KR20010112216A - 대화식 데이터 능력을 가진 광 시스템 - Google Patents

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KR20010112216A
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황 지지앙
라자레브 빅터
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추후기재
뉴 디멘젼 리서치 앤 인스트루먼트 인코포레이티드
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Abstract

조명원으로서 마이크로레이저들의 어레이(20, 22, 및/또는 24), 검출소자로서 마이크로 스케일 광검출기들의 어레이(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60), 그리고 주요 광 부품으로서 복렌즈(14)를 사용하여 광디스크상의 데이터 트랙들로 부터 부호화된 정보를 검색하는 방법과 장치가 제공된다. 마이크로레이저들(20, 22, 및/또는 24)와 광검출기들(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)을 이동 레이저/검출기 블록(12)위에서 함께 위치조정하도록 다중구성이 제공된다. 상기 표면발광 마이크로레이저들(20, 22, 및/또는 24)에 의해 발생된 레이저 빔들이 복렌즈(14)에 의해 광디스크(16)표면위로 안내된다. 상기 반사된 광은 동일한 복렌즈(14)에 의해 수집되고, 이동된 다음, 레이저/검출기 블록(12)위 각각의 광검출기들(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)위로 다시 보내진다. 트랙킹, 포커싱, 확대 서보 제어를 위한 조명, 검출 및 정렬 방법과 장치들이 레이저/검출기 블록(12)위에서 병합된다.

Description

대화식 데이터 능력을 가진 광 시스템 {OPTICAL SYSTEM WITH INTERACTIVE DATA CAPABILITY}
광디스크는 부분적으로는 비교적 높은 기억용량 때문에 널리 사용되어 왔다. 3½인치 플로피 디스크는 단지 1.44 MB(메가바이트)의 데이터를 저장하지만 12cm콤팩트 광디스크는 650 MB 이상을 저장할 수 있다. 동일한 사이즈의 DVD-ROM 위에 트랙 밀도를 증가시키고 피트 사이즈(pit size)를 감소시키면 4.7 GB(기가바이트)의 메모리 용량이 얻어진다. 그러므로 광디스크는 점차 오디오/비디오 오락 및 데이터 저장을 위해 가장 대중적인 휴대형 매체가 되어가고 있다. 미래의 개발에 의해 광디스크 기술은 30 GB의 양면, 이층 고해상도(HD) DVD-ROM과 같이 메모리 용량이 증가되고 탐색 및 액세스 시간이 더욱 짧아지게 될 것이다. 수천개의 디스크와 몇 개의 디스크 드라이브를 갖춘 주크박스에서 광디스크들을 조직하는 것은 매우 큰 보관자료(achieves)를 형성할 수 있고, 그래서 다용도의 제거 가능한 데이터 저장 매체로서 광디스크의 가치를 실질적으로 증가시킨다.
광디스크 드라이브의 시장 수요는 경이적이다. 오디오 CD플레이어는 가정용 오락 기기에서 필요부품이 되었다. 이제 전세계적으로 1억9천5백만대로 추정되는 CD-ROM 드리이브의 설치대수는 밀레니엄이 지나면 최고조에 달할 것이다. 영화, 음악, 멀티미디어 및 인터랙티브 소프트웨어, 및 디지털 분석 및 저장의 질과 편의성의 새로운 수준을 약속하는 DVD는 우리가 오락을 시청하고 정보를 수집하는 방식을 불가피하게 혁신시킬 것이고 CD를 대체하고 2002년까지 광디스크 시장을 석권할 것이다.
점점더 빠른 마이크로프로세서의 이용도와 결합해서, CD 및 DVD 제품의 이용도가 증가하면 더욱 빠른 광디스크 드라이브에 대한 필요성은 엄청나다. 그 결과, 표준 드라이브의 배가된 속도에서 작동할 수 있는 디스크 드라이브가 이용 가능하게 되고 있다. 1991년에 도입된 매우 빠른 CD-ROM 드라이브가 1X 속도에서 작동했지만, CD-ROM 드라이브의 속도는 지난해(1997)에 걸쳐 8X 에서 24X 속도까지 껑충 뛰어 올라 과열(overheating)에서 진동증가(increased vibration)까지 모든 것을 허용한다. 빠를 수록 좋다는 개념은 CD-ROM 드라이브 개발 주기를 거의 6개월까지 낮추었다. 현재 얻을 수 있는 가장 빠른 드라이브는 40X 에서 작동한다.
이와 같은 고속 드라이브를 설계하는데 현재 이용 가능한 기술은 광디스크의 회전속도를 증가시켜 데이터 액세스 잠재기(data access latency)를 줄이고 데이터 전송속도를 증가시키는 것에 한정된다. 불행하게도, 일정한 선속도 대신에 일정한 각속도를 이용하는 주요한 결함은 전체 디스크에 걸친 데이터 전송속도가 균일하지 않다는 것이다. 예컨대, 제조자가 24X 라고 명시한 CD-ROM을 보자. 외측 트랙상의 데이터가 24X로 전송되지만, 오늘의 소프트웨어 대부분이 위치하고 있는 내측 트랙상의 속도는 대개 12X 와 16X 사이 일 뿐이다. 제조업자들은 32X나 그 이상에서 신뢰할 만한 드라이브를 전달할 수 있을 것 같지 않다. 매우 높은 스핀들 속도는 추가 냉각 요건과 다양한 안정성 문제를 발생시킴으로써 그러한 광디스크의 성능 신뢰도를 손상시킨다.
데이터 전송속도를 더욱 가속하기 위해서 디스크 각속도를 증가시키는 다른 명백한 대안은 복수개의 데이터 트랙들을 동시에 판독하는 것이다. 몇 개의 특허들이 이러한 목표를 달성하는 시도들을 공개하였다. 알.페퍼얼 등에게 허여된 미국 특허 제 4,094,010호는 다채널 광디스크 저장 시스템을 개시하는데, 여기서 단일 빔은 일련의 부분 전송 빔 스플리터들(a series of partially transmitting beam splitters)을 사용함으로써 몇개의 판독 빔들로 분할된다. 그러한 구성에서, 상이한 광 소자들 모두가 서로에 대해 정밀하게 정렬되어야 최고 패킹 밀도(packing density)를 달성하면서 집속된 빔 스폿들이나 다중빔들 사이에 누화(cross talk)를 방지한다. 광 정렬은 열 편차(thermal drifts)에 의해 더욱 복잡해지고, 그 조정 과정은 지루하고 시간 소모적이다. 엄격한 광 정렬을 얻기 위한 이러한 필요성과 기술적 곤란성은 불가피하게 데이터 전송속도를 낮추고 다중 빔 구성을 사용하는 목적을 좌절시킨다.
제이.티.러셀의 미국 특허 제 4,074,085호는 다른 멀티 빔 체계를 개시하는데, 여기서 복수개의 조명원이 적용되어 복수의 기록/판독 빔들을 제공한다. 전술한 광 정렬의 필요성은 이 디자인에서도 유사한 문제를 안는다. 시.더블유.레노의 미국 특허 제 4,449,212호는 단일 레이저의 출력에서 분할된 복수 빔들을 사용하여 데이터를 검색하는 시도를 공개한다. 빔들은 음향-광학 장치(acousto-optic device)에 의해 독립적으로 변조되어 데이터를 동시에 기록하고 재생한다. 당업자라면 부수 장치가 서보 시스템을 불가피하게 복잡하게 하고 그 실시예의 부피를 증가시킨다는 것에 유의할 것이다. 티.타나베의 미국 특허 제 5,619,487호는 2개의 빔이 3개의 트랙을 판독하는 독창적인 제안을 제출하였지만, 트랙을 따라 판독된 정보의 순차적인 집적을 달성하기가 사실상 어려운 것이다.
대안으로, 에이.알론 등의 미국 특허 제 5,426,623호는 멀티트랙 판독에 대한 넓은 빔 조명(broad beam illumination)방법을 공개한다. 이 경우에, 정적 조명/검출 섹션은 몇개의 트랙을 일시에 조명하기 위하여 이동성 광헤드 섹션을 통해 넓은 비간섭성(broad incoherent) 레이저 빔을 제공한다. 반사된 빔은 영상 검출기(imaging detector)위의 화소 어레이 위로 보내진다. 불행하게도, 비간섭성 광은 CD-ROM 픽업 시스템에 사용될 경우 매우 불리하다. 이런 넓은 빔 디자인의 주요 결점중의 하나는 초기 레이저빔의 고에너지 출력을 요구하고 광 디스크 표면의 열퇴화(thermal degration)를 감수하고 추가적인 냉각 설비를 추가해야 한다는 것이다. 광의 비간섭성이 간섭 효과에 의해 제공되는 화상 대비(image contrast)를 저감시킨다. 반사된 디스크 화상의 넓은 영역은 검출기 어레이 화소 분석의 알고리즘을 극히 복잡하게 하고 잠재적으로 부정확하거나 신뢰하지 못하게 한다.
에이.알론의 미국특허 제 5,729,512호에 공개된 또 다른 디자인에서, 멀티빔 방법이 제안되고 있다. 회절 격자가 단일 레이저빔을 고른 간격의 7개 불연속 빔들로 분할하여 7개 인접 트랙들에서 데이터를 판독한다. 중앙 빔은 포커싱과 트랙킹을 담당한다. 7개의 별도 광 픽업들이 반사된 빔들을 판독하고 포커싱 및 트랙킹에러 계산 및 보정을 수행하면서 데이터를 다중화하는 집적회로를 통해 신호들을 통과 시킨다. 현재 시판되는 멀티빔 CD-ROM 드라이브는 40X로 작동하며 6.0 MB/sec 의 최대 데이터 전송속도를 제공한다. 부수적으로, 레이저 출력 에너지의 상한은 경계선에서의 분할빔들이 낮아지게 하고 그래서 판독의 정확성과 신뢰성을 손상시키고 신호 해석 시스템을 복잡하게 만든다. 동일한 문제들은 또한 훨씬 더 많은 트랙들을 동시에 판독하기 위한 분할 빔의 최대수(현재 7개)를 제한한다. 그 장치가 요구하는 부가적인 광소자들은 픽업시스템의 부피를 더욱 증가시키고 제조경비를 증대시킨다.
