KR20070012848A - 전용 포커스 트랙킹 빔에 의한 광 판독/기록기 - Google Patents

전용 포커스 트랙킹 빔에 의한 광 판독/기록기 Download PDF

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KR20070012848A
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크리스토퍼 부시
데르 리 알렉산더 반
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 복수의 레이저 빔을 발생하여 회전 디스크 상에 투사하는 수단(21,22,23,14,16,15)과, 상기 빔을 디스크에서 회절한 후 검출하는 수단(24,25,26)과, 상기 복수의 빔 중 하나에 의거하여 포커스 오차신호(29)를 결정하는 수단(24,27,28)을 구비한 2차원 저장 디스크용 광 판독/기록기에 관한 것이다. 상기 복수의 빔은, 제 1 파장을 갖는 빔의 어레이와, 제 2 파장을 갖는 전용 포커스 트랙킹 빔으로 이루어지고, 상기 포커스 오차신호(29)는 상기 포커스 트랙킹 빔에 기초한다. 본 발명에 의하면, 일 파장을 갖는 빔은 디스크의 데이터를 실제로 액세스하는데 사용되고, 다른 파장을 갖는 빔은 포커스 트랙킹을 위해 사용된다. 그리고, 상기 포커스 트랙킹은, 인접한 빔에 의한 간섭 없이 하나의 단일 빔에 기초한다.
광 판독/기록기, 트랙킹 빔, 회절부재, 포커스 오차신호.

Description

전용 포커스 트랙킹 빔에 의한 광 판독/기록기{OPTICAL READER/WRITER WITH DEDICATED FOCUS TRACKING BEAM}
본 발명은, 복수의 레이저 빔을 발생하여 회전 디스크 상에 투사하는 수단과, 상기 빔을 디스크에서 회절한 후 검출하는 수단과, 상기 복수의 빔 중 하나에 의거하여 포커스 오차신호를 결정하는 수단을 구비하여, 2차원 저장 디스크용 광 판독기에 관한 것이다.
종래에는, 광학 저장은 1차원으로 수행되었다, 즉, 연속적인 비트로 이루어진 트랙이 디스크(예를 들면, CD, DVD)에 기록된다. 최근에는, 2차원 광학 저장의 개념이 도입되고 있다. 2D 디스크의 포맷은, 다수의 평행한 비트 행으로 이루어진 폭이 넓은 나선에 의거한다. 동시 판독은, 상기 폭이 넓은 나선의 전체 폭을 주사하는 스폿의 어레이를 생성하는 회절 격자를 통과하는 단일 레이저 빔을 사용하여 실현된다. 이러한 시스템은, 2003년 5월 11일-14일, Technical Digest, pp 90-92, OSA Topical Meetings on Optical Data Storage, Wim M.J.Coene에 의한, "Two-Dimensional Optical Storage"에 개시되어 있다.
레이저의 포커스 트랙킹을 위해, 어레이의 중심 스폿에 의거한 종래의 방법(예를 들면, 푸코(Foucault), 비점수차, 스폿 크기)을 사용하여 포커스 오차신호를 발생한다. 그러나, 스폿들간의 짧은 간격(대략 마이크로미터)으로 스폿이 포커스를 벗어나는 경우 매우 빨리 중첩되게 된다. 그 중첩 영역에서, 강도 프로파일은, 인접한 스폿에 의한 간섭 때문에 크게 왜곡되어, 포커스 신호를 교란한다. 이 때문에, 캡쳐 범위 또는 포커스 S-곡선 길이는, 상당히 감소된다. 종래의 1차원 광 판독기(예: CD ROW 드라이브)의 캡쳐 범위는 약 2-5마이크로미터이고, 2차원 판독기의 캡쳐 범위는 1마이크로미터 미만이다. 그래서, 문제점은, 디스크의 기록시에 생긴다.
