KR20010112217A - 디지털 데이터 저장장치를 위한 광픽업 및 서보제어시스템 - Google Patents

디지털 데이터 저장장치를 위한 광픽업 및 서보제어시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20010112217A
KR20010112217A KR1020017006057A KR20017006057A KR20010112217A KR 20010112217 A KR20010112217 A KR 20010112217A KR 1020017006057 A KR1020017006057 A KR 1020017006057A KR 20017006057 A KR20017006057 A KR 20017006057A KR 20010112217 A KR20010112217 A KR 20010112217A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
track
light emitting
emitting means
optical
laser
Prior art date
Application number
KR1020017006057A
Other languages
English (en)
Inventor
라자레브 빅터
황 지지앙
미야자와 히로시
Original Assignee
라자레브 빅터
황 지지앙
미야자와 히로시
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 라자레브 빅터, 황 지지앙, 미야자와 히로시 filed Critical 라자레브 빅터
Publication of KR20010112217A publication Critical patent/KR20010112217A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/127—Lasers; Multiple laser arrays
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/13—Optical detectors therefor
    • G11B7/131—Arrangement of detectors in a multiple array
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1374—Objective lenses
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1395—Beam splitters or combiners
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/14—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam specially adapted to record on, or to reproduce from, more than one track simultaneously
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B2007/13727—Compound lenses, i.e. two or more lenses co-operating to perform a function, e.g. compound objective lens including a solid immersion lens, positive and negative lenses either bonded together or with adjustable spacing
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B2220/00—Record carriers by type
    • G11B2220/20—Disc-shaped record carriers
    • G11B2220/25—Disc-shaped record carriers characterised in that the disc is based on a specific recording technology
    • G11B2220/2537—Optical discs
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0901—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following only
    • G11B7/0903—Multi-beam tracking systems
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

마이크로레이저배열을 조명원으로서, 마이크로크기의 광검출기배열을 탐지소자로서, 복렌즈(14) 또는 홀로그래픽 광소자(71)를 주요광콤포넌트로서 이용하여 광디스크 상의 데이터트랙으로부터 부호화된 정보를 회수하는 광픽업시스템(10). 표면발광마이크로레이저에 의해 발생되는 레이저빔들은 광디스크표면 상에서 복렌즈(14)에 의해 안내된다. 반사광은 동일한 복렌즈(14) 또는 홀로그래픽 광소자(71)에 의해 수집되어 이동되고 레이저/검출기블록(12) 상의 각각의 광검출기 상으로 복귀된다. 트랙킹, 포커싱 및 배율서보제어를 위한 조명, 검출 및 정합방법 및 장치는 레이저/검출기 블록(12) 상에 합체되기도 한다.

Description

디지털 데이터 저장장치를 위한 광픽업 및 서보제어시스템 {OPTICAL PICKUP AND SERVO CONTROL SYSTEM FOR DIGITAL DATA STORAGE}
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 광픽업 및 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 광픽업 및 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 개략적으로 표현하는 도면.
도 3c는 본 발명에 따른 레이저/검출기 블록의 병렬 구성의 양호한 예를 개략적으로 표현하는 도면.
도 4a는 본 발명에 따른 단일 레이저 레이저/검출기 블록의 예의 개략적 사시도.
도 4b는 이 발명에 따른 광픽업 및 서보제어 시스템의 선택사양적인 소각 빔스플리터의 일부의 개략적인 사시도.
도 5a는 본 발명에 따른 이중 빔 스폿을 검출하기 위한 레이저/검출기 블록의 다른 병렬 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 5b는 도 5a의 광픽업 및 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 6g는 이 발명에 따른 광배율의 전자적인 교정이 수반되는 다중트랙 레이저/검출기 매트릭스의 매우 콤팩트한 설계를 나타내는 개요도.
도 6h는 도 6g의 원리에 따라 설계된 광배율의 전자적인 교정이 수반되는 다중트랙 레이저/검출기 블록의 배열을 나타내는 개요도.
도 6j는 도 6h의 일부를 나타낸 상세개요도.
도 6k는 동시에 7트랙을 판독하기 위한 광배율의 전자적인 교정이 수반되는 레이저/검출기의 양호한 형태를 나타낸 개요도.
도 7a는 이중 레이어 광 디스크에 사용되는 본 발명에 따른 광픽업 및 서보 제어 시스템을 개략적 개략적으로 나타내는 측입면도.
도 7b는 이중 레이어 광 디스크에 사용되는 본 발명에 따른 광픽업 및 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 디지털 데이터 저장장치를 위한 광픽업 및 서보제어시스템 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.
SABS의 선택사양적인 실시예들 중의 하나로는 LDB와 광시스템의 제1 렌즈의 사이에 삽입된 홀로그래픽 광소자 (HOE: Holographic Optical Element)가 있다. 이 소자는 광디스크로부터 반사되는 광선의 절반을 덮으면 복렌즈 (Bilens)와 대등하게 작용할 것이다.
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, 광픽업 및 서보제어시스템은 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 에러신호는트랙킹 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 수 있다. 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.
이 발명의 또다른 측면에서는, 좀더 많은 레이저/검출기 쌍들을 매트릭스배열로 부가함으로써 멀티트랙판독에서의 광배율에러의 교정이 이루어질 수 있다. 이러한 배열에서는 한 그룹의 레이저/검출기 쌍들이 동일한 트랙에 할당될 것이다. 각 그룹의 인접한 레이저들은 대응하는 검출기들과 마찬가지로 트랙에 대해 직각을 이루는 방향으로 작은 이동치를 갖는다. 이와 함께, 스위칭 레이저/검출기 쌍들은 LDB의 이동이 없는 광배율의 교정 (전자적 교정)을 이룰 수 있다.