광디스크 드라이브에서 동시에 복수트랙을 판독하는 능력을 실현하는데는 포커싱 및 트랙킹 동작과 관련된 다른 곤란성을 드러낸다. CD-ROM 드라이브에서 포커싱과 트랙킹을 위한 종래의 두가지 방법은 이 명세서에 참고로 병합된 뉴욕, 브레이디 출판의 엘.부딘 및 이.용 저 The Brady Guide to CD-ROM (1987년)의 338-348 쪽에 기재되어 있다. 필립스의 전형적인 시스템은 푸쉬풀 트랙킹과 포콜트(Foucault) 포커싱으로 단일빔 및 스윙암 어셈블리(single beam and swing arm assembly)를 이용하지만, 소니의 시스템은 스크루(screw) 트랙킹과 난시용 포커싱(astigmatic focusing)으로 트리플 빔 및 슬레드(triple-beam and sled combination)콤비네이션을 응용한다. 두 시스템은 레이저빔(들)을 광디스크로 보내고 레이저(들)과 다른 장소에서 반사광을 검출기들로 다시 채널링하기 위해 고정된 별도의 조명 및 검출 섹션들과 복잡한 광학장치들을 갖는다.
멀티트랙 판독시스템에서 이러한 두가지 트랙킹 및 포커싱 방법과 장치중 어느 하나를 직접 적용시키면 데이터 검색의 정확도 및 신뢰도에 있어서 부가적인 고비용 광 부품과 위험감수를 요한다. 그러한 변형에 관한 특허들이 종래기술에서 발견될 수 있다. 에이. 알론 등의 미국 특허 제 5,708,634호는 다중 광 트랙들을 비추는 넓은 빔의 전술한 디자인에 응용하기 위해 사분면 검출기(quadrant detectors)를 사용하는 소니 포커싱 시스템의 변형을 기술한다. 또한 에이. 알론의 미국특허 제 5,728,512호는 포토다이오드로 부터의 신호들을 다중 분할로 해석하기 위해 서보시스템을 사용하여 트랙킹과 확대를 위한 에러보상시스템을 기술한다.
이러한 데이터 판독 및 포커싱 및 트랙킹 에러 교정시스템의 복잡성이 증대되면 조밀성과 높은 데이터 전송속도를 달성한다는 두가지 목표에 비생산적인 방식으로 실시예의 부피와 조정응답 잠재기를 증가시키게 된다. 그러나, 발명자들은 마이크로레이저와 마이크로스케일 광 검출기 및 성형된 비구면 광학장치들의 최근 발전에 의해 복수 요소들을 한자리에 모으고 통합시키는 옵션을 부여함으로써 더 중요한 장점들을 지닌 더 좋은 대안의 디자인들이 가능하게 된다는 것을 실감했다.
사이즈 제한 때문에 종래 광디스크 판독기 헤드는 단일 에지발광(edge-emitting) 레이저와 하나 이상의 검출기들을 사용할 뿐이다. 에지 발광 레이저의 제조를 위한 사이즈 하한은 폭 50 미크론과 길이 100-200 미크론이다. 비교하자면, 수직공동 표면발광 레이저(Vertical Cavity Surface-Emitting Lasers : VCSELs)은 직경 10 미크론 미만의 미세한 원형 유닛까지 만들어 질수 있다. 유익하게는, VCSEL들의 수직 빔 발광특성은 VCSEL들이 이차원 레이저 어레이를 형성하도록 한다. 현재 VCSEL들은 650nm 와 980nm 사이 파장에서 발광한다. 이들은 복수층 반사표면들의 샌드위치 구조로 된 GaAs/GaAlAs,InGaAs,GnlnP 및 AlGaAs, InP로 되어 있고, 이 반사표면들 사이에 다중 양자웰(multiple quantum-wells)이 형성된다. 이차원 레이저 어레이는 분자빔 에피택시(Molecular Beam Epitaxy: MBE) 또는 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD) 및 리소그래피를 통해 제조될 수 있다.
제이.엘. 제웰 등의 미국 특허 제 5,526,182호는 멀티빔 판독 멀티트랙 용량을 가진 광 메모리 시스템에서 1차원 및 2차원 어레이의 VCSEL들의 실장을 기술한다. 본 발명자들은 이 디자인의 주요한 결함이 검출기들이 동일한 어레이 블록상의 마이크로 레이저들과 병합되지 않는 것임을 발견했다. VCSEL에 대한 검출기의바람직한 선택은 공진공동 포토다이오드(Resonance Cavity Photo Diode: RCPD)인데, 왜냐하면 VCSEL의 파장부근 좁은 스펙트럼 지역에서 RCPD의 고감도(양자전송효율의 85%미만)와 유사한 제작공정 때문이다.
본 발명자들은 동일한 칩위에 레이저와 검출기의 통합을 보다 개발하였다. 오리츠 등은 1996년에 동일한 에피레어 디자인(epilayer design)을 갖는 동일한 기판위에 VCSELs과 RCPDs의 모노리딕 집적을 최초로 제시하는데 성공하였다(본 명세서에 참고로 병합되는 Electronics Letters, Vol. 32, pp. 1205-6). 동일한 이동 블록위에 제어회로와 신호 증폭기를 갖는 VCSEL 및 RCPD 어레이를 구성하면 매우 콤팩트한 포맷으로 모든 광 상호접속과 광전자 인터페이스 기능들의 기능적 집적이 가능해진다. 또한 빔 트랙킹, 포커싱, 및 확대 기능을 갖는 광전자 부품들의 집적을 용이하게 함으로써 광 상호접속 패키지가 단순화된다. 성형된 비구면 렌즈들을 적용시키면 작은 소자에 더 많은 기능들을 집어넣음으로써 광시스템이 현저하게 단순화될 것이다. 다른 타입들의 리소그래피와 같은 고급 반도체 기술에 따르면 마이크로레이저와 검출기들을 최저비용으로 대량생산할 수 있게 된다. 소형화된 픽업 시스템은 제이. 드렉슬러의 미국 특허 제 4,745,268호에 개시된 바와 같은 지갑사이즈(wallet-size)의 개인 정보 및 진료카드(medical history card)에 부호화된 광 데이터를 판독하는 것으로 변형될 수 있다.
전술한 내용에 비추어보면, 광디스크의 단일 트랙 판독을 위한 콤팩트하고, 빠르고 저렴한 광 판독 및 서보제어 방법과 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
매우 높은 데이터 전송속도를 달성하기 위해 광디스크의 동시 멀티트랙 판독을 위해 콤팩트하고, 빠르고 저렴한 광판독 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
단일트랙 및 멀티트랙 광데이터 판독을 위한 광 판독 시스템에 채용되는 호환성 트랙킹, 포커싱, 및 확대 방법과 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
병렬 판독 트랙들의 수를 더욱 증가시키도록 조명 및 검출 섹션들에 확장가능한 용량을 갖는 광판독 방법과 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
단일트랙 및 멀티트랙 판독을 이한 광판독 방법과 장치의 조명 및 검출섹션들에 동기화된 이동성 및 위치 조정가능성을 제공하는 것이 바람직하다.
복수의 복잡하고 값비싼 광부품들 대신에 단일의 단순화되고 다기능적인 광소자를 사용하는 단일트랙 및 멀티트랙 판독을 위한 광판독 방법과 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 광디스크로부터 부호화된 정보를 검색하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 특히 광디스크 판독기 헤드내 정보 픽업 시스템을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 특히 트랙킹, 포커싱 및 배율 오차(magnification error)를 검출하고 보상하는 방법과 장치에 관한 것이다. 본 발명은 더 자세히 말하자면 광 디스크 판독기 헤드에서 데이터 픽업 및 서보 제어 방법 및 장치의 소형화에 있어서 표면 발광 반도체 마이크로레이저 및 반도체 광검출기의 응용에 관한 것이다. 또한 본 발명은 데이터 픽업, 트랙킹, 포커싱, 및 배율 서보 시스템에 대해 이동성과 조정능력을 제공하는 것에 관한 것이다. 또한 본 발명은 광판독기 헤드에서 성형된 비구면 복렌즈(molded aspheric bilens)의 응용에 관한 것이다. 또한 본 발명은 광판독기에 매우 높은 데이터 전송 속도를 제공하도록 광디스크 위의 데이터에 대해 단일 트랙을 판독하고 동시에 복수 트랙들을 판독하는 것에 관한 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 데이터 판독, 포커싱 및 트랙킹 서보 제어 시스템의 개략적 사시도.
도 1b는 트랙 상에 위치하거나, 트랙의 좌측 또는 우측으로 시프트된 상태의 본 발명에 따른 아웃트리거(outrigger) 트랙킹 에러 검출 구성을 개략적으로 표현하는 도면.
도 1c는 초점이 맞거나 너무 가깝거나 너무 먼 상태의 본 발명에 따른 포커싱 에러 검출 구성을 개략적으로 표현하는 도면.
도 2a는 본 발명에 따른 데이터 판독, 포커싱 및 트랙킹 서보 제어 시스템의 다른 실시예의 개략적 사시도.
도 2b는 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록의 직렬 구성의 하나의 예를 개략적으로 표현하는 도면.
도 3a는 본 발명에 따른 복렌즈(bilens)의 예를 개략적으로 표현하는 도면.
도 3b는 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록의 병렬 구성의 예를 개략적으로표현하는 도면.
도 3c는 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록의 병렬 구성의 양호한 예를 개략적으로 표현하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 단일 레이저 레이저/검출기 블록의 예의 개략적 사시도.
도 5a는 본 발명에 따른 이중 빔 스폿을 검출하기 위한 레이저/검출기 블록의 다른 병렬 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 5b는 도 5a의 데이터 판독, 트랙킹, 포커싱 및 배율 서보 제어 시스템의 동작을 나타내는 측입면도.
