KR20070097516A - 라벨들을 기록하기 위한 펄스화된 레이저 모드 - Google Patents

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KR20070097516A
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오하네스 엘. 바크스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

광 디스크(CD, DVD, 블루레이 등)의 표면과 같은 물체의 표면에 라벨을 기록하는 장치 및 방법이 개시된다. 디스크 드라이브의 광 픽업장치 내부의 레이저를 사용하여 라벨이 기록된다. 레이저에 대한 열적 부하를 줄이기 위해 레이저빔이 펄스열로서 방출된다. 펄스열은 레이저의 공급 전류를 제어함으로써 출력되고, 연속적인 서브펄스들 사이에 레이저의 전원을 끔으로써 펄스열의 2개의 연속적인 서브펄스들 사이에서 레이저의 방사빔 파워가 제로값으로 줄어든다.
광 디스크, 라벨 기록, 펄스열, 듀티사이클 변조

Description

라벨들을 기록하기 위한 펄스화된 레이저 모드{PULSED LASER MODE FOR WRITING LABELS}
본 발명은, 물체의 표면에 라벨을 기록하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 광 디스크 장치 내부의 레이저를 사용하여 광 디스크의 표면에 가시적인 라벨을 기록할 수 있게 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
데이터의 종류, 제목 또는 기타 라벨 등의 기록형 광 디스크의 콘텐츠에 대한 정보가, 예를 들어 레이저 프린터에 의해 라벨이 붙여진 스티커를 표면 상에 설치함으로써 표면에 제공될 수 있다. 이와 달리, 광 디스크의 콘텐츠를 표시하기 위해 손으로 쓴 메모가 설치될 수도 있다.
스티커의 사용은 프린터를 필요로 하며, 광 디스크의 표면에 올바른 배치로 스티커를 설치하는 것은 따분할 수 있으며, 이에 반해 손으로 쓴 메모는 미적인 이유로 인해 사람의 매력을 끌지 못할 수도 있다.
공개된 미국 특허출원 US2003/0161224에는, 광 디스크 드라이브를 이용한 기록 레이저 기구를 사용하여 광 디스크에 직접 레이저가 형성될 수 있게 하는 방법 및 장치가 제공되어 있다. 라벨을 기록하기 위해서는 특수한 표면이 필요하다.
라벨의 커다란 어두운 영역에 대해서는 레이저가 장시간 동안 켜져야 하므로 문제가 발생할 수 있다. 라벨의 기록에는 이미지 품질과 크기에 의존하여 20∼40분 이 걸릴 수 있으므로, 이러한 문제는 가열과 관련해서는 중요한 문제가 된다.
본 발명의 발명자는, 라벨의 생성 중의 발열량이 문제가 될 수 있다는 것을 알아내고, 그 결과 본 발명을 발명하였다.
결국, 본 발명의 목적은, 물체의 표면에 라벨을 기록하는 개량된 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 바람직하게는, 본 발명은, 전술한 문제점 또는 다른 문제점들의 한가지 이상을 단독으로 또는 조합하여 경감하거나 해소하는 것이다.
본 발명에 따르면, 제 1 국면에서는, 물체의 표면에 라벨을 기록하는 장치가 제공되는데, 이 장치는, 빛을 방출하도록 제어가능한 방사원을 구비하고, 물체 위의 소정의 영역 성분에 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 얻기 위해 방출되는 방사빔 펄스열을 방출하는 수단을 더 구비하고, 다수의 방사빔 펄스들을 방출하여 다수의 영역 성분들에서 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 일으키는 수단을 더 구비한다.
이 장치는, 레이저, 또는 더욱 구체적으로는 다이오드 레이저 등의 방사원을 사용하여 데이터 저장매체에 데이터 판독 및/또는 기록하는 시스템 등의 광 드라이브 시스템을 구비하거나 이 광 드라이브 시스템일 수도 있다. 상기한 물체는, 기록형 CD 디스크, DVD 디스크, 블루레이 디스크 등의 매체를 포함하는 데이터 젖아 매체 등의 물체일 수 있다.
이 물체는, 물체 위의 소정의 영역 성분에서 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화가 유도되도록 방사원에서 방출된 빛과 상호작용하도록 구성된 표면을 구비할 수도 있다. 물체의 표면은, 빛의 형태를 갖는 에너지에 노출시에, 가시적인 콘트라 스트 또는 색상 변화 등의 가시적인 변화를 겪도록 구성된 1개 이상의 층으로 코팅될 수도 있다. 다수의 영역 성분들에 시각적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 제공함으로써, 이미지 등의 라벨이 설치될 수도 있다. 라벨은 물체의 표면에 의존하여, 그리고 방사원이 구동되는 방식에 의존하여, 단색 라벨이거나 그레이스케일 라벨이거나 칼라 라벨일 수 있다.