1차원 광학 저장에 관하여, CD 및 DVD 시스템은, 전형적으로 서로 다른 타입의 트랙킹 방법, 즉 단일 스폿, 다수의 스폿으로 조작된다. 동일한 광 판독기에서 양쪽 타입의 판독을 제공하기 위해서, 상기와 같은 판독기는 종종 파장이 서로 다르고 레이저 경로에 있는 파장 의존 광학부재를 갖는 서로 다른 레이저가 구비되어 있다. 이 판독기는, EP 1069555에 개시되어 있다. 이 광학부재는, 복굴절 재료로 이루어진 회절 격자이고, 회절 격자로 작동되도록 구성되어서 (파장들 중 하나를 갖는) 레이저들 중 하나의 레이저로부터의 광을 회절시키고, 또 영향을 받지 않는 (또 다른 파장을 갖는) 다른 레이저로부터의 광을 방출하도록 구성된다.
(발명의 요약)
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하는데 있고, 포커스 트랙킹이 향상된 2차원 광 판독/기록기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 캡쳐 범위가 개선된 2차원 광 판독/기록기를 제공하는데 있다.
이들 및 다른 목적은, 서두에서 언급된 종류의 광 판독/기록기에 의해 달성되고, 이때 상기 복수의 빔은, 제 1 파장을 갖는 빔의 어레이와, 제 2 파장을 갖는 전용 포커스 트랙킹 빔으로 이루어지고, 상기 포커스 오차신호는 상기 포커스 트랙킹 빔에 기초한다.
본 발명에 의하면, 일 파장을 갖는 빔은 디스크의 데이터를 실제로 액세스하는데 사용되고, 다른 파장을 갖는 빔은 포커스 트랙킹을 위해 사용된다. 그리고, 상기 포커스 트랙킹은, 인접한 빔에 의한 간섭 없이 하나의 단일 빔에 의거한다.
포커스 트랙킹 빔은, 상기 빔 중 하나, 바람직하게는 상기 빔 어레이 중 중앙 빔과 일치하여도 된다. 이것에 의해 확실한 것은, 포커스 트랙킹을 위해 사용된 반사된 빔은, 실제로 판독/기록시에 사용된 스폿에서 반사된다는 것이다. 대부분의 어레이 빔(즉, 그 빔들이 서로 정렬되어 있지 않은 경우라도) 허용 가능한 포커싱을 할 가능성은 그 중앙 빔을 사용하여서 높아진다.
상기 빔 검출수단은, 바람직하게는, 상기 빔 어레이로부터 전용 포커스 트랙킹 빔을 분리하는 빔 분리기를 구비한다. 이는, 상기 전용 포커스 트랙킹 빔을 상기 판독/기록 빔으로부터 분리하여, 푸코법 등의 트랙킹 방법의 적용을 용이하게 한다. 판독시에, 판독빔은 분리되어 고주파 데이터를 처리 가능하게 하고, 기록시에, 포커스 빔을 식별하기에 충분하여도 된다. 상기 빔 분리기는, 다이크로익 거울 을 구비하여 일 방향으로 판독빔의 어레이와, 그 일 방향과 다른 방향으로 전용 포커스 트랙킹 빔을 반사하도록 구성될 수 있다. 상기 파장 의존 빔 분리기는 종래기술에 공지되어 있다.
이와는 달리, 상기 빔 분리기는, 상기 제 1 파장을 갖는 광을 투과시키고 상기 제 2 파장을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 회절부재를 구비할 수 있다. 상기 파장 의존 회절부재는, 쌍 회절격자에 의해 실현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 레이저 발생수단은, 상기 제 1 및 제 2 파장을 각각 갖는 2개의 레이저 빔을 발생하는 2개의 레이저와, 양쪽의 빔의 광 경로에 배치된 회절부재를 구비하고, 상기 회절부재는 상기 제 1 파장을 갖는 광을 회절시키고 상기 제 2 파장을 갖는 광을 투과시키도록 구성된다.
상기 파장 의존 회절부재 자체는 공지되어 있고, 상술한 예를 들면, EP 1069555에 기재되어 있다. 그러나, EP 1069555에 따른 판독에서는, 한번에 하나의 파장의 광만을 사용하여 서로 다른 타입의 광 디스크(CD 및 DVD 각각)를 선택적으로 판독하고, 상기 회절부재의 목적은 현재 선택된 파장에 따라 회절을 서로 다르게 하는데 있다. 대신에, 본 발명의 목적은, 상술한 것처럼, 2개의 서로 다른 파장의 레이저 광을 동시에 사용하여 전용 포커스 트랙킹 빔을 공급하는데 있다. 그 2개의 레이저 빔이 EP 1069555에 기재된 것과 같은 회절부재를 통과되게 하는 것은, 본 발명의 가능한 일 실시예일 뿐이다.