도 5c는 도 5a 및 도 5b의 본 발명의 실시예에 따른 배율 에러 검출 구성을 개략적으로 표현하는 도면.
도 6a는 다중 트랙 레이저/검출기 어레이를 가진 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록의 구성을 나타내는 개략도.
도 6b는 다중 트랙 레이저/검출기 어레이를 가진 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록의 다른 구성을 나타내는 개략도.
도 6c는 다중 트랙 레이저/검출기 어레이를 가진 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록의 또 다른 구성을 나타내는 개략도.
도 6d는 다중 트랙 레이저/검출기 어레이를 가진 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록의 또 다른 구성을 나타내는 개략도.
도 6e는 다중 트랙 레이저/검출기 어레이를 가진 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록의 또 다른 구성을 나타내는 개략도.
도 6f는 다중 트랙 레이저/검출기 어레이를 가진 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록의 또 다른 구성을 나타내는 개략도.
도 7a는 이중 레이어 광 디스크에 사용되는 본 발명에 따른 데이터 판독, 트랙킹, 포커싱 및 배율 서보 제어 시스템을 개략적 개략적으로 나타내는 측입면도.
도 7b는 이중 레이어 광 디스크에 사용되는 본 발명에 따른 데이터 판독, 트랙킹, 포커싱 및 배율 서보 제어 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 측입면도.
도 8a는 온도를 모니터링하기 위하여 열 저항기를 사용하는 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록을 개략적으로 나타내는 도면.
도 8b는 온도를 모니터링하기 위하여 도파관을 사용하는 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록을 개략적으로 나타내는 도면.
도 9a는 광 데이터를 기록하고 판독할 수 있는 레이저/검출기 블록의 구성을 나타내는 개략적 측입면도.
도 9b는 광 데이터를 기록하고 판독할 수 있는 레이저/검출기 블록의 다른 구성을 나타내는 개략적 측입면도.
유익하게는, 본 발명의 주목적은 광디스크의 단일트랙 및 멀티트랙 판독을 위한 콤팩트하고 신속하고 저렴한 광 판독 및 서보제어 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단일트랙 및 멀티트랙 판독기 헤드로 광디스크로 부터 최적의 정확하고 신뢰할 만한 정보검색을 위한 포커싱 및 트랙킹 방법과 장치의 다중 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 마이크로레이저 및 마이크로스케일 광검출기를 사용하여 판독, 포커싱 및 트랙킹을 하는 장치에서 조명 및 검출 섹션들을 소형화하는것이다.
본 발명의 다른 목적은 동시에 판독되는 광디스크 트랙들의 수를 증가시키도록 조명 및 검출섹션들에 확장 가능한 용량을 갖는 광판독 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단일 마이크로칩 위에 마이크로레이저 및 검출기들을 집중화시킴으로써 단일 트랙 및 멀티 트랙 판독을 위한 동기화된 이동성 및 정렬 용이성을 갖는 광판독 방법 및 장치의 조명 및 검출 섹션들을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대물렌즈와 같은 단일 성형된 비구면 광소자를 사용함으로써 단일 트랙 및 멀티 트랙 판독을 위한 광디스크 판독기 헤드의 광부품들을 단순화시켜 다중 빔 스플리터 및 미러들을 제거하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적들은 광디스크 상의 다중 데이터 트랙들을 동시에 판독할 수 있는 장치에 채용된 트랙킹, 포커싱 및 확대 서보시스템 및 방법들을 제공함으로써 본 발명의 원리에 따라 달성된다.
본 발명의 일 태양는 독립적으로 여기 가능한 마이크로레이저(들)와 독립적으로 작동하는 광검출기들의 집적된 어레이를 포함한다. 이 레이저 및 검출기들의 어레이는 레이저/검출기 블록(LDB)이라 지칭되는 일체 유지부재(unitary retaining member)상의 집적된 어레이내에 다중 패턴으로 정렬된다. 바람직하게는 본 발명은 LDB의 단일 기판상에 레이저 및 검출기 어레이들의 모노리딕 집적을 제공한다. 이 단일 기판은 실리콘으로 되어 있다. 본 발명의 다른 태양은 광디스크와 같은 광 기록매체위로 레이저 어레이에 의해 발생된 광 레이저빔을 보내고, 반사된 광 데이터 스트림을 디스크에서 검출기 어레이 위로 투사하기 위한 단일 광소자를 포함한다.
바람직한 단일 광소자는 물체(자세하게는 광디스크)의 표면위로 소스 레이저빔을 보낸 다음 그 반사된 광을 레이저로 부터 인접 검출기 위로 평행하게 이동시키는 작은 각도 빔 스플리터(small angle beam splitter : SABS)이다. SABS의 바람직한 실체는 광디스크위로 레이저 빔 투사를 향상시키고 반사광의 수집을 극대화시키도록 반사방지 층이 피복 되는 성형된 비구면 분할 렌즈, 복렌즈(Bilens:BL)이다. 광 부품의 대안적인 구성은 다른 프리즘 및/또는 회절격자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시에서, 마이크로레이저는 수직공동 표면 발광 레이저들(Vertical Cavity Surface- Emitting Lasers: VCSELs)이고 광검출기는 공진공동광검출기(Resonance Cavity Photo Detectors: RCPDs)이다. VCSELs는 독립적으로 어드레스가능하다. LDB에 사용된 각 VCSEL의 구동전력은 종래 VCSELs에 비해 아주 작은 약 1mW의 스케일이다.
본 발명의 다른 태양에서, 트랙킹, 포커싱 및 확대 시스템은 에러 신호에 따라 두 방향을 따라 LDB 및 BL 모두의 자동위치 조절을 제공하는 전자 기계적 서보(Electromechanical Servo: EMS)와 , LDB 및 BL 로 구성된다. 이 에러신호는 트랙킹 및 포커싱 시스템과 관련하고 LDB 상의 다중 검출기들의 응답으로 발생된다. 광 헤드의 총 길이는 BL 만의 촛점길이에 의존하고 15-20mm 만큼 작게 만들어 질 수 있다.
본 발명에 따르면, 조합된 레이저/검출기 어레이는 다중 구조로 배열될 수있다. 한 구조에서, 레이저와 검출기들은 서로 교대로 직렬로 정렬되어 있고, 포커싱 및 트랙킹 부품들은 어레이의 중간에 샌드위치되거나 단부들끼리 접하여 있다. 두번째 구조에서, 레이저/검출기 쌍들이 나란히 병렬로 정렬되어 있고, 포커싱 및 트랙킹 부품들은 단부들끼리 접하여 있거나 어레이의 중간에 샌드위치되어 있다. 또다른 구조에서 레이저와 검출기의 열들이 서로 교대하면서 레이저/검출기 쌍 매트릭스 어레이를 형성하고 포커싱 및 트랙킹 부품들은 단부들끼리 접하여 있거나 어레이의 중간에 샌드위치되어 있다.
본 발명에 따르면, 광 판독기 헤드의 제 1 실시예는 싱글트랙 또는 더블트랙 광데이터 판독을 위해 단일 BL과 LDB 상의 하나 또는 세개의 VCSELs 및 다중 RCPDs를 사용하는 콤팩트하고 신속한 CD/DVD-ROM 드라이브이다. 포커싱 및 트랙킹 시스템의 다중 구조는 에러 교정에 적용될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서, CD/DVD-ROM 드라이브는 광디스크 위의 다중 인접 트랙들에서 데이터를 동시 검색할 수 있는 레이저/검출기 어레이를 포함하는 광 판독기 헤드를 내장하고 있다. 레이저/검출기 어레이의 디자인들은 직렬, 병렬 또는 매트릭스 포맷일 수 있다. 이 어레이는 LDB 위에 있고, 단일 BL 을 갖는 위와 유사한 형태로 배열되어 고용량 멀티트랙 판독을 제공한다. 포커싱 및 트랙킹 시스템들의 다중 구조도 여기서 에러 교정에 적용할 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에서, 처음 두 실시예들에서 제시된 다중 광판독기 헤드들이 CD/DVD 주크박스에 직렬 또는 병렬 어레이로 배열된다.
본 발명의 제 4 실시예에서, 레이저/검출기 어레이내의 어떤 마이크로레이저는 더욱 강력한 에지발광 레이저로 대체된다. 고전력이 제공되면 이 레이저들은 기록 헤드로서 기능하며 광기록매체 위의 데이터를 부호화한다. 전원 공급이 어레이내의 다른 마이크로레이저와 대등하게 전환될 때 이 레이저들은 판독기 헤드들로 작용하여 광 디스크상에 쓰여진 트랙들을 검증하여 재생한다.
본 발명의 제 5 실시예에서, 광 픽업시스템은 광부호화된 지갑크기 개인정보와 진료카드를 판독하는 휴대용 또는 벽부착용 판독기/스캐너로 포장된다.
첨부된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 판독, 트랙킹 및 포커싱 서보 제어 시스템(10), 보다 간단히 표현하여 데이터 판독 시스템(10)의 하나의 실시예가 도 1a에 도시되어 있다. 이 도면 및 다른 도면을 참조하면, 본 발명은 일체화된 레이저/검출기 다이오드 어레이를 위한 레이저/검출기 블록(Laser/Detector Block; LDB)(10), 레이저/검출기 광 정합(optical congruency)을 위한 단일 복렌즈(Bilens; BL)(14), 및 레이저/검출기 블록(12) 및 복렌즈(14)의 위치 조정을 위한 전자기계식 서보(Electromechanical Servo; EMS)(18)을 포함하는 단일의 일체식 유지 부재(retaining member)를 사용하는 어셈블리(10)의 여러 가지 형태를 제공함을 알 수 있다.
