KR20030093857A

KR20030093857A - 고밀도 듀얼 레이어 광디스크

Info

Publication number: KR20030093857A
Application number: KR1020020031742A
Authority: KR
Inventors: 박경찬; 정성윤; 김진용
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2003-12-11

Abstract

본 발명은, 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 관한 것으로, 고밀도 듀얼 레이어 디브이디(HD-DVD Dual Layer) 또는 고밀도 듀얼 레이어 비디(BD-Dual Layer)와 같이, 제1 및 제2 기록층이 형성된 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 있어서, 상기 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께(Thickness) 변화에 따른 구면수차와, 대물렌즈의 틸트(Tilt)에 따른 콤마(Coma)수차에 의해 발생되는 디스크 전체의 파면수차를 최소화시킬 수 있도록 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께를 설정 형성시킴으로써, 광디스크에 기록된 신호를 보다 정확하게 재생 또는 기록할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

고밀도 듀얼 레이어 광디스크 {High density dual layer optical disc}

본 발명은, 제1 기록층과 제2 기록층이, 디스크 두께의 중앙으로부터 일측으로 치우쳐 형성된 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 관한 것이다.

도 1은, 일반적인 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)에 대한 디스크 구조를 도시한 것으로. 상기 디브이디(DVD)(10)는, 1.2mm의 디스크 두께와 120mm의 디스크 직경, 그리고 15mm 직경의 중앙 홀(Center Hole)과 광디스크 장치 내에 구비된 턴테이블 및 클램퍼(Clamper)에 의해 클램핑되도록 하기 위한 44mm 직경의 클램핑 영역을 갖는 구조로 제조된다.

한편, 상기 디브이디(DVD)에 피트 패턴(Pit Pattern)으로 기록되는 데이터 기록층은, 상기 광디스크 장치에 포함 구성되는 광픽업의 대물렌즈(OL)(1)에 대향되는 방향으로, 약 0.6mm 정도 이격된 위치에 형성되며, 상기 디브이디용 광픽업의 대물렌즈(OL)는, 개구수 NA=0.6의 값을 갖는다.

반면, 일반적인 고밀도 디브이디(HD-DVD: High Density DVD), 예를 들어 고밀도 싱글 레이어 디브이디(HD-DVD Single Layer)(20)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 1.2mm의 디스크 두께와 120mm의 디스크 직경, 그리고 15mm 직경의 중앙 홀과 광디스크 장치 내에 구비된 턴테이블 및 클램퍼에 의해 클램핑되는 44mm 직경의 클램핑 영역을 갖는 구조로 제조되되, 상기 고밀도 싱글 레이어 디브이디에 기록되는데이터 기록층은, 상기 광디스크 장치에 포함 구성되는 광픽업의 대물렌즈(OL)에 대향되는 방향으로, 약 0.1mm 근접 이격된 위치에 형성된다.

또한, 상기 고밀도 디브이디용 광픽업의 대물렌즈(OL)(2)는, 개구수(NA)가 일반 디브이디(DVD)에 비해 상대적으로 큰 NA=0.85의 값을 갖으며, 고밀도로 기록된 데이터를 재생 또는 기록하기 위하여, 일반 디브이디(DVD)에 비해, 파장이 짧은 단파장의 레이저빔을 사용하게 된다.

즉, 일반적인 디브이디(DVD)는 650nm 파장의 레이저빔을 사용하지만, 고밀도 싱글 레이어 디브이디(HD-DVD Single Layer)는 405nm 파장의 레이저빔을 사용하여 고밀도로 기록된 데이터를 재생 또는 기록하게 된다.

따라서, 고밀도 디브이디용 광픽업의 대물렌즈(OL)를, 상기 고밀도 디브이디의 기록층에 보다 근접시킨 상태에서, 단파장의 레이저빔을 발광시킴과 아울러, 대물렌즈의 개구수(NA)를 크게 함으로써, 고밀도로 기록된 피트 형상에 보다 많은 광량의 레이저빔을 작은 빔 스폿(Beam Spot)으로 형성시킬 수 있게 되고, 또한 단파장의 레이저빔이 투과되는 광투과층을 최단거리로 단축시킬 수 있게 되어, 레이저빔의 성질 변화 및 수차 발생을 최소화시킬 수 있게 된다.