상기 회절부재는, 반드시 다음식을 만족하는 회절격자 깊이를 갖는 쌍 회절격자일 수 있다:
h(n-l)=lλ1+φstep/2π 및 h(n-l)=mλ2,
여기서, h는 회절격자 깊이, n은 회절격자의 굴절률, λ1 및λ2는 2개의 파장, φstep은 원하는 위상 스텝, l 및 m은 정수이다. 이러한 회절격자는, 실현하기 쉬운 것이 바람직하다.
다른 실시예에 의하면, 레이저 발생수단은, 상기 제 1 파장을 갖는 제 1 레이저 빔을 발생하는 제 1 레이저와, 상기 제 1 레이저 빔을 레이저 빔의 어레이로 회절시키는 회절부재와, 상기 제 2 파장을 갖는 제 2 레이저 빔을 발생하는 제 2 레이저와, 상기 빔의 어레이와 상기 제 2 레이저 빔을 병합하는 수단을 구비한다.
본 실시예는, 상기 언급한 것과 같은 파장 의존 회절격자를 필요로 하지 않지만, 대신에 그들 중 하나의 빔을 빔의 어레이로 회절시킨 후 서로 다른 파장을 갖는 레이저 빔을 병합한다.
본 발명의 이들 및 다른 국면은, 이후 설명된 실시예로부터 명백해지고 이 실시예를 참조하여 설명한다.
본 발명은 첨부도면을 참조하여 예시에 의해 보다 상세히 설명하겠다:
도 1은 광 디스크의 2차원 저장에 관한 레이아웃을 나타내고,
도 2는 종래기술에 따른 도 1의 디스크의 동시 판독을 나타내고,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 판독기의 셋업을 개략적으로 나타 내고,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광 판독기의 셋업을 개략적으로 나타낸 것이다.
(발명의 구성)
광 디스크(1) 상의 2차원 저장 원리는, 도 1에 도시되어 있다. 정보는, 폭이 넓은 나선(2)에 저장되고, 여기서는 5행인 다수의 평행한 비트 행(3)과, 보호밴드(4)를 구비한다. 도 1의 예시에서, 비트 행(3)은, 서로 반경방향으로 정렬되어 6각형 격자의 비트를 형성한다. 이것이 의미하는 것은, 각 비트(5,6)가 물리적 6각형 비트 셀(7,8)과 관련된다는 것이다. 전형적으로, 0값을 갖는 비트의 상기 비트 셀 7의 영역은 균일하게 평탄하고, 1값을 갖는 비트의 비트 셀 8은 6각형 영역 내의 중심에 구멍(9)을 갖는다. 이러한 구멍(9)의 크기는, 비트 셀 영역의 절반에 필적하거나 또는 그 절반보다 작아서, 신호가 중첩되지 않는 것이 바람직하다, 즉 0들로 이루어진 클러스터와 1들로 이루어진 클러스터는 완벽한 거울이 된다.
도 2는 종래에 도 1의 디스크로부터 동시 판독을 레이저 빔(11)을 사용하여 실현하는 방법을 나타낸 것으로, 이 레이저 빔은 회절격자(12)를 통과하여 빔의 어레이(13)를 생성하고, 이 빔 어레이가 시준렌즈(14)와 대물렌즈(15)에 의해 디스크(1)에 포커싱되어, 전체 나선(12) 폭을 가로질러 스폿의 어레이를 형성한다. 각 빔(13)은, 디스크(1)에서 반사 회절된 후, 빔 분리기(16)에서 반사되어, 프로세서(18)에서 수행된 2D 신호처리를 하기 위한 입력으로서 사용된 다수의 고주파 파 형을 발생하는 다중 분할된 광 검출기(17)에 의해 검출된다. 또한, 상기 프로세서(18)는, 포커스 트랙킹 신호(19)를 중앙 스폿에 의거하여 포커스 오차신호를 계산하여서 대물렌즈(15)에 제공한다. 이러한 시스템은, 참고로 포함된, 2003년 5월 11일-14일, Technical Digest, pp 90-92, OSA Topical Meetings on Optical Data Storage, Wim M.J.Coene에 의한, "Two-Dimensional Optical Storage"에 개시되어 있다.