레이저/검출기 블록(12)의 크기가 소형이고 무게가 가벼워 위치 조정이 용이하다. 그러므로 이를 이용하면 광 픽업 어셈블리(10) 내에서 심한 진동을 보상하기 위하여 광학 소자(주로 대물 렌즈)의 조정에 의존하는 대신에 광학적 정렬을 보다 효과적으로 제어할 수 있다. 레이저/검출기 블록(12)을 이동시키는 방식은 특히 레이저/검출기 블록(12)의 위치 정렬에 요구되는 정확성이 광학 소자에 요구되는 정확성 보다 덜 엄격한 장점이 있다. 픽업 어셈블리(10)를 더욱 소형화하기 위하여, EMS(18)는 제어 및 증폭 회로와 함께 레이저/검출기 블록(12)에 일체화 될 수도 있다.
광 픽업 어셈블리(10)는 하나의 광소자, 즉 복렌즈(14)를 포함하는데 이는 트랙킹 및 포커싱 에러 검출 및 데이터 판독을 위하여 레이저빔을 채널링하는 역할을 한다. 복렌즈(14)를 사용할 경우, 광디스크(16)의 유리와 같은 표면에서 반사되는 광 데이터 스트림은 레이저로 복귀하지 않는다. 그 대신 복렌즈(14)는 반사된 빔을 약간 시프트 시키고, 이를 레이저/검출기 블록(12) 상의 광 검출기로 향하도록 한다. 이러한 본 발명 특유의 구성은 레이저와 디스크의 간격이 매우 작은광 디스크 판독 헤드에서 중요한 요소인 레이저 피드백과 관련된 기술적 문제를 제거한다. 이하에서 설명되는 실시예에서, 본 발명은 또한 레이저/검출기 쌍을 하나 또는 세 세트를 사용하는 트랙킹 및 포커싱 방법 및 장치를 제공한다.
도 1a는 데이터 판독, 트랙킹 및 포커싱 서보 제어 시스템(10)의 병렬 구조를 개략적으로 나타낸다. 이는 본 명세서에서 본 발명의 원리에 따라 구성된 트랙킹, 포커싱 및 데이터 판독을 위한 광 픽업 어셈블리(10)로 또한 지칭된다. 광 빔을 발생하기 위한 세 개의 레이저(20, 22, 24)는 레이저/검출기 블록(12) 상의 하나의 선을 따라 정렬되어 있다. 세 개의 레이저(20, 22, 24)는 수직 공동 표면 방출 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Lasers; VCSELs)를 포함할 수 있다. 네 개의 검출기(26, 28, 30, 32)는 공진 공동 광 검출기(Resonance Cavity Photo Detectors; RCPDs)를 포함할 수 있고, 이들은 광 빔을 검출하기 위하여 레이저/검출기 블록(12) 상의 인접한 평행선상에 위치한다. 검출기가 검출하는 광 빔은 광디스크(16)과 같은 광 기록 매체로부터 반사되는 광 데이터 스트림을 포함한다.
레이저(22)와 검출기(28, 30)는 포커싱 및 판독을 위하여 사용되고, 레이저(20 및 24)는 검출기(26 및 32)와 트랙킹을 위하여 각각 짝을 이룬다. 레이저/검출기 블록(12) 상의 인접한 소자간의 거리는 수십 마이크로미터 정도이며, 정확한 거리는 복렌즈(14)의 파라미터에 의하여 결정된다. 도 1c는 포커싱 감도를 증진시키기 위하여 검출기(28 및 30) 사이에 매우 작은 갭(1 마이크로미터 미만)이 형성되어 있음을 보여준다. 검출기(28 및 30)의 결합된 구경은 검출기(26, 30) 개개의 구경과 같으며, 수십 마이크로미터 정도의 구경을 가진다. 본 발명의 실시예는 단일 기판, 즉 레이저/검출기 블록(12) 상에 레이저(20, 22, 24) 및 검출기(26, 28, 30, 32)를 모롤리식 방식으로 일체화시키는 장점이 있다. 환언하면, 레이저(20, 22, 24) 및 검출기(26, 28, 30, 32)가 단일 마이크로 칩, 즉 레이저/검출기 블록(12) 상에 집적되고, 따라서 본 발명은 레이저(20, 22, 24) 및 검출기(26, 28, 30, 32)를 일체의 유지 부재, 즉 레이저/검출기 블록(12) 상에 유지시키기 위한 콤팩트하고, 제어가 용이하며, 정확한 수단을 제공한다. 레이저/검출기 블록(12)을 포함하는 단일 기판은 실리콘을 포함할 수 있다.
도 1a를 다시 참조하면, 복렌즈(14)는 성형된 비구면 렌즈(aspheric lens)로서, 좌반부(34) 및 우반부(36)로 분할되어 있고, 수직 시프트에 의하여 재결합되어 있다. 복렌즈(14)는 레이저(20, 22, 24)로부터 광 빔을 광디스크(16) 상으로 향하게 하는 수단과 반사된 광 데이터 스트림을 검출기(26, 28, 30, 32)로 프로젝트 하는 수단으로서 동시에 기능 한다. 이는 약 0.5의 큰 절대 구경(numerical aperture)을 가져 입사 레이저빔을 매우 작은 초점으로 광디스크(16)의 표면으로 수렴시킬 수 있다. 복렌즈(14)의 비구면 형상은 모든 광학적 수차를 보상하고, 초점(A, B, C)의 회절을 제한한다. 회절 격자(도시되지 않음)가 복렌즈(14)의 표면에 추가될 수 있는데, 이는 온도 변화에 의한 복렌즈(14)의 변화를 보상한다. 복렌즈(14)의 양 절반부들 사이의 수직 시프트는 레이저/검출기 블록(12) 상의 레이저 어레이(20, 22, 24) 및 검출기 어레이(26, 28, 30, 32)의 수직 변위에 대응한다. 소스 레이저빔은 복렌즈(14)의 좌반부(34)만을 통과한다. 복렌즈(14)의 우반부(36)는 단지 광디스크(16)로부터 반사된 빔을 모으고 이들을 대응하는검출기(26, 28, 30, 32)로 향하게 하는 역할을 한다. 검출기(26 및 32)는 각기 레이저(20 및 24)에서 발생한 빔을 수신하고, 검출기(28 및 30) 모두는 레이저(22)로부터의 빔을 수신한다. 광디스크(16)로부터 반사된 어떤 빔도 레이저(20, 22, 24)로 되돌아가지 않는다. 분할 방향을 따른 복렌즈(14)의 반부(34)의 보다 큰 구경은 빔 스폿(B)을 트랙 T의 구동 방향과 수직인 방향으로 압축하여 스폿(B)이 트랙 T의 방향으로 길어지도록 한다.
그리하여, 복렌즈(14)는 반사된 빔 및 방출된 빔을 구별할 수 있도록 하고, 반사된 빔만이 검출기(26, 28, 30, 32)에 도달되도록 한다. 이는 레이저 출력이 레이저 피드백에 의하여 불안정해지는 현상을 방지한다. 레이저와 대상물의 거리가 레이저의 코히어런트 길이(통상 수 센티미터)보다 작은 경우에 방출 레이저로 레이저광이 반사되면 레이저 출력이 증가하는 현상이 발생하게 된다. 또한, 레이저 피드백은 트랙킹, 포커싱 제어 및 데이터 판독에 에러를 유발할 수 있고, 결과적으로 픽업 어셈블리(10)의 전체적 성능을 불안정하게 한다. 그러므로, 레이저 피드백을 방지하는 것은 소형 광학 판독 헤드에서 중요하며, 이는 통상 복잡한 광학 소자를 사용하여 달성되었다. 본 발명에서 복렌즈(14)의 내재적 성질에 의하여 종래의 반구경(half-aperture) 방법과 동일한 레이저 피드백 감소 효과를 달성할 수 있고, 추가의 광학 소자를 요구하지 않으므로 장치의 크기 및 생산비용을 감소시킬 수 있다.
트랙킹 및 포커싱 에러 검출을 달성하기 위하여, 전자기계 서보(EMS: 18)가 도 1A의 광픽업 어셈블리(10)에 결합되어 있다. 트랙킹 신호는 사이드 빔들이 메인 빔 스폿 B의 전후의 트랙 T의 두 에지와 만나도록 레이저/검출기 블록(12)을 약간 변위시켜 발생된다. 도 1b를 참조하면, 최적 트랙킹의 경우에 메인 빔 스폿 B는 트랙 T의 중앙에 위치하고, 사이드 스폿 A 및 C는 스폿 B의 중심에 대하여 약 20㎛ 앞과 뒤에 위치하고, 약 0.5㎛ 좌측 및 우측에 위치한다. 이러한 아웃트리거 트랙킹 방식은 사이드 스폿 검출기(26, 32)를 사용하여 출력 전압을 (도시되지 않은) 차동 증폭기로 보내고, 차동 증폭기는 측정된 트랙킹 에러 신호로서 (D26-D32)를 발생시킨다. 이 신호가 제로인 경우에, 메인 빔 스폿 B는 트랙의 중앙에 위치한다. 그리고 신호가 정(positive)인 경우에 메인 빔 스폿은 우측으로 벗어난 것이고 부(negative)인 경우에는 좌측으로 벗어난 것을 나타낸다.
복렌즈(14)에 의한 반사광의 반구경 수신은 반구경 포커싱을 가능하게 하며, 이때 검출기(28 및 30)의 출력 전압은 다른 차동 증폭기(도시되지 않음)에 의하여 평가되어 포커싱 에러 신호로서 (D28-D30)를 계산한다. 도 1c를 참조하면, 이 포커싱 에러 신호는 복렌즈(14) 및 광디스크(16)간의 거리가 적절할 때 0이며, 이 거리가 적정 거리보다 멀 때 정이고 가까울 때 부가된다. 트랙킹 에러 신호(D26-D32)와 포커싱 에러 신호(D28-D30)는 모두 서보 제어 신호로서 EMS(18)로 피드백 된다. 이러한 두 가지 에러 신호에 따라, EMS(18)은 이중축 액츄에이터(도시되지 않음)(이중축의 하나는 광디스크 16의 지름을 따른 축이며 다른 축은 복렌즈 (14)의 광축을 따른 축임)를 사용하여 레이저/검출기 블록(12) 및 복렌즈(14)의 정확한 위치들을 캘리브레이션한다. 한편, 합 신호(D28 + D30)가 데이터 판독을 위한 데이터 신호로서 제공된다.