한편, 최근에는 고밀도 싱글 레이어 디브이디(HD-DVD Single Layer)에 비해 약 2 배의 대용량 비디오 및 오디오 데이터를 장시간 동안 기록 저장할 수 있는 고밀도 듀얼 레이어 광디스크, 예를 들어 고밀도 듀얼 레이어 디브이디(HD-DVD Dual Layer) 또는 고밀도 듀얼 레이어 블루레이 디스크(Blu-ray Disc Dual Layer, 이하, '고밀도 듀얼 레이어 비디'라고 함.)가 개발 추진되고 있다.

그러나, 상기와 같은 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 있어서, 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께 변화에 따른 구면수차와, 광픽업에 포함 구성된 대물렌즈의 틸트(Tilt)에 따른 콤마(Coma)수차에 의해 발생되는 디스크 전체의 파면수차(WFE: Wave Front Error)를 효율적인 억제할 수 있는 방안이 아직 마련되어 있지 않아, 그 해결방안 마련이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 창작된 것으로서, 고밀도 듀얼 레이어 디브이디(HD-DVD Dual Layer) 또는 고밀도 듀얼 레이어 비디(BD-Dual Layer)와 같이, 제1 및 제2 기록층이 형성된 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 있어서, 상기 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께 변화에 따른 구면수차와, 대물렌즈의 틸트에 따른 콤마수차에 의해 발생되는 디스크 전체의 파면수차를 최소화시킬 수 있도록 하기 위한 고밀도 듀얼 레이어 광디스크를 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 일반적인 디브이디(DVD)에 대한 디스크 구조를 도시한 것이고,

도 2는 일반적인 고밀도 싱글 레이어 디브이디(HD-DVD Single Layer)에 대한 디스크 구조를 도시한 것이고,

도 3은 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 대한 디스크 구조를 도시한 것이고,

도 4는 고밀도 듀얼 레이어 광디스크의 기록층까지의 투과기판 두께에 따른 구면수차에 의해 발생되는 파면수차 값을 그래프로 도시한 것이고,

도 5는 고밀도 듀얼 레이어 광디스크의 기록층까지의 투과기판 두께 변화와 대물렌즈의 틸트에 따른 파면수차 값을 그래프로 도시한 것이고,

도 6은 본 발명에 따른 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 적용 가능한 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께 범위를 그래프로 도시한 것이고,

도 7은 본 발명에 따른 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 대한 디스크 구조의 실시예를 도시한 것이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,2 : 대물렌즈3 : 콜리메이터 렌즈

4 : 레이저 다이오드10 : 디브이디

20 : 고밀도 디브이디30 : 고밀도 듀얼 레이어 디브이디

40 : 고밀도 듀얼 레이어 광디스크

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고밀도 듀얼 레이어 광디스크는, 제1 기록층과 제2 기록층이, 디스크 두께의 중앙으로부터 일측으로 치우쳐 형성된 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 있어서, 상기 제1 기록층까지의 투과기판두께는, 최소 70μm 이상의 값을 갖고, 상기 제2 기록층까지의 투과기판 두께는, 최대 108μm 이하의 값을 갖고, 상기 제1 기록층과 제2 기록층간의 이격거리는 19±5μm 범위의 값을 갖는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 제1 기록층까지의 투과기판의 두께와, 상기 제2 기록층까지의 투과기판의 두께는, 상기 투과기판의 굴절율 n= 1.45∼1.70 범위 내에서 가변 설정되고, 상기 투과기판의 굴절율이 n= 1.60인 경우, 상기 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께는, 각각 79.5±5μm과 98.5±5μm으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 대해 설명하기에 앞서, 일반적인 고밀도 싱글 레이어 디브이디(HD-DVD Single Layer)의 제1 기록층을 기준으로 하여, 새로운 제2 기록층을 소정의 이격간격, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 기록층으로부터 0.02mm 이격간격을 갖고 형성시키는 경우, 고밀도 듀얼 레이어 디브이디(HD-DVD Dual Layer), 또는 고밀도 듀얼 레이어 비디(DB-Dual Layer)(30)는, 1.2mm의 디스크 두께와 120mm의 디스크 직경, 그리고 15mm 직경의 중앙 홀과 광디스크 장치 내에 구비된 턴테이블 및 클램퍼에 의해 클램핑되는 44mm 직경의 클램핑 영역을 갖는 구조로 제조되되, 제1 기록층은, 상기 광디스크 장치에 포함 구성되는 광픽업의 대물렌즈(OL)에 대향되는 방향으로, 0.1mm 근접 이격된 위치에 형성되고, 제2 기록층은 0.12mm 근접 이격된 위치에 형성된다.