부가적으로 요구되는 레이저/검출기 쌍의 수는 동시에 검출되는 그룹의 트랙들에서의 트랙위치에 의해서도 결정되며, (i) 이용되는 광소자들의 공차와, (ii) LDB에서의 소자들의 위치의 공차 및, (iii) 디스크 상의 트랙피치의 공차에 의해서도 결정된다. 이 발명에 따르면, 레이저/검출기 블록의 다중소자들의 가장 콤팩트한 배치가 이루어질 수 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 광픽업 및 서보제어시스템(10), 보다 간단히 표현하여 데이터 판독 시스템(10)의 하나의 실시예가 도 1a에 도시되어있다. 이 도면 및 다른 도면을 참조하면, 본 발명은 일체화된 레이저/검출기 다이오드 어레이를 위한 레이저/검출기 블록(Laser/Detector Block; LDB)(12), 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 시스템(10)의 여러 가지 형태를 제공함을 알 수 있다.
레이저/검출기 블록(12)의 크기가 소형이고 무게가 가벼워 위치 조정이 용이하다. 그러므로 이를 이용하면 광픽업 및 서보제어시스템(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.
광픽업 및 서보제어시스템(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) 상의광 검출기로 향하도록 한다. 이러한 본 발명의 구성은 레이저와 디스크의 간격이 매우 작은 광 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 광픽업 및 서보제어시스템(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)이형성되어 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 대응하는 검출기(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 정확한위치들을 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 가까우면검출기(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 4a는 앞서 설명한 복렌즈에 기반한 형태로 소각 빔스플리터 (SABS: Small Angle Beam Splitter)를 설계하는 선택사양적인 예를 도시한다. 레이저(20, 22, 24)에 의해 방사되어 디스크(OD)로부터 반사된 후에 LDB(12)로 복귀되는 광선은 검출기(26, 28, 30, 32)와 만나기 위해 LDB(12)의 평면에서 이동되어야 한다. 이를 위해, 홀로그래픽 광소자 (HOE: Holographic Optical Element; 71)가 LDB의 전방에 설치된다. 이 경우에, 광시스템의 잔여부분으로는 광디스크(도시 안됨) 상에 레이저광선을 초점집중시키는 통상적인 렌즈(도시 안됨)를 포함한다.
디스크(OD)로부터 반사되어 광시스템을 통해 복귀하는 광선은 HOE 구조에 의해 요구되는 회절로 인해 그 원래의 방향으로부터 HOE(71)에 의해 굴절된다. HOE의 몇몇 실시예들은 HOE에 의해 요구되는 회절요구들의 수 및 LDB 상의 레이저(20, 22, 24)와 검출기(26, 28, 30, 32) 사이의 이동공간은 물론이고 그 것들 사이의 에너지분포에 따른 특수한 실시예를 수반하여 앞서 제안된 설계에 이용될 수 있다. HOE는 이 발명에서 제시되는 LDB의 모든 실시예에 이용될 수 있다.
도 4a는 앞서 설명한 광픽업시스템에 삽입되는 것으로서 도 1a에 도시된 복렌즈의 기능을 수행하는 HOE의 실시예를 도시한다. 도 4a 및 도 1a에 도시된 LDB는 단일트랙의 판독 및 서보제어신호의 검출을 위해 제공된 설계이다. 도 4a에 도시된 HOE(71)는 그 비어 있는 구멍(73)의 절반에 회절패턴(75)을 포함한다. 그러므로, HOE(71)는 복귀되는 광선의 절반부만 굴절시킴으로써 절반구멍 방식의 초점집중교정을 허용한다. 일부의 검출기(28, 30)들로부터의 신호차는 초점집중에러로서 이용되며 (도 1c 참조), 다른 검출기(26, 32)들로부터의 신호차는 트래킹에러이다 (도 1b 참조).
도 4b를 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, 부품 연령, 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 광픽업 및 서보제어시스템(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 광픽업 및 서보제어시스템(10)의주된 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 포커싱서보 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 트랙 광픽업 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 간격은 누화 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.
앞서 설명했듯이, 다중트랙판독 과정에서는 광배율의 교정이 이루어져야 한다. 이 것은 모든 활성 레이저들로부터 디스크(OD) 상의 트랙위치들에 대해 초점을 적절히 맞추기 위해 필수적이다. LDB 상의 레이저위치의 공차와 디스크(OD) 상의 트랙피치의 공차 및 광픽업시스템(10)에서 이용되는 광소자들의 형상의 공차로 인해 그러한 교정이 없이는 모든 초점이 트랙 상에 배치될 수 없다. 앞서 설명한 실시예들, 예를 들어 도 5a 내지 6f에서는 배율에러가 검출되고 LDB 및 복렌즈(BL)의 서보제어적 이동에 의해 교정된다.
양호하게는, 이 발명의 또다른 실시예가 서보시스템에 의해 요구되는 부가적인 자유도를 요구하지 않는 이러한 문제를 해결하기 위한 수단을 제공한다. 단일의 레이저/검출기 쌍을 이용하는 대신에, 한 그룹의 레이저/검출기 쌍들이 동일한 트랙에 할당될 수 있다. 트랙에 대해 직각을 이루는 각각의 쌍의 좌표는 약간 다르다. 이러한 방식으로, 디스크(OD) 상에 할당된 트랙의 위치에 가장 잘 맞는 각각의 그룹의 레이저/검출기 쌍들을 선택함으로써 광배율의 전자적 교정이 이루어질 수 있다.