도 2a를 참조하면, 트랙킹, 포커싱 및 판독을 위한 광 픽업의 다른 직렬적 구성이 제시되어 있다. 이 설계에 따르면, 레이저(20, 22, 24) 및 검출기(26 및 32)가 번갈아 단일 선 상에 직렬로 배치되고, 검출기(28, 30)는 다른 소자를 통과하는 선에 대하여 수직인 선 상에 배치되어 있다. 검출기(26, 32)는 레이저(20, 24)로부터 각각 발생되는 반사된 빔을 수신하고, 검출기(28, 30)는 모두 레이저(22)로부터의 반사된 빔을 수신하여 포커싱 및 판독 동작을 수행한다. 인접한 레이저/검출기 쌍 간의 간격 a는 누화(cross talk) 및 레이저 피드백을 방지하기 위하여 쌍 내부의 간격 b보다 크게 설정된다. 간격 a 및 b의 정확한 거리는 다른 파라미터 중에서 복렌즈(14)의 두 개의 절반부(34, 36) 간의 시프트에 의하여 결정된다. 도 1a와 달리, 도 2a에 도시된 복렌즈(14)는 광축에 대하여 90o 회전되어 있다. 그 이유는 복렌즈(14)의 상방 절반부(34) 및 하방 절반부(36) 간의 시프트를 레이저/검출기 블록(12) 상의 레이저 어레이 및 검출기 어레이 간의 시프트와 정합시키기 위함이다. 이러한 변경을 통하여, 레이저(20, 22, 24)로부터의 반사된 빔들은 적절히 유도되어 해당 검출기(26, 28, 30, 32) 상에만 정확히 입사되게 된다.
일 예로서 레이저/검출기 쌍 사이의 간격 a가 트랙킹의 목적으로 약 100㎛로 주어진다. 이는 쌍 내부의 간격 b를 매우 짧게 제한하고, 따라서 검출기의 선택을 제한한다. 즉, 레이저(20, 22, 24)와 검출기(26, 28, 30, 32)의 거리가 가까우면 검출기(26, 28, 30, 32)는 레이저/검출기 블록(12) 상에서 레이저(20, 22, 24)와 동일한 재료로 제작되어야 한다. 그리하여 본 발명은 레이저(20, 22, 24) 및 검출기(26, 28, 30, 32)를 레이저/검출기 블록(12)을 포함하는 단일 기판 상에 모노리식 방식으로 집적시킨다. 이 단일 기판은 실리콘을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 특징으로서 이러한 직렬 구성에서 단지 RCPDs 만이 VCSELs와 쌍을 이룰 수 있다. 또한, 복렌즈(14)의 양 절반부(34, 36)의 초점간의 거리는 레이저(20, 22, 24)로부터 그 들에 대응하는 검출기(26, 28, 30, 32)로의 작은 시프트를 수용하도록 매우 작아야 한다. 이러한 제한 사항은 분명히 이들 소자의 설계, 제작 및 패키징에 기술적 곤란을 유발하고, 이러한 레이저/검출기 인터리빙 레이아웃의 응용을 제한한다.
전술한 제한을 제거하기 위하여, 도 2b는 레이저/검출기 블록(12)의 양호한 변형된 직렬 구성을 도시한다. 이 경우에 레이저 어레이는 검출기 어레이와 분리되어 구성되어 있다. 이렇게 분리된 구성은 검출기(26, 28, 30, 32)를 레이저(20, 22, 24)와 다른 재료로 형성할 수 있도록 하여, 검출기(26, 28, 30, 32)를 레이저(20, 22, 24)와 독립적으로 선택하고 변경할 수 있도록 한다. 레이저 어레이와 검출기 어레이를 분리함으로써 절반부(34, 36) 간의 작은 초점 간 거리로 인하여 부과되는 복렌즈(14)의 제조 요구 조건이 경감될 수 있다. 그러나, 스플릿 방향을 따라 보다 큰 구경을 가지는 복렌즈(14)의 절반부(34)는 메인 빔 스폿 B를 트랙 T의 방향을 따라 압축하게 되고, 그 결과 메인 빔 스폿 B가 트랙 T에 수직인 방향으로 넓어지는 바람직하지 않은 현상이 발생한다.
도 3a를 참조하면, 2가지의 추가적 복렌즈(14)가 도시되어 있다. 두 다지인은 유사한 광학적 성질을 제공하는 종래의 광소자에 비하여 경량이고, 단순하며,제조 비용이 저렴한 성형된 비구면 형상을 가진 복렌즈이다. 이들은 도 1a에 제시된 복렌즈(14)의 효과적이고 실용적인 대안이며, 본 발명에서 설명된 모든 구성에 적용될 수 있다. 이러한 디자인을 본 발명에 적용하기 위하여, 레이저/검출기 블록(12) 상의 레이저/검출기 레이아웃이 적절히 변경될 필요가 있다. 그 주된 변경은 포커싱 및 판독을 위한 두 개의 검출기(28, 30)의 배열에 있다. 특히, 도 3b는 적절한 병렬 구성을 보여준다. 여기에서 검출기(28, 30)는 검출기(26, 32)를 통과하는 선 및 세 개의 레이저(20, 22, 24) 모두를 통과하는 선에 대하여 수직인 선상에 위치한다. 복렌즈(14)의 변경에 관련된 모든 직렬적 구성에서 모든 레이저 및 검출기는 직렬로 배열된다. 도 3c의 분리된 어레이 패턴은 가장 선호되는 형태이다. 이 레이아웃은 도 3b와 같이 메인 빔 스폿 B를 트랙 T의 수직 방향이 아니라 트랙 방향을 따라 연장시키는 바람직한 결과를 가져온다. 이는 또한 도 2a의 교대되는 패턴에 관련된 전술한 단점을 제거시킨다.
도 4를 참조하면, 전술한 3개의 레이저를 사용하는 구성에 대한 대안이 제시되어 있다. 이 디자인에서는 도 1a의 3개의 레이저 대신에 단지 하나의 레이저(22) 만이 사용된다. 회절 격자(22)가 레이저(22)의 표면을 덮어 하나의 레이저빔을 3개의 독립된 레이저 빔(40, 42, 44)으로 분할한다. 사이드 빔(40, 44)은 아웃트리거 트랙킹을 위하여 사용되며, 중앙의 메인 빔(42)이 포커싱 및 데이터 판독 모두를 위하여 사용된다. 트랙킹, 포커싱 및 판독을 위한 모든 동작 원리는 도 1a의 경우와 동일하다. 모드 서보 제어 및 데이터 신호는 동일한 방식으로 처리된다: 트랙킹 에러를 위한 (D26-D32); 포커싱 에러를 위한 (D28-D30); 및 데이터 판독을 위한(D28 + D30). 일반적으로, 단일 레이저(22)와 회절 격자(38)를 결합하여 사용하는 이러한 빔 분할 구성은 본 발명에서 설명된 모든 3개 레이저를 사용하는 구성에 대한 대안으로서 사용될 수 있다.
도 5a에는 레이저/검출기의 양호한 병렬 구성을 제시한다. 이 레이아웃에서, 레이저/검출기 블록(12)은 세 개의 레이저(20, 22, 24) 및 8개의 검출기(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52)를 포함한다. 이 설계는 양호하게는 인접한 상이한 두 개의 트랙 T1, T2 상의 두 개의 데이터 포인트를 동시에 판독하는 것이 가능하다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 레이저(22)로부터의 메인 빔은 복렌즈(14)의 양 절반부(34, 36)를 모두 통과하고 광디스크(16) 상에 두 개의 메인 빔 스폿(P 및 Q)을 형성한다. 반사된 두 개의 메인 빔은 복렌즈(14)의 두 개의 절반부(34, 36)를 통과하여 검출기(28, 30, 48, 50) 상에 투사된다. 동일한 방식으로 (도시되지 않음), 레이저(20, 24)는 각각 광디스크(16) 상에 두 개의 사이드 빔 스폿을 발생시키고, 반사된 사이드 빔들은 각각 검출기(26, 46, 32, 52) 상으로 투사된다. 트랙킹은 신호[(D26-D32)+(D46-D52)]에 의하여 제어되며, 포커싱은 신호 [(D28-D30)+(D48-D50)]에 의하여 제어된다. 두 개의 상이한 트랙(T1, T2)으로부터의 두 개의 판독 신호는 각각 (D28+D30) 및 (D48+D50)이다. 합산 과정에서 에러 신호가 증폭되기 때문에 결과적으로 트랙킹 및 포커싱 제어가 향상되고, 검출 한계를 개선할 수 있다.
트랙킹 및 포커싱 서보 제어에 추가하여, 도 5a의 이중 트랙 판독 구성은 배율(magnification) 서보 제어를 또한 요구한다. 제작 허용오차, 온도 변화, 부품연령, 및 광디스크(16)의 트랙 피치의 변이는 상당한 배율 오차를 유발할 수 있다. 그리하여 통상적으로 반사된 빔과 레이저/검출기 블록(12) 상의 센서 소자 사이의 비정렬 상태가 발생하고, 잘못된 데이터 판독이 일어날 수 있다. 이러한 광 픽업 어셈블리(10)의 배율 팩터는 검출기 상의 반사된 빔 스폿들 사이의 분산과 광디스크(16) 상의 투사된 광 스폿들(P, Q) 사이의 분산과의 비율이다. 적절한 배율은 메인 빔 스폿(P, Q) 간의 간격과 표적 트랙(T1, T2) 간의 간격 및 검출기(28, 30, 48, 50) 간의 간격을 일치시킨다. 부정확한 배율은 한 쌍의 차동 증폭기(도시되지 않음)에 의하여 쉽게 검출될 수 있는데, 차동 증폭기는 검출기(26, 32, 46, 52)로부터의 출력 전압을 이용하여 도 5a에 도시된 바와 같이 배율 서보 신호[(D26-D32)+(D52-D48)]를 발생시킨다. 배율이 완벽한 경우에, 서보 신호는 0이 되며 어떠한 조정도 필요 없다. 정(positive)의 에러 신호는 불충분한 배율을 나타내며, 이는 줌인(zooming-in)을 위하여 피드백 된다. 한편 부(negative)의 에러신호는 과도한 배율을 정정하기 위하여 아웃 주밍을 일으킨다. 배율의 차이는 레이저/검출기 블록(12) 또는 복렌즈(14)를 포함하는 광소자 또는 양자 모두의 조정을 통하여 이루어진다. 레이저/검출기 블록(12) 및 복렌즈(14)의 콤팩트한 사이즈 및 이동성은 배율 에러 조정 과정을 단순하고 신속하게 하여 준다.