라벨의 해상도는 방출된 빛의 스폿 크기에 대응할 수도 있는데, 해상도는 0.5 내지 25 미크론, 1 내지 15 미크론, 5 내지 10 미크론의 범위를 가질 수도 있다.
상기 성분들에는 방사빔 펄스열을 방출함으로써 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화가 설치될 수도 있다. 펄스열과 같거나 유사한 폭을 갖는 단일 펄스를 방출하는 것과 비교할 때 방사원의 열적 부하가 줄어들 수도 있으므로, 방사빔 펄스열을 방출하여 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 일으키는 것이 유리하다.
방사원의 방사빔 파워는 펄스열의 2개의 연속적인 서브펄스들 사이에서 특정한 임계값보다 작게 줄어들 수도 있으며, 특히 방사빔 파워가 제로값으로 또는 제로값에 근접한 값으로 줄어들 수도 있다. 방사원의 공급 전류를 제어함으로써 방사빔 파워가 제어될 수도 있다. 구체적으로, 펄스열의 2개의 연속적인 서브펄스들 사이의 특정한 기간 동안 방사원의 전원이 꺼질 수도 있다.
방사원의 전원을 끔으로써 열적 부하가 최대로 줄어들므로, 2개의 연속적인 서브펄스들 사이의 소정의 기간 동안 방사원의 전원을 끔으로써 2개의 연속적인 서브펄스들 사이에서 방사빔 파워를 제로값 또는 제로값에 근접한 값으로 줄이는 것 이 유리하다.
펄스열의 서브펄스들의 형태는, 펄스열이 Ton의 지속기간을 갖고 지속시간 Toff 만큼 분리된 거의 정사각형의 서브펄스들을 포함하도록 설정될 수도 있다. 이와 달리, 펄스열은 가변 높이들을 갖는 서브펄스들을 포함할 수도 있다. 서브펄스들의 가변 높이는, 예를 들어 방사빔 펄스열의 듀티사이클 변조에 의해 얻어질 수도 있다.
라벨이 생성될 수 있는 다양한 다른 종류의 표면에 맞추어 변형될 수 있는 다목적의 장치를 제공하기 위해서는, 펄스열의 외관의 큰 자유도를 장치에 제공하는 것이 유리하다.
본 발명의 제 2 국면에 따르면, 광 드라이브 시스템을 동작시켜 물체의 표면에 라벨을 기록하는 방법이 제공된다. 시스템은 빛을 방출하도록 제어가능한 방사원을 구비하고, 적어도 제 1 방사빔 신호가 방출되어 방사빔 펄스열을 방출함으로써 물체 위의 소정의 영역 성분에 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 얻으며, 다수의 방사빔 펄스들이 방출되어 다수의 성분들에 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 일으킬 수 있다.
방사원의 열적 부하를 줄이도록 장치를 제어하기 위해 본 발명의 제 1 국면에 따른 장치에서 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에 의해 상기한 방법이 구현될 수도 있다.
어떤 성분의 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화는 물체의 사전에 정해진 이동에 대해 주어진 성분의 방사원의 통과에 대응하는 시간 시퀀스(time sequence)로 라벨의 이미지를 변환함으로써 일어날 수 있으며, 상기 시간 시퀀스가 방사원의 제어기에 제공되어, 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 일으키고자 하는 성분의 통과 중에 방사원이 펄스열을 발생하며, 시각적인 콘트라스트 또는 색상 변화가 일어나지 않는 성분의 통과 중에는 방사원의 전원이 꺼진다.
상기한 방법이 물체 및/또는 방사원의 이동 조절 뿐만 아니라 방사원의 공급 전류를 제어함으로써 구현될 수도 있기 때문에, 이 방법에 따라 라벨을 설치하는 것이 유리하다. 표준의 광 드라이브에서는, 광 디스크와 레이저의 이동 제어가 이미 제공되므로, 공급 전류의 제어만 필요할 수도 있다. 이와 같은 제어는 기존의 광 드라이브에 제어 소프트웨어를 설치함으로써 구현될 수도 있다.