이 방법은 부가적인 기계적 이동을 회피하므로 서보시스템을 단순화 하고 광배율의 신속한 교정이 가능하게 한다. 그러나, 이 것은 LDB에서의 레이저/검출기 쌍들이 요구되는 수를 그다지 증가시키지는 않는다. 그러므로, LDB 상에 매우 많은 수의 그러한 소자들이 적절히 배치될 것이다. 소자들의 배열과 관련하여 두 가지의 상반되는 조건이 있다. 레이저매트릭스의 크기를 줄이기 위해 레이저들은 가능한 한 서로 밀접하게 배치되어야 한다. 그렇지 못하면, 경계의 레이저들의 광선은 광시스템의 탈선으로 인한 회절한계초점의 크기 (a diffraction limited spots size) 내에서 디스크 상에 초점을 맞출 수 없다. 또한, 레이저 그룹들은 디스크 상의 인접한 트랙들에 속해야 하며 트랙에 대해 직각인 방향을 따라 서로 밀접하게 배치되어야 한다. 반면에, 인접한 검출기들 사이의 거리는 누화를 방지하기 위해 최저로 제한되어야 하며 너무 작게 만들어질 수는 없다. 그러나, 레이저배열의 기하학적 형상은 검출기배열의 배치를 본떠야 한다. 이러한 명백하게 배치되는 조건들이 동시에 충족되어야 한다.
도 6g는 LDB의 인접한 소자들의 배치를 매우 콤팩트하게 유지하면서도 그 소자들 사이의 적절한 거리를 양호하게 선택할 수 있게 하는 문제에 대한 유연한 해결책을 제시한다. 결정학적으로 밝혀진 바와 같이, 육각구조의 소자들은 인접한 소자들 사이의 모든 거리가 균등하기 때문에 가장 콤팩트한 이차원구조를 가능하게한다. 도 6g는 소자들이 육각격자로 배열되어 있는 LDB의 일부를 도시한다. 파선은 LDB구조 상의 광디스크트랙들의 상을 표시한다. 각각의 트랙은 한 그룹으로 배열된 소자들과 관련된다.
도 6g에서는 트랙방위에 따라 LDB 평면에서의 피치()와 소자간 거리(X) 사이의 관계가 다르다는 것을 알 수 있다. 그러한 피치가인 트랙위치들을 위한 이러한 파라미터들의 양으로는이 근사하다.가 10㎛이기 때문에, X는 이 설계와 동일한 양으로 되어야 한다. 이 값은 검출기배열 상의 누화를 회피하기에 충분하게 크지 않다. 트랙방향의 다른 방위들은 트랙에 의해 교차되고 격자축 a와 b 내의 인접소자들의 좌표에 의해 결정될 수 있다. 피치가인 트랙들의 방향은 (1,1)로 지칭되고, 피치가인 경우에는 (2,1) 등으로 지칭된다.
일반적으로, 방위가 (n,1)인 LDB 평면 상의 트랙피치()와 거리(X) 사이의 관계는 수학식로 표현될 수 있다. 그러나, LDB 평면에서의 트랙피치()는 트랙방위에 의존하지 않으며, 모든은 광배율인수(M)로 곱해진 디스크 상의 트랙피치(t)와 동일하여로 된다. 따라서, 소자간 거리(X)의 크기는 선택된 트랙방위에 의존하며, 그 것은 파라미터 n을 이용하여 아래의 수학식 1로 표시된다.
수학식 1로부터, 소자배열의 구조가 육각형으로 유지되면 소자간 거리(X)가 임의로 선택될 수 있음을 알 수 있다. 그 것은 선택된 소자간 거리(X)를 위한 가장 콤팩트한 형태이다.
도 6h를 보면, 광배율의 전자적 교정이 수반되는 19트랙의 병렬판독을 위한 LDB의 설계가 도시되어 있다. 그 것은 레이저배열(62) 및 검출기배열(64)을 포함한다. 또한, 대응하는 검출기(26, 28)들을 따라 레이저(20, 24)들이 앞서 설명한 바와 같은 현외부재 방식을 이용한 트래킹을 제공한다. 절반구멍 방식에 따른 검출기 쌍(28, 30) 및 중앙의 레이저(22)에 의한 초점집중이 제공된다. 중앙트랙(0)에 속하는 중앙 광선만이 트랙 상에 유지되므로, 소자그룹들은 주변트랙들에 할당된다. 그 트랙들은 중앙트랙으로부터 번호가 붙여진다. 부가적인 소자들의 수는 중앙으로부터 경계로 가면서 증가되며, 그 것은 디스크 상의 초점위치에 대한 에러누적을 수용한다.
배열들의 구조는 도 6g에서의 (1,1) 트랙방위에 대응한다. 그러므로, 소자간 거리(X)는 LDB 평면 상의 트랙피치()의 두배이며, 그 것은 Mt와 같다. CD로부터 판독함에 있어서, 이 것은 통상적으로 M=6 이고 CD의 경우에 t=1.6㎛ 이므로 누화를 회피하기 위한 값으로 아주 충분하다. 이 것은 검출기 상의 초점크기가 약 10㎛일 때 추정되는 X=20㎛를 준다. 수학식 1에 따르면, t=0.74㎛인 DVD의 경우에 트랙방위 (4,1)을 이용하는 것은 누화를 회피하기 위해 대략적으로 X=18.5㎛의 동일한 양을 가질 것이 요구된다.