또한, 상기 고밀도 듀얼 레이어 광디스크용 광픽업의 대물렌즈(OL)(2)는, 일반적인 고밀도 싱글 레이어 디브이디에서와 같이, 개구수 NA=0.85의 값을 갖으며, 405nm 파장의 레이저빔(4)을 사용하여 고밀도로 기록된 제1 및 제2 기록층의 데이터를 재생 또는 기록하게 되는 데, 이때 상기와 같이 개구수 NA=0.85와 405nm 파장을 사용하는 광픽업을 이용하여, 상기 0.1mm와 0.12mm 두께의 제1 기록층과 제2 기록층의 데이터를 재생 또는 기록하는 경우, 상기 기록층까지의 투과기판 두께에 따른 디포커싱 마진(DFM: Defocusing Margin)은 다음 수학식 1에 의해 크게 줄어들게 된다.

λ: 파장, NA : 개구수, Δt : 기록층까지의 투과기판 두께의 변화량

즉, 파장이 작아지고, 개구수가 커질수록, 상기 제1 기록층과 제2 기록층간의 투과기판 두께 변화량에 의한 디포커싱 마진은 일반 디브이디(DVD)에 비해 상대적으로 크게 줄어들게 되므로, 결국 시스템 노이즈(Noise)로 작용하게 된다.

한편, 기록층까지의 투과기판 두께를 0.1mm로 하고, 그 기록층에 형성되는 빔 스폿의 구면수차에 의한 파면수차(WFE)를 영(Zero)으로 가정한 상태에서, 기록층까지의 투과기판 두께(Thickness(mm))에 따른 파면수차(WFE(λrms))는, 도 4에 도시한 바와 같은 그래프 특성을 갖게 되는 데, 예를 들어 기록층까지의 투과기판 두께가 0.08mm 또는 0.12mm인 경우, 파면수차(WFE)는, 약 0.18 λrms의 수차 값을갖게 되므로, 실제 시스템에서 사용할 수 있는 0.075 λrms의 최대 파면수차 값을 초과하게 된다.

따라서, 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께를 각각 0.1mm와 0.12mm로 설정하여 형성시키거나, 또는 0.08mm와 0.1mm로 설정하여 형성시키는 경우, 약 0.18 λrms의 수차 값을 갖게 되므로, 실제 시스템에서 적용시킬 수 없게 된다.

또한, 광디스크 장치에서 파면수차를 보상하기 위하여, 콜리메이터 렌즈(3)의 위치를 미세 이동시키거나, 또는 수차 보상용 액정 소자(LCD) 등을 추가로 설치하여 보상하는 경우, 상기 기록층이 형성된 두께가 0.08mm 또는 0.12mm인 상태에서의 파면수차는, 약 0.045 λrms의 수차 값을 갖게 된다.

한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 광픽업에 포함된 대물렌즈의 틸트가 없는 상태에서의 투과기판 두께 변화에 따른 구면수차는, 도 5의 ① 값을 갖게 되고, 광픽업의 대물렌즈가 최대 6도 만큼 틸트된 상태에서의 콤마수차는, 도 5의 ② 값을 갖게 되며, 상기 구면수차와 콤마수차에 의한 디스크 전체의 파면수차는, 도 5의 ③ 값을 갖게되는 데, 상기 파면수차는 다음 수학식 2에 의해 산출된다.

① : 틸트가 없는 상태에서의 투과기판 두께 변화에 따른 구면수차

② : 틸트가 최대 6도인 상태에서의 콤마수차

③ : 구면수차와 콤마수차에 의한 디스크 전체의 파면수차

따라서, 실제 시스템에서 사용할 수 있는 0.075 λrms의 최대 파면수차 값을 만족하는 즉 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께는, 약 70 ∼108μm으로 설정되어야 한다.

