(8)가 순차적으로 배열되게 된다. 또한, 광 기록/재생 장치는 DVD(12A) 또는 HD-DVD(12B)의 기록면에 의해 반사되어진 광빔을 전기적신호로 변환하기 위한 광검출기(18)과, 제2 빔스프리터(8) 및 광 검출기(18) 사이에 위치하는 센서렌즈(16)를 추가로 구비한다. 블루레이져(32)는 파장이 400 nm인 광빔을 발생한다. 제1 광원(2)은 650nm 파장의 제1 광빔을 발생하고, 제2 광원(14)는 405nm 파장의 제2 광빔을 발생한다. 이 제1 및 제2 광원(2, 14)는 구동되는 디스크의 종류에 따라 선택적으로 구동되게 된다. 제1 빔스프리터(4)는 제1 광빔을 시준렌즈(6) 쪽으로 그대로 투과시키거나, 제2 광빔을 시준렌즈(6) 쪽으로 반사시키게 된다. 시준렌즈(6)는 제1 빔스프리터(4)로부터 제2 빔스프리터(8) 쪽으로 진행하는 발산형의 광빔을 평행광빔으로 변환함으로써 광빔의 누설을 방지한다. 제2 빔스프리터(8)는 시준렌즈(4)로부터의 제1 또는 제2 광빔이 대물렌즈(10) 쪽으로 진행하게 함과 아울러 DVD(12A) 또는 HD-DVD(12B)의 기록면으로부터 반사되어 대물렌즈부(10)를 경유하여 입사되는 반사광빔이 센서렌즈(16)를 거쳐 광검출기(18)쪽으로 진행하게 한다. 대물렌즈(10)는 제1 빔스프리터(8)로부터의 제1 광빔이 DVD(12A)의 기록면에 집속되게 한다. 또한,대물렌즈(10)는 제1 빔스프리터(8)로부터의 제2 광빔이 HD-DVD(12B)의 기록면에 집속되게 한다. 센서렌즈(16)는 제2 빔스프리터(8)로부터 광검출기(18) 쪽으로 진행하는 광빔을 집속시킴으로써 광빔의 누설을 방지한다. 광검출기(18)는 DVD(12A) 또는 HD-DVD(12B)로부터의 반사광빔을 수광하여 전기적신호로 변환한다. 이 전기적신호에는 통상 서보신호와 정보신호가 포함되게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 광 기록/재생 장치는 DVD용 개구수를 가지는 대물렌즈를 이용하고 DVD용 광원과 블루 레이저를 선택적으로 구동함으로써 기존의 DVD와 본 발명에 따른 HD-DVD를 호환적으로 기록/재생할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 HD-DVD는 블루 레이져 및 DVD용 개구수에 대응하여 0.35∼0.39 사이의 기판두께를 갖음으로써 요구되는 대용량을 용이하게 달성할 수 있음과 아울러 DVD와 동일한 구동장치에서 호환적으로 구동될 수 있게 된다. 그리고, 본 발명에 따른 광 기록/재생 방법 및 장치에 의하면 DVD용 광원과 블루레이저를 선택적으로 구동하여 기존의 DVD와 본 발명에 따른 HD-DVD를 호환하여 기록/재생 동작을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 HD-DVD, DVD에 대응되는 개구수의 기준치만을 제시하고 있지만 당업자라면 상기 개구수가 10% 정도의 범위에서 변화되어도 본 발명의 목적이 달성될 수 있음을 알수 있을 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (4)

1. 적어도 하나 이상의 기록면과, 대략 0.35∼0.39 mm의 두께를 가지는 적어도 하나 이상의 기판을 구비하여, 대략 400∼410 nm의 파장의 레이저 빔이 대략 0.59∼0.61의 개구수를 가지는 대물렌즈 및 상기 기판을 경유하여 상기 기록면에 조사됨에 의해 정보를 기록/재생하기에 적합하게 된 것을 특징으로 하는 광 기록매체.
2. 적어도 하나 이상의 기록면과 두께가 대략 0.35∼0.39 mm인 적어도 하나 이상의 기판을 가지는 광 기록매체의 기록면상에 대략 400∼410 nm의 파장을 가지는 광빔이 대략 0.59∼0.61의 개구수를 가지는 대물렌즈와 상기 기판을 경유하여 조사되게 함에 의해 정보의 기록/재생을 수행하는 것을 특징으로 하는 광 기록매체 기록/재생 방법.
3. 적어도 하나 이상의 기록면과 두께가 대략 0.35∼0.39 mm인 적어도 하나 이상의 기판을 가지는 광 기록매체의 기록면상에 광빔이 조사되게 함에 의해 정보의 기록/재생을 수행하기에 적합한 광 기록/재생 장치에 있어서,

   대략 400∼410 nm의 상기 광빔을 상기 기록매체상에 조사하기 위한 제1 광원과,

   상기 광빔을 상기 광 기록매체상에 집속함과 아울러 대략 0.59∼0.61 의 개구수를 가지는 대물렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 기록/재생 장치.
4. 제 4 항에 있어서,

   대략 0.6mm의 두께를 가지는 제2 기록매체 상에 광빔을 조사하기 위한 제2 광원을 더 구비하는 특징으로 하는 광 기록/재생 장치.