+/- k (도 6h에서 k=1,2,..9)라는 번호를 갖는 트랙에 대해 할당되는 그룹에서 부가적인 레이저()의 수는 k와, 허용된 트랙에러및, 숫자 1을 갖는 트랙과 거기에 대한 초점 사이의 최대로 가능한 이동값에 의존한다. 최종 파라미터는 LDB 상의 레이저위치의 공차와, 디스크 상의 트랙피치의 공차 및 광소자들의 파라미터들의 공차에 의해 결정된다. 그룹에서 인접한 소자들 사이의 트랙이동에 대해 직각방향으로는와 동일해야 한다. 이 경우에, 디스크 상의 레이저초점과 트랙 사이의 최대이동치는 허용되는 트래킹에러()보다 크지 않을 것이다. 이동치()들이 번호 k를 갖는 트랙까지 동일한 부호들로 누적된다고 가정하면,에 대해 수학식 2를 얻을 수 있다.
여기에서, Int는 브라켓들값의 정수부분을 의미한다.
수학식 2는 극도로 바람직스럽지 못한 조건하에서 부가적인 소자들이 요구되는 수를 안전하게 추정하는 것을 설명한다. 에러값()들이 무작위로 부가될 때, 통계적으로 신뢰할 수 있는 조건들을 대해서는 요구되는가 더 작다.
도 6h에서 검출된 트랙들 위의 레이저들의 분포는 수학식 2에 따라 예를 들어에 대해로 계산되었다. 소자간 거리가 18㎛인 73개의 레이저들을 포함하는 래이저배열이 단지의 면적만을 점유한다.
도 6j는 실선의 사각형으로 도시된 도 6h의 레이저배열의 일부를 상세하게 도시한다. 모든 소자들은 할당된 트랙의 번호에 따라 번호가 붙여진다. 개방된 원들은 트랙의 평균위치들에 대응하는 각각의 그룹의 중앙의 소자들의 위치를 나타낸다. 숫자와 첨자로 번호가 붙여진 소자들은 광배율의 전자적 교정을 이루는 부가적인 레이저들의 위치를 나타낸다. 각각의 그룹 내에서의 소자들의 전환은 검출된 신호의 배율이 감소될 때 이루어진다.
도 6k에서는 광배율의 전자적 교정을 수반하여 CD로부터 7트랙을 판독하는 레이저들과 검출기들의 양호한 배열을 알 수 있다. 칩은 레이저배열(62)과 검출기배열(64)을 포함한다. 두가지의 배열 모두에서 소자배치는 이 발명의 육각구조에 따라 이루어진다. 부가적인 소자들은 앞서 설명한 파라미터들에 대해 동일한 크기및를 갖는 수학식 3에 따라서만 +/- 3rd로 할당된다. 예시된 칩형태는 도 1a 또는 도 4a에 도시된 광학적 설계를 위해 이루어진 것이다.
중앙의 레이저(22)로부터의 초점은 현외부재 방식에 의한 트래킹에러의 검출 및 서보시스템에 의한 에러교정에 기인하여 트랙 상에 유지된다. 레이저(20, 24)들은 이러한 방식에 의한 트래킹에러의 검출을 제공하기 위해 트랙 밖에 배치된다. 두 쌍의 검출기(78, 80; 88, 90)는 초점에러신호(FES; focus error signal) 뿐만아니라 트래킹에러신호(TES; tracking error signal)를 등록한다. 두 가지의 광학적 설계 (도 1a의 것과 도 4a의 것) 모두가 CD로부터의 반사 후에 검출기들로 들어오는 하프빔(half beams)들만의 탐지를 허용하기 때문에 초점에러는 절반구멍 방식으로 검출된다. 서보시스템은 아래의 수학식에 따라 계산된다.
TES = (D78 + D80) - (D88 + D90)
FES = (D78 - D80) + (D88 - D90)
광배율의 전자교정은 아래의 절차에 따라 이루어진다. 양쪽의 경계레이저(84, 85, 86)들의 그룹에서 초기에는 중앙의 레이저(85)들만이 활성된다. CD 상의 이러한 레이저들의 초점들이 트랙 밖에 있을 때에 대응하는 검출기(95)들로부터의 정보신호들의 레벨은 중앙의 검출기(82)로부터의 그 것들에 비해 아주 작다. 이 것은 중앙의 초점이 트래킹서보에 의해 트랙 상에 유지되기 때문이다. 그러한 감소가 검출된 후에, 중심에 더 가까운 레이저(84)들과 대응하는 검출기(94)들이 활성된다. 검출기(94)들로부터의 신호레벨이 검출기(82)로부터의 그 것보다 여전히 작다면, 검출기(96)들을 따라 레이저(86)들이 활성된다. 그러한 조절절차는 매우 신속하게 이루어지고 정보전달속도에 그다지 영향을 미치지 않는다.
도 7a에는 DVD 등의 이중 레이어 광디스크(16)에 사용될 수 있는 동시 광픽업 및 서보제어시스템(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 크기는상이한 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 잡음을방지하기 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.