한편, 상기 투과기판의 굴절율에 따른 투과기판의 두께 범위는, 도 5에 도시한 바와 같이, 가변 설정되는 데, 예를 들어 상기 투과기판의 굴절율이 n=1.60인 경우, 상기 0.075 λrms의 최대 파면수차 값을 만족하는 기록층까지의 투과기판 두께는, 약 70 ∼108μm 범위가 되고, 상기 투과기판의 굴절율이 n=1.45인 경우, 상기 0.075 λrms의 최대 파면수차 값을 만족하는 기록층까지의 투과기판 두께는, 약 68.5 ∼106.58μm 범위가 된다.

그리고. 상기 투과기판의 굴절율이 n=1.70인 경우, 상기 0.075 λrms의 최대 파면수차 값을 만족하는 기록층까지의 투과기판 두께는, 약 110.5 ∼72.4μm 범위가 되므로, 결국 제1 기록층까지의 투과기판 두께 최대치는, 약 108±2.5μm이 되고, 제2 기록층까지의 투과기판 두께 최소치는, 약 70±2.5μm이 된다.

따라서, 본 발명에 따른 고밀도 듀얼 레이어 광디스크는, 제1 기록층까지의 투과기판의 최소 두께를 70μm으로 설정하고, 제2 기록층까지의 투과기판의 최대 두께를 108μm으로 설정함과 아울러, 상기 제1 기록층과 제2 기록층간의 이격거리를 19±5μm으로 설정한다.

예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 투과기판의 굴절율 n= 1.60인 경우, 제1 기록층까지의 투과기판 두께와 제2 기록층까지의 투과기판 두께를, 각각 79.5μm과 98.5μm으로 설정 형성하고, 그 제1 및 제2 기록층간의 이격거리를19±5μm으로 설정 형성할 수 있는 데, 이 경우, 상기 이격 거리의 허용범위 ±5μm에 따라, 상기 제1 기록층까지의 투과기판 두께와 제2 기록층까지의 투과기판 두께는, 각각 79.5μm±5μm과 98.5μm±5μm으로 설정될 수 있다.

이에 따라, 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께 변화에 따른 구면수차와, 대물렌즈의 틸트에 따른 콤마수차에 의해 발생되는 디스크 전체의 파면수차를 효율적으로 억제시킬 수 있게 된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고밀도 듀얼 레이어 광디스크는, 고밀도 듀얼 레이어 디브이디(HD-DVD Dual Layer) 또는 고밀도 듀얼 레이어 비디(BD-Dual Layer)와 같이, 제1 및 제2 기록층이 형성된 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 있어서, 상기 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께 변화에 따른 구면수차와, 대물렌즈의 틸트에 따른 콤마수차에 의해 발생되는 디스크 전체의 파면수차를 최소화시킬 수 있게 되어, 광디스크에 기록된 신호를 보다 정확하게 재생 또는 기록할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

제1 기록층과 제2 기록층이, 디스크 두께의 중앙으로부터 일측으로 치우쳐 형성된 고밀도 듀얼 레이어 광디스크에 있어서,

상기 제1 기록층까지의 투과기판 두께는, 최소 70μm 이상의 값을 갖고,

상기 제2 기록층까지의 투과기판 두께는, 최대 108μm 이하의 값을 갖고,

상기 제1 기록층과 제2 기록층간의 이격거리는 19±5μm 범위의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 고밀도 듀얼 레이어 광디스크.
제 1항에 있어서,

상기 제1 기록층까지의 투과기판 두께와, 상기 제2 기록층까지의 투과기판의 두께는, 상기 투과기판의 굴절율 n= 1.45∼1.70 범위 내에서 가변 설정되는 것을 특징으로 하는 고밀도 듀얼 레이어 광디스크.
제 2항에 있어서,

상기 투과기판의 굴절율이 n= 1.60인 경우, 상기 제1 및 제2 기록층까지의 투과기판 두께는, 각각 79.5±5μm과 98.5±5μm으로 설정되는 것을 특징으로 하는 고밀도 듀얼 레이어 광디스크.