도 5b를 다시 참조하여, 이러한 이중 트랙 광 픽업 어셈블리(10)의 주된 파라미터가 설명된다. Δ는 레이저(20, 22, 24)의 라인과 검출기(26, 28, 30, 32)의 라인 Q 및 검출기(46, 48, 50, 52) 사이의 거리이다. δ는 광디스크(16) 상의 메인 빔 스폿(P, Q) 사이의 거리이다. c는 레이저/검출기 블록(12)과 복렌즈(14) 사이의 거리이고, a는 복렌즈(14)와 광디스크(16) 사이의 거리이며, d는 복렌즈(14)의 분할된 절반부(34, 36)의 두 개의 초점 사이의 거리이다. 배율 팩터는 M으로 표시되고, 복렌즈(14)의 초점 거리는 f0이다. a는 c보다 훨씬 짧아야(20% 미만) 한다. a, c 및 δ가 미리 설정되었을 때 다른 파라미터는 다음의 공식에 의하여 계산될 수 있다:
M=c/a
f0 = aM/(M+1)
d = δM/(M+1)
Δ= δM
c가 a보다 5배 이상 크기 때문에 M은 5보다 크며, f0가 거의 a와 같고, d는 거의 δ와 같으며, Δ는 δ보다 훨씬 길다.
도 6a를 참조하면, 레이저/검출기 블록(12) 상의 다중 트랙 광픽업 레이저/검출기 어레이의 구성이 도시되어 있다. 이 특정 레이아웃에서, 다중 트랙 판독 레이저/검출기 어레이가 레이저/검출기 블록(12)에 결합되어 있다. 선형 레이저 어레이(62) 및 선형 검출기 어레이(64)가 두 개의 평행선상에 배치되어 있고, 각 레이저는 인접한 검출기와 쌍을 이루고 있다. 도 2a의 트랙킹 및 포커싱 서보 제어 소자의 직렬 구성 및 복렌즈(14)의 설계 및 배치가 여기에도 적용되었다. 이러한 구성에서, 레이저들과 그들에 대응하는 검출기들 사이의 시프트는 복렌즈(14)의 분할된 절반부(34, 36) 간의 시프트의 방향과 일치한다. 다중 트랙 판독기 어레이의 단부 및 중앙부에는 서보 제어 소자(66)의 세트가 다수 배치되어 있는데, 이들은 에러 신호를 가중하고 합산하여 모든 트랙의 데이터 판독을 위한 최적 에러 보정을 제공한다. 도 5a에 설명된 배율 서보 제어의 원리는 여기에서도 트랙킹 제어 소자의 다수 세트로부터의 출력 전압을 이용하여 적용된다. 선형 레이저 어레이(62) 및 선형 검출기 어레이(64)가 보다 많은 수의 트랙을 동시에 판독하기 위하여 보다 확장될 수 있음은 자명하다.
도 2a의 구성이 가진 내재적 한계로 인하여, 누화 및 레이저 피드백을 방지하기 위하여 레이저/검출기 블록(12) 상의 인접한 소자간의 거리를 복렌즈(14)의 파라미터에 따라 조정할 필요가 있다. 도 6B에는 이러한 문제를 보다 효과적이고 실용적으로 해결하고 따라서 보다 바람직한 대안적 구성이 제시되어 있다. 도 6A의 구성과 가장 현저한 차이는 레이저 어레이(62)가 검출기 어레이(64)로부터 완전히 분리되어, 이들과 번갈아 배치되는 대신에 병렬로 배치되어 있는 점이다. 레이저 어레이(62) 및 데이터 판독을 위한 검출기 어레이(64)가 병렬로 배치되어 있지만, 복렌즈(14)의 선택 및 트랙킹, 포커싱, 및 배율 서보 제어 소자(66)은 도 3a의 경우와 동일하다. 전술한 바와 같이, 레이저 어레이(62)와 검출기 어레이(64)의 분할은 두 개의 어레이를 독립적으로 변경할 수 있도록 하여, 광픽업 어셈블리(10)이 최대의 유연성 및 적응성을 갖도록 한다. 이는 또는 복렌즈(14) 내에서 작은 초점간 거리를 유지할 필요를 제거한다. 도 2a의 복렌즈(14) 및 트랙킹 및 포커싱 서보 제어 레이아웃은 트랙 T와 수직 방향의 빔 스폿 B의 확대가 허용될 수 있는 한도 내에서 본 실시예에 적용될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 도 1a의 복렌즈(14)의 설계 및 배치에 적절한 다중 트랙광픽업 레이저/검출기 어레이의 다른 구성이 제시되어 있다. 이 레이아웃에서, 레이저 어레이(62) 및 검출기 어레이(64)는 서로 섞여있고, 레이저 및 데이터 판독을 위한 검출기가 단일 라인을 따라 상호 교대하며 직렬로 배치되어 있다. 트랙킹, 포커싱 및 배율조정 서보 제어 소자(66)의 다수의 세트가 다중 트랙 판독기 어레이의 양단 및 중앙에 위치하고, 오차 신호는 전술한 바와 동일한 방식으로 처리된다. 누화 및 레이저 피드백을 방지하기 위하여 레이저/검출기 블록(12) 상의 인접한 소자간의 거리는 복렌즈(14)의 파라미터에 따라 조정된다. 데이터 판독 어레이의 소자가 균일하게 분산되어 있고 모든 레이저가 동시에 켜지면, 다수의 레이저 빔이 복렌즈(14)를 통과한 후에 각각의 레이저빔과 함께 발생되는 이중 빔 스폿들에 의하여 추가의 누화가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하는 하나의 방법은 데이터 판독 레이저를 래스터 스캐닝 방식으로 순차적으로 턴온 및 턴오프시키는 방법이다.
다중 트랙 광 픽업 레이저/검출기 어레이에서 레이저 어레이(62) 및 검출기 어레이(64)가 분리된 양호한 구성의 예가 도 6d에 도시되어 있다. 데이터 판독 레이저 및 검출기는 모두 레이저/검출기 블록(12)의 가운데 라인에 직렬로 정렬되어 있다. 도 1a의 구성은 복렌즈(14) 및 트랙킹 및 포커싱 서보 제어 소자(66)를 위하여 선택될 수 있다. 레이저 어레이(62) 및 검출기 어레이(64)의 크고 완전한 분리는 누화 및 레이저 피드백의 잠재적 가능성을 효과적으로 제거한다. 다른 대안은, 덜 바람직한 방법이기는 하나, 도 3b에 도시된 복렌즈(14)의 구성, 배치 및 트랙킹 및 포커싱 소장(66)을 채용하는 것이다. 이 구성 역시 레이저 어레이를 검출기 어레이로부터 분리시키는 점에서 동일한 효과를 가진다. 이러한 방식에 따른 유일한 문제는 데이터 트랙의 수직 방향으로 빔 스폿이 확장되어 누화를 발생시킬 수 있는 가능성이 크다는 점이다.
도 6e를 참조하면, 다중 트랙 광 픽업 레이저/검출기 어레이의 양호한 매트릭스 배치의 예가 도시되어 있다. 매트릭스 레이저 어레이(62) 및 매트릭스 검출기 어레이(64)는 병렬로 정렬되어 있다. 레이저(사각형 블록)의 밑에 있는 점선들은 위의 대응하는 레이저에 의하여 판독되는 광디스크(16) 상의 인접한 데이터 트랙들을 나타낸다. 이 경우에는 서보 제어 소자(64)의 다수의 세트를 사용하는 것이 절대적으로 필요한데, 이는 많은 수의 레이저/검출기 쌍이 사용되기 때문이다. 각 레이저와 이에 대응하는 검출기 간의 쌍 내부 간격은 복렌즈(14)의 파라미터에 따라 조정되고, 쌍 사이의 간격은 누화 및 레이저 피드백을 방지하기 위하여 확대된다. 전술한 바와 같이, 이러한 문제는 레이저 어레이(62) 및 검출기 어레이(64)를 완전히 분리시킴으로써 더욱 효과적으로 해결될 수 있다.
도 6f를 참조하면, 다중 트랙 광 픽업 레이저/검출기 어레이의 다른 양호한 매트릭스 배치의 예가 도시되어 있다. 도 6E의 레이아웃과 유사하게, 매트릭스 레이저 어레이(62) 및 매트릭스 검출기 어레이(64)는 병렬로 정렬되어 있다. 레이저(사각형 블록)의 밑에 있는 점선들은 위의 대응하는 레이저에 의하여 판독되는 광디스크(16) 상의 인접한 데이터 트랙들을 나타낸다. 서보 제어 소자(64)의 다수의 세트가 경사진 방식으로 설치되어 있다. 각 레이저와 이에 대응하는 검출기 간의 쌍 내부 간격은 복렌즈(14)의 파라미터에 따라 조정되고, 쌍 사이의 간격은누화 및 레이저 피드백을 방지하기 위하여 확대된다. 이 매트릭스 레이저/검출기 에레이 구조 및 도 6e의 구조는 모두 상이한 데이터 저장 및 재생 방식을 사용하여 데이터 액세스 속도를 여러 배 증대시킬 수 있는 가능성이 있다. 5 x 5 매트릭스 어레이를 사용하더라도 25개의 데이터 트랙을 동시에 판독하는 능력을 쉽게 제공할 수 있다. 현실적이고 가능한 10 x 10 매트릭스 어레이를 사용하면 현재의 다중 트랙 판독 용량을 100 트랙까지 획기적으로 증대시킬 수 있다.
도 7a에는 DVD 등의 이중 레이어 광디스크(16)에 사용될 수 있는 동시 광 픽업 어셈블리(10)의 개략도가 도시되어 있다. 여기에 사용된 복렌즈(14)의 두 개의 절반부(34, 36)는 동일한 초점 거리 fo를 가진다. 앞의 디자인과 달리, 이들은 광축을 따라 시프트되어 있다. 이 축방향 시프트 dx의 정확한 크기는 상이한 레이어 상의 두 개의 타겟 트랙 사이의 수직 거리 δx 및 배율 팩터 M에 의하여 결정된다:
dx = δx M2/(M2-1)
M의 값이 (5 이상으로) 크기 때문에, dx는 거의 δx와 동일하다. 이 축방향 시프트 dx는 레이저/검출기 블록(12)의 표면상의 레이저(20, 22, 24)에 대하여 검출기(26, 28, 30, 32 및 46, 48, 50, 52)의 미분 플레이너 시프트(differential plainer shifts)를 요구한다. Δ1x 및 Δ2x로 표시된 두 개의 시프트는 상호 같은 크기의 다른 방향으로의 시프트를 나타낸다.
즉, 검출기들(26,28,30 및 32)은 LDB(12)의 표면에 대해 거리 △1x만큼 상승된 평행 평면위에 제작되고, 검출기들(46, 48, 50 및 52)은 동일 표면에 대해 거리 △2x만큼 하강된 평행 평면위에 있다. 다시 M의 큰 수치때문에 △1x와 △2x는 실질적으로 δx보다 더 크다. 이러한 조건은 LDB(12)상에 레이저 및 검출기들을 제작하는데 곤란을 더할 가능성이 있다. 레이저(22)와 검출기들 쌍(28,30)과 (48,50) 사이의 측방거리들(△1y와 △2y는)은 크기가 동일하다. 이들은 다른 층들 위에 있는 2개의 타겟 트랙들 사이의 수평거리 δy와 배율 팩터 M에 의존한다.
,
다른 파라미터들은 다음 공식에 의해 결정된다.
M = c/a
fo= aM/(M+1)
dy=δyM/(M+1)
도 7b는 이중층 OD(16)와의 사용을 위한 동시적인 광픽업 어셈블리(10)의 개략도를 나타낸 것이다. 이런 디자인과 도 7a의 배치사이의 유일한 주요차이는 도 7B의 BL(14)가 상이한 촛점거리 f0와 f1을 갖는 2개의 절반(34)(36)으로 구성되고 f1은 f0에 다음과 같이 의존한다는 것이다.
δx는 c 및 d보다 작은 크기이므로 f1의 수치는 사실상 f0에 매우 근접한다.검출기(46, 48, 50 및 52)의 축방향 이동은 다음 공식에 따라 보정되어야 한다.
△1x= δx(M2-1)
큰값의 M2은 그 보정을 미소하게 만든다.
온도변화가 레이저 출력 안정성과 간섭하다는 것은 일반적인 지식이다. 표면발광 레이저들의 경우 온도변화는 레이저 파장을 변경시켜 멀티모드 레이저 발광을 야기한다. 온도증가는 레이저 공진 공동을 길어지게 하며, 그래서 다른 모드의 레이저 발광이 생기고 레이저 에너지 출력이 증가된다. 이런 타입의 열의존 변화는 비연속적이고, 그래서 모드간 점프와 잡음발생이 야기된다. 온도로 유기된 잡음을 방지하기 위하여 용이하게 적용가능한 2가지 효과적인 방법이 있다. 하나는 도 8a에 도시된대로 온도변화를 감시하고 피드백하여 레이저 출력파워를 조정하도록 고감응 열저항기(54)를 사용하는 것이다. 이 발명에 개시된 BL(14)의 특정 디자인들은 레이저 피드백의 발생을 효과적으로 제거한다. 그러므로, 열감시 및 피드백은 레이저 출력파워를 안정화시키는데 충분하다. 대안으로, 도 8b에 도시한 대로, 광검출기들(56, 58 및 60)을 레이저들(20, 22 및 24)에 각각 와이어링함으로써 레이저 출력파워를 감시하고 피드백하는데 도파관이 적용될수 있다.
도 9a를 참조하면, 데이터 기록용량을 지닌 광픽업 레이저/검출기 어레이의 개략적 디자인이 도시되어 있다. 도 3c의 예시와 다른 변형으로서, 더 강력한 에지발광 레이저(66)가 LDB(12)안에 기계적으로 매립되어 레이저(22)를 대신한다. 단일기판 LDB(12)내에 일체로 매립되어 있는 판독전용 레이저들(20, 22 및 24)과 달리,에지발광 레이저(66)는 고출력 때문에 LDB(12)와 기계적으로 연관되어야 한다. LDB(12)상의 다른 모든 요소들은 동일하며 도 3c에 기술된 방식과 동일하게 기능한다. 기록모드중에 레이저(66)의 파워는 데이터 기록을 위해 광기록매체상에 필요한 변화를 생성하기에 충분히 높은 약 15-20㎽로 설정된다. 판독모드중에 레이저(66)의 파워는 레이저(20 및 24)와 동일하게 약 1㎽로 저감되어 데이터 판독이 도 3c와 동일한 방식으로 수행될 것이다.
도 9b는 도 9a의 것과 다른 대안으로서 광픽업 레이저/검출기 어레이의 다른 디자인을 도시한다. 에지발광 레이저(66)는 도 3c의 예시와 다르게 변형된 LDB(12)위로 기계적으로 병합되고, 그래서 발광된 광이 LDB(12)의 평면에 평행하게 진행한다. 프리즘(68)은 레이저(22)를 대신하여 레이저(20 및 24)의 빔에 평행하게 레이저(66)의 빔을 다시 보낸다. LDB(12)상의 다른 모든 요소들은 그대로 남아있어 기록과 판독 모두가 전술한 것과 동일한 방식으로 처리된다. 에지발광 기록레이저(66)를 LDB(12)안에 병합시키는 도 9a및 9b에 제시된 두 배치는 현재 발명에 상세히 나온 어떤 LDB(12) 디자인들에도 적용될수 있다.
본 발명은 여기에 공개된 넓은 발명을 단지 예시하는 어떤 바람직한 실시예들을 참조하여 도시되고 기술되었다. 당업자라면 대안적인 실시예들을 생각할수 있다. 예컨대, 본 발명의 주요특징을 염두에 두고 있는 사람이라면 바람직한 실시예들에 포함된 특징 모두를 병합시키지 않으면서 주요 특징들을 병합시킨 실시예들을 만들어낼 수도 있을 것이다.
전술한 사항을 염두에 두면 다음의 청구항들은 발명자가 생각하는 보호범위를 정의하고자 하는 것이고, 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않는 한 등가구조를 포함하는 것으로 생각될 것이다. 다수의 다음 청구항들은 구조나 재료를 언급하지 않고서 자주 특정기능을 수행하는 수단으로서 어떤 요소들을 표현한다. 법이 요구하는 대로 이런 청구항들은 명세서에 기재된 대응구조와 재료뿐 만아니라 그 등가물까지 포함하는 것으로 사료된다.

Claims (45)

  1. 데이터가 배치되어 있는 단일트랙 및 멀티트랙 광판독매체용 데이터 판독시스템(10)에 있어서, 상기 시스템은
    적어도 하나의 광 빔을 발생시키는 수단(20);
    적어도 하나의 광 빔을 발생시키는 상기 수단(20)의 상기 적어도 하나의 광빔을 광 기록매체 위로 보내어 적어도 하나의 반사된 광 데이터 스트림을 발생시키는 수단(14);
    상기 적어도 하나의 반사된 광 데이터 스트림에서 데이터를 검출하는 수단(26);
    상기 적어도 하나의 반사된 광 데이터 스트림을 상기 데이터를 검출하는 수단(26)위로 보내는 수단(14); 및
    일체 유지부재(12);를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 광 빔을 발생하는 수단(20)과 상기 적어도 하나의 반사된 광 데이터 스트림에서 데이터를 검출하는 수단(26)은 상기 일체 유지부재(12)위에 배치되는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체 유지부재(12)는 단일 기판으로 구성되고, 적어도 하나의 광 빔을 발생시키는 상기 수단(20)과, 광 기록매체로 부터 반사된 상기 적어도 하나의 반사된 광 데이터 스트림을 검출하는 상기 수단(26)은 상기 단일 기판에 일체로 매립되어, 상기 일체 유지부재(12)는 상기 적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20)과 상기 데이터 검출 수단(26)의 모노리딕 집적을 상기 단일 기판에 제공하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단일 기판이 실리콘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 빔을 발생하는 수단(20)은 적어도 하나의 VCSEL을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 반사된 광 데이터 스트림에서 데이터를 검출하는 상기 수단(26)은 적어도 하나의 RCPD를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 빔을 발생하는 수단(20)은 적어도 하나의 VCSEL을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독 시스템(10).