그러므로, 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 (34)

  1. 다수의 인접한 트랙부분들에 데이터가 배치된 광기록매체를 위한 광픽업시스템(10)에 있어서,
    상기 광픽업시스템(10)이 기계적 운동이 없는 광배율의 교정을 이루며,
    상기 광픽업시스템(10)이,
    적어도 하나의 광선을 발생시키는 발광수단과 반사광 데이터 스트림으로부터 데이터를 검출하는 검출수단으로 이루어지는 쌍들의 제1 그룹과,
    각각의 발광수단에 의해 발생된 적어도 하나의 광선을 상기 광기록매체 상으로 지향시켜 적어도 하나의 반사광 데이터 스트림을 발생시키는 광선지향수단(14, 71) 및,
    적어도 하나의 반사광 데이터 스트림을 상기 발광수단과 각각 쌍을 이루는 상기 검출수단 상으로 지향시키는 광선지향수단(14, 71)을 포함하고,
    상기 제1 그룹의 쌍들은 상기 광기록매체 상의 단일의 트랙에 할당되며,
    상기 제1 그룹은 제1 쌍의 발광수단과 검출수단 및, 제2 쌍의 발광수단과 검출수단을 포함하고,
    제1 및 제2 쌍의 발광수단과 검출수단은 상기 단일의 트랙에 대해 직각방향으로 상이한 좌표를 가지며,
    상기 광기록매체 상의 상기 단일의 트랙의 상대적인 위치에 종속된 상기 그룹으로부터 발광수단 검출수단 쌍을 선택함으로써 상기 광기록매체 상의 상기 단일의 트랙에 대한 상기 그룹의 광배율교정이 상기 그룹의 기계적인 운동이 없이 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광수단 검출수단 쌍의 그룹이 다수이고,
    각각의 그룹은 상기 광기록매체 상의 상이한 트랙에 할당되며,
    각각의 그룹은 해당 그룹내에서의 상기 발광수단과 검출수단의 다른 쌍들에 관한 해당 그룹의 각각의 트랙에 대해 직각을 이루는 방향으로 상이한 좌표들을 갖는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 다수의 그룹들의 적어도 상기 발광수단이 콤팩트한 형태의 육각격자관계로 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 발광수단의 상기 육각격자관계가 실질적으로는 이차원적인 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 그룹들은 제1 쌍의 발광수단과 검출수단이 상기 광기록매체의 중앙의 트랙에 할당되고 다른 쌍들과 그룹들의 발광수단과 검출수단이 상기 중앙트랙의 인접트랙으로부터 경계트랙까지의 연속적인 트랙들에 대해 육각격자배치를 이루도록 할당되게 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 중앙트랙으로부터 상기 경계트랙까지 트랙 당 발광수단 검출수단 쌍들의 평균적인 수가 증가하는 양상을 나타내며, 그럼으로써 상기 중앙트랙으로부터 멀어지는 각각의 후속트랙을 선택하기 위해 평균적으로 보아 더 많은 수의 발광수단 검출수단 쌍들을 이용할 수 있게 하여 상기 광기록매체 상의 에러누적을 수용하게 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    인접하는 발광수단들이 정해진 소자간 거리만큼 이격되어 있고,
    상기 소자간 거리는 실질적으로는 균등한 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    인접한 발광수단들 사이의 소자간 거리가 아래의 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
    여기에서, M은 광배율인수이고, t는 상기 광기록매체 상의 트랙피치이며, n은 상대적인 트랙방위임.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 트랙방위(n)가 1과 같음으로써 상기 소자간 거리(X)가 상기 광기록매체 상의 상기 트랙피치(t)에 의해 곱해진 상기 광배율인수(M)의 두배와 같고, 그러한 곱(product)은 상기 발광수단의 평면에서의 트랙피치()와 같은 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 쌍들과 그룹들의 발광수단과 검출수단들이 단일의 유지부재에 탑재되고, 상기 광픽업시스템은 상기 중앙트랙에 할당된 상기 제1 쌍의 발광수단과 검출수단을 트랙킹하기 위한 트랙킹수단을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 트랙킹수단이 상기 중앙트랙에 할당된 제2 및 제3 쌍의 발광수단과 검출수단을 포함하여 현외부재 방식에 따른 트랙킹을 제공하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광수단이 아래의 수학식에 의해 결정되는 바에 따라 상기 광기록매체의 중앙트랙에 할당된 적어도 하나의 발광수단과 상기 중앙트랙에 인접한 각각의 트랙에 할당된 다수의 발광수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
    여기에서는 발광수단의 수이고, Int는 브라켓값의 정수부분이며, k는 상기 중앙트랙으로부터 멀어짐에 따른 트랙수의 증분이고,는 번호 1을 갖는 트랙과 그러한 트랙 상의 초점 사이의 최대이동가능치이며,는 바람직스럽지 못한조건하에서도 광픽업시스템이 적절한 포커싱을 유지할 수 있게 하는 트랙킹에러값임.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 다수의 그룹들의 적어도 하나의 발광수단이 콤팩트한 형태의 육각격자관계로 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    인접하는 발광수단들이 정해진 소자간 거리만큼 이격되어 있고,
    상기 소자간 거리는 실질적으로는 균등한 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    인접한 발광수단들 사이의 소자간 거리가 아래의 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
    여기에서, M은 광배율인수이고, t는 상기 광기록매체 상의 트랙피치이며, n은 상대적인 트랙방위임.