상기한 장치는 광 데이터 저장 시스템이거나 이 시스템의 일부일 수도 있다. 데이터 저장 시스템은 광 픽업장치(OPU)를 구비할 수도 있으며, 이때 데이터 저장매체는 디스크 드라이브에 삽입된 광 디스크이고, 디스크를 드라이브에 거꾸로 삽입함으로써 광 픽업장치에 존재하는 방사원을 사용하여 광 디스크에 라벨이 설치된다. 이와 달리, 추가적인 방사원이 OPU의 반대측에 설치될 수도 있는데, 이에 따르면 디스크에서 또는 디스크에 데이터를 판독 또는 기록하기 위해 OPU가 사용되고 있는지 여부에 무관하게 디스크의 표면측에 라벨이 형성될 수도 있다.
상기한 장치를 표준 형태의 광 드라이브에 설치하는 것이 유리하다.
본 발명의 상기한 발명내용과 또 다른 발명내용, 특징부 및/또는 이점은 이 하에서 설명하는 실시예를 참조하여 더욱 명백해질 것이다. 본 발명의 실시예들을 다음의 첨부도면을 참조하여 예시적으로 이하에서 설명한다:
도 1은 레이저를 구동하기 위한 모드들을 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명을 적용하는 방법의 일 실시예를 나타낸 것이다.
물체의 표면에 라벨을 기록하는 장치가 레이저를 구비한 광 디스크 드라이브이고, 물체가 CD 또는 DVD 디스크이며, 설치된 라벨이 단색 라벨인 바람직한 실시예를 이하에서 설명한다.
특정한 양의 빛이 표면에 주어질 때 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 겪을 수 있는 가능성을 갖는 표면을 디스크에 설치함으로써 디스크의 표면에 가시적인 변화가 적용될 수 있다. 표면은 빛과의 상호작용시에, 예를 들면 화학 조성을 변화시키거나 화학 구조 등을 변화시킴으로써, 이와 같은 가능성을 나타내는 1개 이상의 층으로 도포될 수도 있다.
사전에 정해진 영역에 가시적인 변화를 제공하기 위해, 레이저에 공급되는 전류를 예시한 도 1a에 나타낸 것과 같이 레이저가 구동되어, 특정한 임계값(8) 이상의 전류를 수신할 때에는 레이저가 빛(1)을 방출하고 임계값(8)보다 작은 공급 전류에 대해서는 빛(2)을 방출하지 않는다. 따라서, 도 1a에 예시된 것과 같은 공급 전류에 대해서는, 공백 영역(백색 도트)에 의해 분리된 2개의 영역들에 가시적인 변화(흑색 도트)가 주어질 것이다.
그러나, 도 1a에 예시된 것과 같은 레이저의 구동은 어두운 영역들에서 심각 한 레이저의 가열을 일으킬 수도 있다. 도 1b예 예시된 것과 같이 레이저를 구동함으로써, 디스크의 표면에 동일한 가시적인 변화가 여전히 주어질 수 있으면서도, 레이저의 열적 부하가 줄어든다. 도 1b는 펄스열들의 2개의 연속적인 서브펄스들 사이와 연속적인 펄스열들 사이에서 레이저의 전원이 꺼지는 펄스열들의 형태를 갖는 레이저 공급 전류를 나타낸 것이다. 펄스열은 서브펄스 지속기간(5) Ton과 레이저의 전원이 꺼지는 서브펄스들의 분리 시간(6) Toff를 갖는 것을 특징으로 한다. 펄스열 중에 공급될 필요한 에너지의 양에 따라 시정수 Ton 및 Toff가 조정될 수도 있다.
광 드라이브에서는, 기록매체에 데이터를 기록할 때, 기록 속도가 매우 높으며, 개별적인 데이터 성분들 사이의 시간 간격이 나노초 범위를 갖는다. 기록형 매체에 데이터를 기록하는데 사용되는 레이저는 유한한 상승 시간을 겪으므로, 예를 들어 레이저의 전원을 켰을 때와 최대 방출에 도달할 때 사이에 특정한 크기의 시간이 걸리기 때문에, 레이저의 방출 임계값 근처에서 전류 변조를 사용하여 레이저가 구동되고, 이에 따라 레이저가 방출 및 비방출 사이에서 매우 빠르게 움직인다. 그러나, 이에 따르면, 레이저에 끊임없이 전류가 공급되어 발열을 일으킨다.
디스크의 표면 상의 특정한 요소에 충분한 빛을 제공하여 가시적인 변화를 일으키기 위해서는, 데이터 기록 모드에서보다 10배 이상 느린 단지 0.2 내지 0.4 m/s의 회전 속도와 같이, 매우 느리게 디스크를 회전시키는 것이 필요하다.
이와 같은 낮은 회전속도에서는, 레이저의 상승 시간이 심각하지 않으며, 그 결과 레이저가 펄스열의 서브펄스들 사이에서 전원이 꺼질 수도 있다. 레이저의 공급 전류를 끊는 것은 라벨의 기록중의 전체적인 온도를 줄인다.