본 발명의 제 1 실시예는 도 3에 도시되어 있고, 이때, 도 2의 구성요소에 대응한 구성요소는, 동일한 참조번호로 나타내어진다. 본 발명에 의하면, 광 판독기는, 예를 들면 하나는 적색이고 하나는 청색인 서로 다른 파장을 갖는 레이저 빔을 발생하는 2개의 레이저(21,22)를 구비한다. 그리고, 이들 레이저 빔 중 하나는, 빔의 어레이로 회절되고, 다른 레이저 빔은, 전용 포커스 트랙킹 빔으로서 사용된다. 도 3의 실시예에서, 파장 의존 회절부재(23), 여기서는 쌍 회절격자는, 양쪽의 레이저의 광 경로에 배치된다. 그 회절격자는, 그 빔들 중 하나(예를 들면, 청색 빔)에 대해서는 회절부재로서 작동하고, 다른 빔(예를 들면, 적색 빔)에 대해서는 투과되도록 구성된다.
이것은, 그 회절격자의 회절격자 깊이가, 일 파장에 대해서는 필요한 위상 깊이를 얻고, 다른 파장에 대해서는 위상 깊이를 2π의 배수이도록 하는 쌍 회절격자로 달성될 수 있다. 수식 형태로 하면, 이는 h(n-l)=lλ1+φstep/2π 및 h(n-l)=mλ2에 해당하고, 여기서, h는 회절격자 깊이, n은 회절격자의 굴절률, λ1 및λ2는 2 개의 파장, φstep은 원하는 위상 스텝, l 및 m은 정수이다.
상기 2개의 초기의 레이저 빔은, 회절 후, 회절되지 않은 포커스 빔이 상기 빔 어레이의 중심 빔과 일치하도록 일치시켜야 할 것이다.
그 후, 빔 어레이와 상기 전용 포커스 트랙킹 빔은, 디스크에 포커싱되고 도 2를 참조하여 설명했던 것과 같은 동일한 방식으로 반사된다. 그리고, 그 반사된 빔은, 고주파 판독 데이터를 포함한 상기 반사된 빔 어레이를 그 반사된 포커스 빔으로부터 분리하도록 구성된 빔 분리기(24)로 향한다. 도 3의 실시예에서, 상기 분리는, 여기서는 다이크로익 거울을 포함하는 파장 의존 빔 분리기에 의해 수행된다.
아주 빈번하게 판독된 데이터는, 본질적으로 도 2를 참조하여 설명된 것과 같은 방식으로 프로세서(26)에서의 2D 신호처리를 하기 위한 입력으로서 사용된 다수의 고주파 파형을 발생하는 광학 다중 분할된 광 검출기(25)로 향한다. 포커스 빔은, 또 다른 광 검출기(27)와 또 다른 프로세서(28)로 전송되어, 포커스 트랙킹 신호(29)를 발생한다. 이 신호를 사용하여 상술한 것처럼, 광학계를 트랙킹한다.
도 4에는, 본 발명의 제 2 실시예가 도시되어 있고, 여기서 2개의 레이저(21, 22) 중 하나의 레이저(21)만이 회절부재(12)로 전송되어 빔 어레이를 발생한다. 이 회절부재는, 파장에 민감하지 않아야 하지만, 도 1의 것과 같은 종래의 종류를 가질 수 있다. 그 후, 다른 레이저 빔은, 투과형 거울(30)(즉, 반전형 빔 분리기)을 사용하여 빔 어레이로 병합된다.
또한, 도 4의 실시예에서, 반사된 빔은, 빔 분리기(31)와 2개의 파장 의존 회절부재(32,33)를 사용하여 분리된다. 각 회절부재(32,33)는, 상기 파장들 중 하나에 대해서는 투과하고 다른 파장에 대해서는 차단하도록 구성된다. 이것은, 소위 LDGU 구조에서 구현될 수 있다. 이 때문에, 고주파 데이터는 상기 회절부재 32를 통과하여 광 검출기 25에 충돌하고, 포커스 빔은 상기 회절부재 33를 통과하여 광 검출기 27에 충돌한다. 그 이상의 처리는, 도 3의 실시예에 해당한다.
당업자가 안 것은, 본 발명이 결코 상술한 바람직한 실시예에 한정되지 않는다는 것이다. 이와 대조하여, 첨부된 청구범위 내에서 다수의 변경 및 변형이 가능하다. 예를 들면, 본 발명을 광 판독기를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 광 기록기에도 마찬가지로 적용 가능하고, 이때 동일한 포커스 트랙킹이 필요하다.
청구항에 있는 어떠한 참조부호도 청구항을 한정하는 것으로서 파악되어서는 안 된다. 동사 "포함하는"의 용도와 그것의 활용은, 청구항에 기재된 것 이외의 구성요소 또는 스텝의 존재를 배제하지 않는다. 구성요소 또는 단계 앞의 관사 "a" 또는 "an"의 사용은, 상기 구성요소 또는 단계가 복수개 존재한다는 것을 배제하지 않는다.

Claims (8)

  1. 복수의 레이저 빔을 발생하여 회전 디스크 상에 투사하는 수단(21,22,23,14,16,15;21,22,12,30)과,
    상기 빔을 디스크에서 회절한 후 검출하는 수단(24,25,26;31,32,25,26)과,
    상기 복수의 빔 중 하나에 의거하여 포커스 오차신호(29)를 결정하는 수단(24,27,28;31,33,27,28)을 구비한 2차원 저장 디스크용 광 판독/기록기에 있어서,
    상기 복수의 빔은, 제 1 파장을 갖는 빔의 어레이와, 제 2 파장을 갖는 전용 포커스 트랙킹 빔으로 이루어지고,
    상기 포커스 오차신호(29)는 상기 포커스 트랙킹 빔에 기초하는 것을 특징으로 하는 광 판독/기록기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 트랙킹 빔은, 상기 빔 중 하나, 바람직하게는 상기 빔 어레이 중 중심 빔과 일치하는 것을 특징으로 하는 광 판독/기록기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 검출수단은, 상기 빔 어레이로부터 전용 포커스 트랙킹 빔을 분리하는 빔 분리기(24,31,32,33)를 구비한 것을 특징으로 하는 광 판독/기록기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 빔 분리기(24)는, 다이크로익 거울을 구비하여 일 방향으로 판독빔의 어레이와, 그 일 방향과 다른 방향으로 전용 포커스 트랙킹 빔을 반사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광 판독/기록기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 빔 분리기는, 상기 제 1 파장을 갖는 광을 투과시키고 상기 제 2 파장을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 회절부재(32)를 구비한 것을 특징으로 하는 광 판독/기록기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 발생수단은, 상기 제 1 및 제 2 파장을 각각 갖는 2개의 레이저 빔을 발생하는 2개의 레이저(21,22)와, 양쪽의 빔의 광 경로에 배치된 회절부재(23)를 구비하고, 상기 회절부재는 상기 제 1 파장을 갖는 광을 회절시키고 상기 제 2 파장을 갖는 광을 투과시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 광 판독/기록기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회절부재(23)는, 반드시 다음식을 만족하는 회절격자 깊이를 갖는 쌍 회절격자로서,
    h(n-l)=lλ1+φstep/2π 및 h(n-l)=mλ2,
    여기서, h는 회절격자 깊이, n은 회절격자의 굴절률, λ1 및λ2는 2개의 파장, φstep은 원하는 위상 스텝, l 및 m은 정수인 것을 특징으로 하는 광 판독/기록기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 발생수단은, 상기 제 1 파장을 갖는 제 1 레이저 빔을 발생하는 제 1 레이저(21)와, 상기 제 1 레이저 빔을 레이저 빔의 어레이로 회절시키는 회절부재(12)와, 상기 제 2 파장을 갖는 제 2 레이저 빔을 발생하는 제 2 레이저(22)와, 상기 빔의 어레이와 상기 제 2 레이저 빔을 병합하는 수단(30)을 구비한 것을 특징으로 하는 광 판독/기록기.
KR1020067025479A 2004-05-04 2005-04-27 전용 포커스 트랙킹 빔에 의한 광 판독/기록기 KR20070012848A (ko)

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EP04101910.0 2004-05-04

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