  16. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광수단이 아래의 수학식에 의해 결정되는 바에 따라 상기 광기록매체의 중앙트랙에 할당된 적어도 하나의 발광수단과 상기 중앙트랙에 인접한 각각의 트랙에 할당된 다수의 발광수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
    여기에서는 발광수단의 수이고, Int는 브라켓값의 정수부분이며, k는 상기 중앙트랙으로부터 멀어짐에 따른 트랙수의 증분이고,는 번호 1을 갖는 트랙과 그러한 트랙 상의 초점 사이의 최대이동가능치이며,는 허용된 트랙킹에러값임.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 다수의 그룹들의 적어도 하나의 발광수단이 콤팩트한 형태의 육각격자관계로 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    인접하는 발광수단들이 정해진 소자간 거리만큼 이격되어 있고,
    상기 소자간 거리는 실질적으로는 균등한 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    인접한 발광수단들 사이의 소자간 거리가 아래의 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
    여기에서, M은 광배율인수이고, t는 상기 광기록매체 상의 트랙피치이며, n은 상대적인 트랙방위임.
  20. 청구항 2에 있어서,
    상기 다수의 그룹들이 단일의 유지부재(12) 상에 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 단일의 유지부재(12)가 단일의 기층을 포함하고,
    상기 다수의 그룹들이 상기 단일의 기층 속에 집적상태로 매립되어 있음으로써 상기 단일의 유지부재(12)가 상기 단일의 기층 속에서의 상기 다수의 그룹들의 모놀리스집적상태를 제공하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  22. 청구항 1에 있어서,
    각각의 발광수단에 의해 발생된 적어도 하나의 광선을 상기 광기록매체 상으로 지향시켜 적어도 하나의 반사광 데이터 스트림을 발생시키는 상기 광선지향수단(14, 71) 및 적어도 하나의 반사광 데이터 스트림을 상기 발광수단과 각각 쌍을 이루는 상기 검출수단 상으로 지향시키는 상기 광선지향수단(14, 71)이 단일의 광소자(14, 17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 단일의 광소자(14, 71)가 소각 빔스플리터(a small angle beam splitter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 소각 빔스플리터가 제1 절반부가 제2 절반부에 대해 초점이 맞추어진 복렌즈(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  25. 청구항 23에 있어서,
    상기 소각 빔스플리터가 홀로그래픽 광소자(71)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  26. 다수의 인접한 트랙부분들에 데이터가 배치된 광기록매체를 위한 광픽업시스템(10)에 있어서,
    상기 광픽업시스템(10)이,
    적어도 하나의 광선을 발생시키는 발광수단과 반사광 데이터 스트림으로부터 데이터를 검출하는 검출수단으로 이루어지는 다수의 쌍과,
    각각의 발광수단에 의해 발생된 적어도 하나의 광선을 상기 광기록매체 상으로 지향시켜 적어도 하나의 반사광 데이터 스트림을 발생시키는 광선지향수단(14, 71) 및,
    적어도 하나의 반사광 데이터 스트림을 상기 발광수단과 각각 쌍을 이루는 상기 검출수단 상으로 지향시키는 광선지향수단(14, 71)을 포함하고,
    상기 다수의 발광수단 검출수단 쌍의 적어도 하나의 상기 발광수단이 콤팩트한 형태의 육각격자관계로 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 발광수단 검출수단 쌍은 제1 쌍의 발광수단과 검출수단이 상기 광기록매체의 중앙트랙에 할당되고 하나 이상의 발광수단 검출수단 쌍이 상기 중앙트랙의 인접트랙으로부터 경계트랙까지의 연속적인 트랙들에 대해 육각격자배치를 이루도록 할당되게 배치된 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 중앙트랙으로부터 상기 경계트랙까지 트랙 당 발광수단 검출수단 쌍들의 평균적인 수가 증가하는 양상을 나타내며, 그럼으로써 상기 중앙트랙으로부터 멀어지는 각각의 후속트랙을 선택하기 위해 평균적으로 보아 더 많은 수의 발광수단 검출수단 쌍들을 이용할 수 있게 하여 상기 광기록매체 상의 에러누적을 수용하게 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  29. 청구항 28에 있어서,
    인접한 발광수단들 사이의 소자간 거리가 아래의 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
    여기에서, M은 광배율인수이고, t는 상기 광기록매체 상의 트랙피치이며, n은 상대적인 트랙방위임.
  30. 청구항 27에 있어서,
    상기 광픽업시스템(10)이 상기 중앙트랙에 할당된 상기 제1 쌍의 발광수단과 검출수단을 트랙킹하기 위한 트랙킹수단을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 트랙킹수단이 상기 중앙트랙에 할당된 제2 및 제3 쌍의 발광수단과 검출수단을 포함하여 현외부재 방식에 따른 트랙킹을 제공하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
  32. 청구항 26에 있어서,
    상기 발광수단이 아래의 수학식에 의해 결정되는 바에 따라 상기 광기록매체의 중앙트랙에 할당된 적어도 하나의 발광수단과 상기 중앙트랙에 인접한 각각의트랙에 할당된 다수의 발광수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
    여기에서는 발광수단의 수이고, Int는 브라켓값의 정수부분이며, k는 상기 중앙트랙으로부터 멀어짐에 따른 트랙수의 증분이고,는 번호 1을 갖는 트랙과 그러한 트랙 상의 초점 사이의 최대이동가능치이며,는 바람직스럽지 못한 조건하에서도 광픽업시스템이 적절한 포커싱을 유지할 수 있게 하는 트랙킹에러값임.