예를 들어, 듀티 사이클 변조를 사용하여, 예를 들어 개별적인 서브펄스들의 높이(7)를 변조함으로써, 서브펄스들의 형태가 변할 수도 있다.
시정수들 Ton 및 Toff는 레이저의 특성값, 매체와, 라벨에 위치한 방사빔 스폿의 직경에 의존하여 선택될 수도 있다. 이와 같은 직경은 보통 10㎛으로, 0.4m/s의 선 매체 속도에서는, 스폿이 특정한 지점을 완전히 통과하기 전에 디스크가 25μs 이동해야만 한다. Ton<25μs의 값, 예를 들어 Ton=5μs가 선택되면, 전체 스폿 직경이 기록과정에 기여하려면 Toff=20μs의 값이 선택되어야 한다. 이들 수치는 상당한 전력 저하를 초래한다. Ton을 더 작게 취함으로써, 더욱 더 큰 저하가 얻어질 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우에는, 레이저 전류를 줄곧 제로값을 전환하여 여전히 날카로운 펄스들을 갖는 것이 곤란해진다. 시정수들을 선택하는 방법의 가능한 기준은 최대 피크 전력과 펄스 형태에 악영향을 미치지 않으면서 가능한한 작은 Ton을 취하는 것일 수 있다. 다음에, 도트들의 연속적인 라인을 생성하면서 Toff가 가능한한 크게 취해진다.
도 2는 디스크(20)의 표면에 라벨을 설치하는 원리를 예시하고 있다. 텍스트 및 이미지 등의 다양한 종류의 라벨이 설치될 수 있다.
사용자는 예를 들어 전용 소프트웨어 애플리케이션을 사용하여 원하는 라벨 을 구도할 수도 있으며, 이와 같은 라벨은 bmp 포맷이나 jpg 포맷 등의 비트맵 포맷으로 저장될 수도 있다. 이들 포맷은, 2D 그리드가 정의되고 각각의 그리드 성분에 흑색 도트에 대해서는 "1" 그리고 백색 도트에 대해서는 "0"과 같이 이 성분이 채워졌는지 아닌지를 표시하는 값이 할당되는 데카르드(Cartesian) 포맷이다. 라벨을 레이저 제어기에 출력하기 위해, 이미지가 극좌표 형태의 좌표계로 변환될 수도 있다. 도 2a에 예시된 것과 같이 동심원들로 구성된 디스크 그리드가 형성될 수도 있다. 각각의 그리드에는 화소 성분들과 같은 다수의 성분들의 정의된다. 최내측 원에 대해서는 N개의 성분들이 원을 따라 존재할 수 있는 반면에, 다음의 원에 대해서는 M개의 성분들이 존재할 수 있는데, 이때 동심원들의 원주가 중앙에서 바깥쪽으로 증가하므로, M>N이다. 화소 성분들의 수는 원주를 레이저 스폿 직경으로 나눈 값과 일치할 수도 있다. 따라서, 한개의 좌표가 특정한 동심원을 참조하고 두 번째 좌표가 원에 있는 성분의 수를 참조하면서, 라벨의 데카르트 표시의 화소 성분이 극좌표계로 변환될 수도 있다.
시스템의 기하학적인 외관이 명확하고 회전속도가 알려져 있으므로, 디스크의 표면을 가로지르는 레이저의 이동이 알려져 있다. 따라서, 레이저가 흑색 도트가 설치될 성분을 통과할 때 펄스열이 제공되는 시간 시퀀스로 변환될 수도 있다. 이와 같은 시간 시퀀스는 시스템 클록에 맞추어 고정되는 것이 바람직할 수도 있으며, 이때 시스템 클록은 시스템의 전자회로의 마스터 클록이다. 시스템 클록은 드라이브의 특수한 센서에 의해 판독되는 디스크 상의 스포크(spoke) 패턴에 맞추어 로크된다(locked). 이것은 매우 정밀한 속도 제어와 화소 배치를 제공한다.
도 2a에서는, 3개의 그리드 원들을 표시하는 3개의 동심원들이 도시되어 있다. 최외측의 그리드 원(21)에는 3개의 연속된 성분들이 22A로 채색되어 있으며, 공백 부분(24A)이 마찬가지로 23A로 채색될 2개의 성분들을 분리한다. 도 2b에서는, 디스크 상의 부분의 통과에 대응하는 레이저에 w주어지는 공급 전류(25)가 도시되어 있는데, 이때 처음에는 3개의 연속된 펄스열들(22B)이 주어지고, 그후 레이저가 오프로 유지되는 공백 부분 24B가 주어지며, 다음에 2개의 연속된 펄스열들 24B가 주어진다. 이에 따라 전체 이미지가 디스크에 제공될 수 있다.
단색 라벨만을 설명하였지만, 예를 들어 성분들의 래스터 형태의 채색법을 사용함으로써, 그레이스케일 라벨을 제공하는 것으로 확장하는 것이 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 있어서 자명하다. 칼라 라벨을 제공하기 위해서는 빛과의 상호작용시에 색상 변화를 나타내도록 디스크의 표면이 변형되어야 한다.
바람직한 실시예들과 관련하여 본 발명을 설명하지만, 본 실시예에서 설명한 특정한 형태에 본 발명이 제한되도록 의도된 것은 아니다. 그 보다는, 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.
여기에서는, 본 발명의 명확하고 완전한 이해를 돕기 위해, 본 발명을 제한하기보다는 설명할 목적으로 특정한 장치들, 펄스 형상 등의 개시된 실시예의 특정한 구체적인 상세내용을 설명하였다. 그러나. 본 발명의 사상 및 보호범위에서 크기 벗어나지 않으면서, 본 명세서에서 설명한 상세내용에 정확하게 일치하지 않는 다른 실시예로도 본 발명이 실시될 수도 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 있어서 자명할 것이다. 더구나, 이와 관련해서, 간단 명료를 기하기 위 해, 불필요한 설명과 혹시나 있을 수 있는 혼동을 피하기 위해 잘 알려진 장치, 회로 및 방법의 상세한 설명을 생략하였다.
참조번호가 청구항에 포함되지만, 참조번호의 포함은 명확을 기하기 위한 것으로, 청구범위의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 않된다.

Claims (9)

  1. 물체(20)의 표면에 라벨을 기록하는 장치로서, 빛을 방출하도록 제어가능한 방사원을 구비하고, 물체(22A, 23A) 위의 소정의 영역 성분에 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 얻기 위해 방출되는 방사빔 펄스열(3, 7)을 방출하는 수단을 더 구비하고, 다수의 방사빔 펄스들을 방출하여 다수의 영역 성분들에서 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 일으키는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 라벨 기록장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 방사원의 방사빔 파워는 상기 펄스열의 2개의 연속적인 방사빔 서브펄스들 사이에서 제로값인 것을 특징으로 하는 라벨 기록장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스열은 지속기간 Ton(5)을 갖고 지속시간 Toff(6)에 의해 분리된 정사각형의 서브펄스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 라벨 기록장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 펄스열은 가변 높이를 갖는 서브펄스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 라벨 기록장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 서브펄스들의 가변 높이는 상기 방사빔 펄스열의 듀티사이클 변조에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 라벨 기록장치.
  6. 광 드라이브 시스템을 동작시켜 물체의 표면에 라벨을 기록하는 방법으로서, 상기 시스템은 빛을 방출하도록 제어가능한 방사원을 구비하고, 적어도 제 1 방사빔 신호가 방출되어 방사빔 펄스열을 방출함으로써 물체 위의 소정의 영역 성분에 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 얻으며, 다수의 방사빔 펄스들이 방출되어 다수의 성분들에 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 일으킬 수 있는 것을 특징으로 하는 라벨 기록방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    한 성분의 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화가 물체의 사전에 정해진 이동에 대해 주어진 성분의 방사원의 통과에 대응하는 시간 시퀀스(25)로 라벨의 이미지를 변환함으로써 일어나고, 상기 시간 시퀀스가 방사원의 제어기에 제공되어, 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 일으키고자 하는 성분(22A, 23A)의 통과 중에 방사원이 펄스열을 발생하며, 시각적인 콘트라스트 또는 색상 변화가 일어나지 않는 성분(24A)의 통과 중에는 방사원의 전원이 꺼지는 것을 특징으로 하는 라벨 기록방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    데이터 저장 시스템은 광 픽업장치를 구비하고, 데이터 저장매체가 디스크 드라이브에 삽입된 광 디스크이고, 상기 광 픽업장치에 존재하는 방사원을 사용하여 광 디스크에 라벨이 설치되는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장 시스템.
  9. 데이터 저장매체의 표면에 있는 영역 성분에 가시적인 콘트라스트 또는 색상 변화를 일으키기 위한 방사빔 펄스열의 용도.
KR1020077016479A 2004-12-22 2005-12-19 라벨들을 기록하기 위한 펄스화된 레이저 모드 KR20070097516A (ko)

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