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 일체 유지부재(12)는 마이크로칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 빔을 발생하는 수단(20)은 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 광 데이터 스트림에서 데이터를 검출하는 상기 수단(26)을 광 데이터 스트림에서 데이터를 검출하는 다수의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)은 상기 일체 유지부재(12)위에 중단되지 않고 연속하여 배치된 상기 데이터를 검출하는 다수의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)에 평행하게 상기 일체 유지부재(12)에 중단되지 않고 연속하여 배치되는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)은 상기 데이터를 검출하는 다수의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)에 직렬로 배치되어, 광 빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)과 광 데이터 스트림에서 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)이 번갈아 있는 기다란 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)은 중단되지 않고 연속하여 배치된 상기 데이터를 검출하는 다수의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)과 직렬로 상기 일체 유지부재(12)위에 중단되지 않고 연속하여 배치되는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 빔을 발생하는 수단(20)은 상기 광 빔을 다수의 광 빔들로 분할하는 수단(38)과 협동하여 다수의 광 빔들이 상기 광 빔을 발생하는 수단(20)과 상기 광빔을 분할하는 수단(38)에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광 빔을 분할하는 수단(38)은 회절격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는)과, 상기 데이터를 검출하는 다수의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)은 각각 중단되지 않고 연속하는 두개의 평행선으로 상기 일체 유지부재(12)위에 배치되어 상기 시스템(10)이 광 기록매체 상의 적어도 두개 데이터 지점들에서 동시에 데이터를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  15. 제 8 항에 있어서,
    광 빔을 발생하는 적어도 하나의 수단(20, 22, 및/또는 24)과 데이터를 검출하는 적어도 하나의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)은 상기 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)의 나머지와 상기 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)의 나머지로 부터 이동된 상기 일체 유지부재(12)위에 배치되고,
    상기 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)의 상기 나머지는 상기 광 데이터 스트림에서 데이터를 검출하는 다수의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)의 상기 나머지와 병렬로 중단되지 않고 연속하여배치되므로써 상기 시스템(10)은 광 기록매체 위의 적어도 두개 데이터 지점에서 데이터를 검출할 수 있고, 상기 시스템(10)이 에러 신호들을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  16. 제 8 항에 있어서,
    광 빔을 발생하는 적어도 하나의 수단(20, 22, 및/또는 24)과 데이터를 검출하는 적어도 하나의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)은 상기 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)의 나머지와 상기 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)의 나머지로 부터 이동된 상기 일체 유지부재(12)위에 배치되고, 상기 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)의 상기 나머지는 상기 데이터를 검출하는 다수의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)의 상기 나머지와 교대로 직렬 배치되어 상기 시스템(10)은 광 기록매체 위 적어도 두개의 데이터 지점에서 데이터를 검출할 수 있고, 상기 시스템(10)이 에러신호들을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  17. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)은 주어진 어레이에 배치되고, 상기 데이터를 검출하는 다수의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)은 광 빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)의 상기 어레이로 부터 이동되어 있으나 대칭하고 평행하는 어레이에 배치되는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  18. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)은 주어진 어레이에 배치되고, 상기 데이터를 검출하는 다수의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)은 광 빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)의 상기 어레이와 대칭하고 직렬이지만 그 어레이에서 이동되어 있는 어레이에 배치되는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  19. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)은 상기 데이터를 검출하는 다수의 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)과 짝을 이루며 평행하게 중단되지 않고 연속하여 배치되어, 광 빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)과 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)의 다수의 연속 열 쌍을 상기 일체 유지부재(12)상에 형성하고, 상기 다수의 연속열들중 각 연속열이 앞열에 대해 측방으로 이동되어 상기 시스템(10)이 광 기록매체상의 적어도 두개 데이터 지점에서 데이터를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  20. 제 19 항에 있어서,
    광 빔을 발생하는 적어도 하나의 수단(20, 22, 및/또는 24)과 데이터를 검출하는 적어도 하나의 수단은 광빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)과 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)의 상기 중단되지 않은 연속들에서 이동된 상기 일체 유지부재 위에 배치되어 상기 시스템(10)이 에러신호들을 제공하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  21. 제 8 항에 있어서,
    상기 광빔을 발생하는 다수의 수단(20, 22, 및/또는 24)은 다수의 마이크로레이저들을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 다수의 마이크로레이저들은 독립적으로 어드레스할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광빔을 상기 적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)에서 광기록매체 위로 보내어 적어도 하나의 반사된 광 데이터 스트림을 발생시키는 상기 수단(14)과, 상기 적어도 하나의 반사된 광데이터 스트림을 상기 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)위로 보내는 상기 수단(14)은 단일 광소자(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 단일 광소자(14)는 상기 적어도 하나의 광빔을 광기록매체 위로 보내고 상기 적어도 하나의 반사된 광 데이터 스트림을 상기 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)위로 이동시키는 소형 각도 빔 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 소형각도 빔스플리터는 제 1 절반부(34)이 제 2 절반부(36)에 융합되어 있는 복렌즈(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 복렌즈(14)의 제 1 절반부(34)은 상기 복렌즈(14)의 제 2 절반부(36)에 대해 주어진 거리만큼 이동되고, 상기 적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)은 상기 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)에 대해 주어진 거리만큼 상기 복렌즈(14)에 수직한 방향으로 이동되어 상기 시스템(10)은 이중층으로 된 광기록매체로 부터 데이터를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)은 상기 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)에 대해 주어진 거리만큼 이동되고, 상기 복렌즈(14)의 제 1 절반부(34)이 상기 복렌즈(14)의 제 2 절반부(36)에 대해 이동되는 상기 거리는 상기 적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)이 상기 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)에 대해 이동되는 거리와 거의 동일한 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 복렌즈(14)의 제 1 절반부(34)은 상기 복렌즈(14)의 제 2 절반부(36)의 촛점 길이와 다른 촛점 길이를 갖고, 상기 적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)은 상기 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)에 대해 상기 복렌즈(14)에 수직한 방향으로 이동되어 상기 시스템(10)이 이중층을 갖는 광기록매체로 부터 데이터를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템(10)은 상기 적어도 하나의 광빔이 광기록매체의 데이터 트랙상에 정렬되어 집속되는 지를 나타내는 에러신호들을 발생하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 시스템(10)은 상기 에러신호들을 발생하는 수단에 의해 발생된 에러신호들에 응답하여 적어도 상기 일체 유지부재(12)와 상기 단일 광소자(14)의 위치를 자동으로 조정하는 수단(18)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 에러 신호들을 발생하는 수단은 상기 데이터를 검출하는 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)과 조합되어 광빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  32. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템(10)은 그 시스템(10)의 온도변화를 감시하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 온도감시수단은 상기 일체 유지부재(12)상에 배치된 열저항기(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 온도감시수단은 상기 광빔 발생수단(20, 22, 및/또는 24)을 상기 데이터 검출 수단(26, 28, 30, 32, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 및/또는 60)에 선연결하는 수단을 포함하므로 도파관(wave guidance)을 채용하여 온도변화가 감시될 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  35. 제 2 항에 있어서,
    상기 시스템(10)은 광 기록매체 위에 데이터를 기록하기에 충분한 파워의 광빔을 발생하는 수단(66)을 포함하고, 광기록매체상에 데이터를 기록할 수 있는 광빔을 발생하는 상기 수단(66)이 상기 일체 유지 부재(12)에 기계적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  36. 제 35 항에 있어서,
    광기록매체 상에 데이터를 기록하기에 충분한 파워의 광빔을 발생하는 상기 수단(66)은 광기록매체로 부터 데이터를 판독하는 적절한 파워의 광빔을 발생할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  37. 제 36 항에 있어서,
    광기록매체상에 데이터를 기록하기에 충분한 파워의 광빔을 발생하는 상기수단(66)은 광기록매체상에 데이터를 기록하기 위해 대략 15-20mW 파워에서 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  38. 제 35 항에 있어서,
    광기록매체상에 데이터를 기록하기에 충분한 파워의 광빔을 발생하는 상기 수단(66)이 에지발광 레이저(66)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터판독 시스템(10).
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 시스템(10)은 광기록매체상에 데이터를 기록하기에 충분한 파워의 광빔을 발생하는 상기 수단(66)에 의해 발생된 광빔을 상기 적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20, 22, 및/또는 24)에 의해 발생된 광빔의 방향에 대략 평행한 방향으로 다시보내는 수단(68)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  40. 데이터가 배치되어 있는 단일트랙 및 멀티트랙 기록매체용 데이터 판독시스템(10)에 있어서,
    적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20);
    데이터를 검출하는 수단(26); 및
    상기 적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20)에서 나온 상기 적어도 하나의 광빔을 광기록매체위로 보내어 적어도 하나의 반사된 광데이터 스트림을 발생시키고 상기 적어도 하나의 반사된 광데이터 스트림을 상기 데이터 검출수단(26)위로 보내기 위해 상기 데이터 판독시스템(10)과 작동가능하게 연관된 단일 광소자(14);를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 단일 광소자(14)는 상기 적어도 하나의 광빔을 광기록매체위로 보내고 상기 적어도 하나의 광 데이터스트림을 상기 데이터 검출수단(26)위로 이동시키는 소형각도 빔스플리터(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 소형각도 빔스플리터(14)는 제 1 절반부(34)과 제 2 절반부(36)을 갖는 복렌즈(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 복렌즈(14)의 제 1 절반부(34)이 상기 복렌즈(14)의 제 2 절반부(36)에 대해 주어진 거리만큼 이동되고, 상기 적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20)은 상기 복렌즈(14)에 수직한 방향으로 상기 데이터 검출수단(26)에 대해 주어진 거리만큼 이동되어 상기 시스템(10)이 이중층을 가진 광기록매체로 부터 데이터를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 복렌즈(14)의 제 1 절반부(34)이 상기 복렌즈(14)의 제 2 절반부(36)에 대해 이동되는 상기 거리가 상기 적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20)이 상기 데이터 검출 수단(26)에 대해 이동되는 상기 거리와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 데이터 판독시스템(10).
  45. 제 42 항에 있어서,
    상기 복렌즈(14)의 제 1 절반부(34)이 상기 복렌즈(14)의 제 2 절반부(36)의 촛점 거리와 다른 촛점 거리를 갖고, 상기 적어도 하나의 광빔을 발생하는 수단(20)은 상기 복렌즈(14)에 수직한 방향으로 상기 데이터 검출수단(26)에 대해 이동되어 상기 시스템(10)이 이중층을 가진 광기록매체로 부터 데이터를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터판독시스템(10).
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