  33. 청구항 26에 있어서,
    상기 발광수단이 아래의 수학식에 의해 결정되는 바에 따라 상기 광기록매체의 중앙트랙에 할당된 적어도 하나의 발광수단과 상기 중앙트랙에 인접한 각각의 트랙에 할당된 다수의 발광수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
    여기에서는 발광수단의 수이고, Int는 브라켓값의 정수부분이며, k는 상기 중앙트랙으로부터 멀어짐에 따른 트랙수의 증분이고,는 번호 1을 갖는 트랙과 그러한 트랙 상의 초점 사이의 최대이동가능치이며,는 허용된 트랙킹에러값임.
  34. 청구항 26에 있어서,
    상기 광기록매체 상의 단일트랙에 대해 다수의 발광수단 검출수단 쌍들로 이루어진 적어도 하나의 그룹이 제공되고, 상기 적어도 하나의 그룹은 발광수단과 검출수단으로 이루어진 제1 쌍과 발광수단으로 이루어진 제2 쌍을 포함하며, 상기 제1 쌍과 제2 쌍의 발광수단과 검출수단이 상기 단일트랙에 대해 직각방향으로 상이한 좌표를 가짐으로써 상기 광기록매체 상의 상기 단일트랙에 관한 상기 그룹의 광배율교정이 상기 광기록매체 상의 상대위치에 종속하는 상기 그룹으로부터 한 쌍의 발광수단과 검출수단을 선택함으로써 상기 그룹의 기계적 이동이 필요 없이 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 광픽업시스템.
KR1020017006057A 1998-11-12 1999-11-12 디지털 데이터 저장장치를 위한 광픽업 및 서보제어시스템 KR20010112217A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/191,022 1998-11-12
US09/191,022 US6208609B1 (en) 1998-11-12 1998-11-12 Optical system with interactive data capability
PCT/US1999/026856 WO2000028534A1 (en) 1998-11-12 1999-11-12 Optical pickup and servo control system for digital data storage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010112217A true KR20010112217A (ko) 2001-12-20

Family

ID=22703808

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017006057A KR20010112217A (ko) 1998-11-12 1999-11-12 디지털 데이터 저장장치를 위한 광픽업 및 서보제어시스템
KR1020017006056A KR20010112216A (ko) 1998-11-12 1999-11-12 대화식 데이터 능력을 가진 광 시스템

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017006056A KR20010112216A (ko) 1998-11-12 1999-11-12 대화식 데이터 능력을 가진 광 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (2) US6208609B1 (ko)
EP (2) EP1129452A1 (ko)
JP (2) JP3119849B2 (ko)
KR (2) KR20010112217A (ko)
AU (2) AU1818700A (ko)
WO (2) WO2000028533A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6907390B1 (en) * 1998-12-14 2005-06-14 Smiths Detection Inc. Miniaturized opto-electronic magnifying system
US6614825B1 (en) * 1999-10-05 2003-09-02 Zhijiang Hang Monolithic VCSEL-based optical pickup and servo control device
JP2001356263A (ja) * 2000-06-12 2001-12-26 Pioneer Electronic Corp 組み合わせ対物レンズ、光ピックアップ装置、光学式記録再生装置及び組み合わせ対物レンズ製造方法
US7782731B2 (en) * 2001-07-23 2010-08-24 Joseph Reid Henrichs Optical hard disk drive having a phase-change microhead array chip
KR100437655B1 (ko) * 2001-08-16 2004-06-30 (주)해빛정보 단일 기판 집적 광 디스크 픽업 장치
WO2003034595A1 (en) * 2001-10-15 2003-04-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-dimensional coding on quasi-close-packet lattices
US6844537B2 (en) 2001-12-31 2005-01-18 Honeywell International Inc. Method and device for measuring the velocity of a moving surface
JP3909025B2 (ja) * 2002-03-20 2007-04-25 シャープ株式会社 光ピックアップ装置およびその製造方法
US6865208B1 (en) 2002-06-10 2005-03-08 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Ultrafast laser beam switching and pulse train generation by using coupled vertical-cavity, surface-emitting lasers (VCSELS)
WO2006054215A1 (en) * 2004-11-16 2006-05-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical head with switchable diameter of the radiation spot on the radiation detector
KR20070095316A (ko) * 2004-12-06 2007-09-28 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 2차원 광 저장 신호의 최적 검출 장치 및 방법
JP4518018B2 (ja) * 2005-12-20 2010-08-04 株式会社デンソー 多波長レーザ装置
WO2008120371A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Pioneer Corporation 情報記録再生装置
JP5822688B2 (ja) * 2011-11-29 2015-11-24 京セラ株式会社 受発光素子
FR3071322B1 (fr) * 2017-09-19 2019-10-11 Safran Electronics & Defense Dispositif de suivi de cible comprenant un photodetecteur a quadrants
JP2020155621A (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 富士ゼロックス株式会社 発光装置、光学装置および情報処理装置
JP2020155622A (ja) 2019-03-20 2020-09-24 富士ゼロックス株式会社 発光装置、光学装置および情報処理装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2522405C2 (de) 1975-05-21 1982-04-15 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Optisches Mehrkanal-Plattenspeichersystem zum Speichern von digitaler Information
US4074084A (en) 1975-11-05 1978-02-14 Berg Johannes C M Van Den Method and apparatus for receiving sound intended for stereophonic reproduction
US4745268A (en) 1981-02-27 1988-05-17 Drexler Technology Corporation Personal information card system
US4449212A (en) 1981-07-30 1984-05-15 Rca Corporation Multi-beam optical record and playback apparatus
JPS61250855A (ja) 1985-04-30 1986-11-07 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 光学的情報信号検出装置
JP2713738B2 (ja) 1988-07-21 1998-02-16 オリンパス光学工業株式会社 光学的情報記録再生装置
JPH0464931A (ja) 1990-07-04 1992-02-28 Ricoh Co Ltd 波長多重記録方式を用いた光ピックアップ装置
US5216562A (en) 1990-09-25 1993-06-01 International Business Machines Corporation Multi-beam optical recording system and method
JP2879971B2 (ja) 1990-11-30 1999-04-05 株式会社日立製作所 受発光複合素子
US5619488A (en) 1991-09-07 1997-04-08 Fuji Xerox Co., Ltd. Information recording device
JPH05210868A (ja) 1992-01-30 1993-08-20 Hitachi Ltd マルチビーム分離形光ヘツド
JPH05330909A (ja) 1992-03-31 1993-12-14 Mitsubishi Materials Corp 高誘電率磁器組成物
IL101570A0 (en) 1992-04-10 1992-12-30 Amir Alon Method and apparatus for reading data
JP3092317B2 (ja) 1992-05-21 2000-09-25 松下電器産業株式会社 光ピックアップ
US5526182A (en) 1993-02-17 1996-06-11 Vixel Corporation Multiple beam optical memory system
US5483511A (en) 1993-02-17 1996-01-09 Vixel Corporation Multiple beam optical memory system with solid-state lasers
IL106009A0 (en) 1993-06-14 1993-10-20 Amir Alon Method and apparatus for the simultaneous writing of data on an optical disk
IL107181A0 (en) 1993-10-04 1994-01-25 Nogatech Ltd Optical disk reader
JP2779126B2 (ja) 1993-12-27 1998-07-23 松下電器産業株式会社 垂直空胴表面発光型レーザーダイオードを使用した光ピックアップヘッド装置
US5619487A (en) 1994-08-10 1997-04-08 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical data readout with two beams on three tracks
US5708634A (en) 1995-09-20 1998-01-13 Zen Research N.V. Focussing system and methods for multi-track optical disk apparatus
US5652746A (en) 1995-11-15 1997-07-29 Zen Research N.V. Electronic track detection methods for apparatus for simultaneously reading multiple adjacent tracks of an optical disk
US5757741A (en) 1996-01-04 1998-05-26 Motorola, Inc. CD ROM head with VCSEL or VCSEL array
US5729512A (en) 1996-07-03 1998-03-17 Zen Research N.V. Magnification and tracking error correction system for multiple track optical disk reader
JP3006516B2 (ja) 1996-10-18 2000-02-07 日本電気株式会社 半導体装置
KR100258927B1 (ko) * 1996-10-29 2000-06-15 윤종용 다중 트랙 스캔 가능한 호환형 광픽업장치
US5894467A (en) * 1997-02-19 1999-04-13 Hewlett-Packard Company Multiple VSEL assembly for read/write and tracking applications in optical disks
JPH10242500A (ja) 1997-02-27 1998-09-11 Seiko Epson Corp モノリシック受発光素子およびそれを用いた光ピックアップ

Also Published As

Publication number Publication date
JP3119849B2 (ja) 2000-12-25
JP2001093186A (ja) 2001-04-06
EP1129452A1 (en) 2001-09-05
EP1131818A1 (en) 2001-09-12
WO2000028533A1 (en) 2000-05-18
US6208609B1 (en) 2001-03-27
JP2000149319A (ja) 2000-05-30
AU1621000A (en) 2000-05-29
WO2000028534A1 (en) 2000-05-18
KR20010112216A (ko) 2001-12-20
US6130873A (en) 2000-10-10
AU1818700A (en) 2000-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6275453B1 (en) Optical head and optical disk apparatus
US7342869B2 (en) Optical-recording medium playback apparatus and optical-recording medium, including flying optical head features
KR20010112217A (ko) 디지털 데이터 저장장치를 위한 광픽업 및 서보제어시스템
EP1130582B1 (en) Semiconductor laser device and optical pickup device using the same
US6211511B1 (en) Dual-wavelength optical pickup head
US20050259304A1 (en) Hologram apparatus
KR20000074835A (ko) 마이크로-미러 소자 및 그를 이용한 광 픽업 장치
KR20010102380A (ko) 광 정보 처리 장치
US6400666B1 (en) Optical pickup device
JP3521770B2 (ja) 光ヘッドおよび光ディスク装置
CN1348177A (zh) 光头装置以及光信息记录装置
JP3385983B2 (ja) 光ヘッドおよび光ディスク装置
US6411573B1 (en) Multi-beam optical pickup
KR100324272B1 (ko) 광픽업 장치
KR100317278B1 (ko) 삼파장레이저다이오드모듈및그를이용한광픽업장치
KR100655545B1 (ko) 집적광학 유닛 및 이를 이용한 광 픽업 장치
JP3810055B2 (ja) 光ディスク装置
JP3608046B2 (ja) 光ディスク装置
KR101339430B1 (ko) 광 픽업 및 이를 적용한 광 드라이브
JPH09198692A (ja) 並列読取りｖｃｓｅｌ ｃｄ−ｒｏｍヘッド
JP2000207768A (ja) 光ヘッドおよび光ディスク装置
KR19990055074A (ko) 광픽업장치
CN1240291A (zh) 一种数据存储介质的光学读写装置
KR20030050888A (ko) 광픽업 모듈 및 그 광픽업 모듈의 제조방법
JP2000207767A (ja) 光ヘッドおよび光ディスク装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid