KR20080025000A - 광 디스크 드라이브 및 초점 위치 제어 방법 - Google Patents

광 디스크 드라이브 및 초점 위치 제어 방법 Download PDF

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Abstract

광 디스크에 정보를 기록 및/또는 판독하기 위한 광 디스크 드라이브가 제공된다. 광 디스크 드라이브는, 위치-제어 광선을 타겟 기록 위치에 대응하는 반사면 상의 타겟 안내 위치에 포커싱되도록 대물 렌즈에 의해 집광함으로써 반사면에 의해 반사된 위치-제어 광선에 기초하여 대물 렌즈의 위치를 제어하는 위치 제어기, 위치-제어 광선의 광축에 대한 광 디스크의 경사각을 검출하는 경사각 검출기, 및 정보 광선이 대물 렌즈에 의해 집광될 때 얻어지는 초점 위치가 경사각에 따라서 타겟 기록 위치에 정렬되도록 보정을 행하는 초점 위치 보정기를 포함한다.
위치 제어기, 경사각 검출기, 초점 위치 보정기, 정보 광선, 대물 렌즈, 반사 투과 필름, 트랙킹 제어

Description

광 디스크 드라이브 및 초점 위치 제어 방법 {OPTICAL DISC DRIVE AND METHOD OF CONTROLLING FOCAL POSITION}
본 발명은 광 디스크 드라이브, 및 초점 위치에 제어 방법에 관한 것이며, 예를 들면 광 디스크에 홀로그램을 기록하기 위한 광 디스크 드라이브에 적용되기에 적합하다.
이제까지, 광 디스크(CD, DVD 또는 블루레이 디스크(등록상표이며, 이하 BD로 약칭함) 등)에 광선을 조사하고 반사된 빛을 판독(read)하여 정보를 판독하기 위한 광 디스크 드라이브가 널리 수용되어 왔다.
또한, 이러한 종래의 광 디스크 드라이브에서, 광 디스크의 반사율은 디스크에 광선을 조사하여 정보를 기록함으로써 국소적으로 변경된다.
이 광 디스크에 형성되는 광 스폿의 크기는 대략 λ/NA(여기에서 λ는 광선의 파장이고, NA는 개구수)에 의해 주어지며, 해상도는 이 값에 비례하는 것으로 알려져 있다. 예를 들면, 120mm의 직경을 갖는 광 디스크에 약 25GB의 데이터를 기록할 수 있는 BD 기술의 상세가 Y.Kasami, Y.Kuroda, K.Seo, O.Kawakubo, S.Takagawa, M.Ono, M.Yamada에 의한 일본 J. Appl. Phys. 39, 756(2000)(비특허문 헌1)에 실려있다.
각종 멀티미디어-위주 콘텐츠(예를 들면, 뮤직 콘텐츠 및 비디오 콘텐츠) 및 각종 컴퓨터용 데이터와 같은 각종 정보가 광 디스크에 기록된다. 특히, 근년에는 영상의 해상도 향상 및 뮤직 콘텐츠의 음질 향상으로 인해 정보 양이 증가되었다. 또한, 한 장의 광 디스크에 기록되는 콘텐츠 수의 증가가 요구되는 경향이 있다. 따라서, 광 디스크의 저장 용량의 추가적인 증가가 요구되고 있다.
따라서, 단일 디스크 내에 복수의 기록층을 적층함으로써 한 장의 광 디스크의 기록 용량을 증가시키기 위한 기술도 제안되었다(예를 들면, I, Ichimura 등에 의한 Technical Digest of ISOM, '04, 52페이지, 2005년 10월 11-15일, 제주, 한국(비특허문헌2) 참조).
한편, 광 디스크에 정보를 기록하기 위한 기술로서 홀로그래피를 이용한 광 디스크 드라이브가 제안되었다(예를 들면, R.R.McLeod 등에 의한 "마이크로홀로그래픽 다층 광 디스크 데이터 스토리지" Appl. Opt., Vol.44, 2005년, 3197페이지 (비특허문헌3) 참조).
예를 들어, 도1에 도시하듯이, 광 디스크 드라이브(1)는 디스크에 부딪히는 빛의 세기에 따라서 그 굴절율이 변화하는 감광성수지(photopolymer)로 제조된 광 디스크(8)를 사용한다. 광 헤드(7)로부터의 광선이 일단 디스크(8) 상에 포커싱된다. 이후, 광선은 다시 광 디스크(8)의 뒤쪽(도1에서 아래쪽)에 설치된 반사기(9)를 사용하여 역방향으로부터 동일 초점 위치에 포커싱된다.
광 디스크 드라이브(1)에서는, 레이저(2)로부터 레이저 광으로 만들어진 광 선이 방출되고, 광파(optical wave)가 음향광학 변조기(3)에 의해 변조된다. 광선은 이후 시준(視準) 렌즈(4)에 의해 시준광(collimated light)으로 변환된다. 이어서, 광선은 편광 빔 스플리터(5)를 통과하며, 1/4파장 플레이트(6)에 의해 선형 편광으로부터 원형 편광으로 변환된다. 이후, 광선은 광 헤드(7)를 때리게 된다.
광 헤드(7)는 정보를 기록 및 판독할 수 있도록 설계된다. 이 헤드는 거울(7A)에 의해 광선을 반사시킨다. 광선은 대물 렌즈(7B)에 의해 집광되고, 스핀들 모터(도시되지 않음)에 의해 회전되는 광 디스크(8)로 향한다.
이때, 광선은 일단 광 디스크(8) 내부의 초점으로 이동하고, 이후 광 디스크(8)의 뒤쪽에 배치된 반사기(9)에 의해 반사된다. 광선은 디스크(8)의 뒤쪽으로부터 광 디스크(8) 내부의 동일 초점에 포커싱된다. 반사기(9)는 집광 렌즈(9A), 셔터(8B), 집광 렌즈(9C), 및 반사경(9D)으로 구성된다.
그 결과, 도2a에 도시하듯이, 광선의 초점 위치에 정상파(stationary wave)가 생성되고, 그 결과 작은 광 스폿 크기의 홀로그램으로 만들어진 기록 마크(RM: recording mark)가 얻어진다. 전체적으로, 마크는 두 개의 원추를 그 바닥에서 함께 접합함으로써 달성되는 형태를 취한다. 따라서, 기록 마크(RM)는 정보 피스로서 기록된다.
기록 마크(RM)가 광 디스크(8) 내부에 복수 기록될 때, 광 디스크 드라이브(1)는 디스크(8)를 회전시키고 기록 마크(RM)를 동축형 또는 나선형 트랙을 따라서 배열하며, 그로인해 하나의 마크 기록층을 형성한다. 또한, 기록 마크(RM)는 광선의 초점 위치를 조정함으로써 복수의 마크 기록층이 적층되도록 기록될 수 있 다.
따라서, 광 디스크(8)는 내부에 복수의 마스크 기록층이 구비되는 다층 구조를 갖는다. 예를 들어, 도2b에 도시하듯이, 광 디스크(8)에서, 기록 마크(RM) 사이의 간격(p1)(마크 피치)은 1.5㎛이다. 인접한 트랙 사이의 간격(p2)(트랙 피치)은 2㎛이다. 인접한 층 사이의 간격(p3)은 22.5㎛이다.
광 디스크 드라이브(1)에서, 기록 마크(RM)가 기록되어 있는 디스크(8)로부터 정보를 판독할 때는, 광 디스크(8)의 뒤쪽으로부터 광선이 방출되는 것을 방지하기 위해 반사기(9)의 셔터(9B)가 폐쇄된다.
이때, 광 디스크 드라이브(1)는 광선을 광 헤드(7)에 의해 광 디스크(8) 내의 기록 마크(RM) 중 어느 하나로 향하게 한다. 기록 마크(RM)로부터 생성된 독출(readout) 광선은 광 헤드(7)를 때리게 된다. 독출 광선은 1/4파장 플레이트(6)에 의해 원형 편광으로부터 선형 편광으로 변환되고, 편광 빔 스플리터(5)에 의해 반사된다. 독출 광선은 집광 렌즈(10)에 의해 집광되며, 핀홀(11)을 거쳐서 광검출기(12)를 때리게 된다.
이때, 광 디스크 드라이브(1)는 광검출기(12)에 의해 독출 광선의 광량을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 정보를 읽어낸다.
또한, 대물 렌즈의 위치 제어와 정보의 기록/판독 사이에서 각종 광선을 사용하는 광 디스크 드라이브도 제안되어 있다(예를 들면, S-K Park, T.D.Milster, T.M.Miller, J.Buts, 및 W.Bletscher에 의한 일본 J. Appl. Phys., Vol.44 (2005) 3442-3444페이지(비특허문헌 4) 참조).
예를 들어, 도3에 도시하듯이, 광 디스크 드라이브(15)는 위치-제어 광선(L1)을 빔 스플리터(16) 및 대물 렌즈(17)를 거쳐서 광 디스크(18)에 방출한다.
또한, 광 디스크 드라이브(15)는 위치를 제어한다. 즉, 드라이브는 광 디스크(18)의 반사면(18A)에서 위치-제어 광선(L1)의 반사물인 복귀 광을 검출하고, 검출 결과에 따라서 추적 및 대물 렌즈(17)의 초점을 제어한다. 이런 식으로, 위치-제어 광선(L1)은 반사면(18A) 상의 소정 트랙에 포커싱된다.
이 조건 하에, 광 디스크 드라이브(15)에서, 위치-제어 광선(L1)과 다른 기록/판독(쓰기/읽기) 광선(L2)은 빔 스플리터(16)에 의해 반사되고, 그 위치가 제어되는 대물 렌즈(17)를 거쳐서 디스크(18)의 기록층(18B)에 포커싱된다. 따라서, 정보(기록 마크(RM) 등)가 기록 또는 판독된다.
광 디스크 드라이브(15)에서, 광 디스크(18)가 이상 조건에 있을 때, 즉 디스크가 도4a에 도시하듯이 경사지지 않고, 위치-제어 광선(L1)이 반사면(18A) 상의 소정 트랙에 대응하는 지점(T1)에 포커싱될 때, 기록/판독 광선(L2)은 기록층(18B) 내의 소정 위치인 지점(U1)에 포커싱된다. 이 경우, 지점(T1, U1)을 통과하는 직선은 광 디스크(18)의 표면에 수직하다.
그러나, 광 디스크 드라이브(15)에서, 광 디스크(18)는 그 물리적 특징으로 인해 요동(wobble)할 가능성이 있다. 이때, 디스크(18)는 이상 상태에 비해 반경방향으로 경사진다.
이때 반경방향 경사가 발생하면, 광 디스크 드라이브(15)는 위치-제어 광선(L1)과 기록/판독 광선(L2)의 광축을 도4b에 도시하듯이 광 디스크(18)의 표면에 대해 각도α에 걸쳐서 경사시킨다.
이 경우, 위치-제어 광선(L1)이 지점(T1)에 포커싱되면, 광 디스크 드라이브(15)는 기록/판독 광선(L2)을 지점(U1)으로부터 △y의 거리만큼 이격된 지점(U2)에 포커싱시킨다. 이어서 정보(기록 마크(RM) 등)가 소망 기록 위치와 상이한 위치에 기록되거나 또는 소망 기록 위치와 상이한 위치에 보유된 정보가 판독된다.
즉, 광 디스크 드라이브(15)는 광 디스크(18)가 경사질 때 정보의 기록 및 판독 정확성이 저하될 수 있다는 문제점을 갖는다.
전술한 상황을 감안하면, 광 디스크가 경사질 때 향상된 정확성으로 정보를 기록 및 판독할 수 있는 광 디스크 드라이브를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 광선을 타겟 위치에 정확히 포커싱시킬 수 있는 초점 위치 제어 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 디스크 드라이브는, 정보 전달 광선(이하 정보 광선으로 지칭)을 대물 렌즈에 의해 광 디스크의 기록면 상의 타겟 기록 위치에 포커싱시킴으로써 적어도 하나의 기록면을 갖는 광 디스크에 정보를 기록 및/또는 판독하며, 위치 제어기, 위치-제어 광선의 광축에 대한 광 디스크의 경사각을 검출하는 경사각 검출기, 및 정보 광선이 대물 렌즈에 의해 집광될 때 얻어지는 초점 위치가 경사각에 따라서 타겟 기록 위치에 정렬되도록 보정을 행하는 초점 위치 보 정기를 구비한다. 정보가 기록되는 위치를 결정하기 위한 위치-안내 요소가 광 디스크의 반사면 상에 형성된다. 상기 위치 제어기는 위치-제어 광선을 대물 렌즈에 의해 광 디스크의 반사면 상에 포커싱시키며, 위치-제어 광선이 경사각에 따라서 타겟 기록 위치에 대응하는 반사면 상의 타겟 안내 위치에 포커싱되도록 대물 렌즈의 위치를 제어한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 디스크 드라이브에서, 타겟 기록 위치가 광 디스크의 경사로 인해 위치-제어 광선이 타겟 안내 위치에 포커싱될 때 얻어지는 광축의 연장선으로부터 편위(deviate)되면, 본 실시예의 광 디스크 드라이브는 경사각에 따라 정보 광선의 초점 위치를 보정하여 초점 위치를 타겟 기록 위치에 정렬시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 정보 광선을 대물 렌즈에 의해 정보 기록 매체의 기록면 상의 타겟 기록 위치에 포커싱시키는 초점 위치 제어 방법을 제공한다. 이 방법은 위치-제어 광선을 대물 렌즈에 의해 정보 기록 매체의 반사면 상에 집광시키는 것으로 시작된다. 정보가 기록되는 위치를 결정하기 위한 위치 안내 요소가 반사면 상에 형성된다. 대물 렌즈의 위치는 위치-제어 광선이 타겟 기록 위치에 대응하는 반사면 상의 타겟 안내 위치에 포커싱되도록 반사광에 기초하여 제어된다. 위치-제어 광선의 광축에 대한 정보 기록 매체의 경사각이 검출된다. 정보 광선이 대물 렌즈에 의해 집광될 때 달성되는 초점 위치는 경사각에 따라서 타겟 기록 위치에 정렬되도록 보정된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 위치 제어 방법에서, 타겟 기록 위치가 정보 기록 매체의 경사로 인해 위치-제어 광선이 타겟 안내 위치에 포커싱될 때 얻어지는 광축의 연장선으로부터 편위되면, 정보 광선의 초점 위치는 경사각에 따라 보정되어 타겟 기록 위치에 정렬될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 타겟 기록 위치가 광 디스크의 경사로 인해 위치-제어 광선이 타겟 안내 위치에 포커싱될 때 얻어지는 광축의 연장선으로부터 편위되면, 정보 광선의 초점 위치는 경사각에 따라 보정되어 타겟 기록 위치에 정렬될 수 있다. 따라서, 광 디스크가 경사졌을 때 정보를 향상된 정확도로 기록 및 판독할 수 있는 광 디스크 드라이브가 실현될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 타겟 기록 위치가 정보 기록 매체의 경사로 인해 위치-제어 광선이 타겟 안내 위치에 포커싱될 때 얻어지는 광축의 연장선으로부터 편위되면, 정보 광선의 초점 위치는 경사각에 따라 보정되어 타겟 기록 위치에 정렬될 수 있다. 이런 식으로, 광선의 초점을 타겟 위치에 정확히 정렬시킬 수 있는 초점 위치 제어 방법이 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 후술한다.
(1) 제1 실시예
(1-1) 광 디스크의 구조
먼저, 본 실시예에서 정보 기록 매체로서 사용되는 광 디스크(100)에 대해 설명한다.
도5a의 외관 도시도에 도시하듯이, 광 디스크(100)는 당해 기술분야의 CD, DVD, BD와 마찬가지로 대체로 디스크 형상을 갖는다. 상기 디스크는 약 120mm의 직경을 가지며, 중심에는 구멍(100H)이 제공된다.
도5b의 단면도에 도시하듯이, 광 디스크(100)의 중심에는, 정보를 기록하기 위한 기록층(101)이 구비된다. 기록층(101)은 기판(102, 103) 사이에 개재된다.
기록층(101)의 두께(t1)는 약 0.3mm로 설정된다. 기판(102, 103)의 두께(t2, t3)는 각각 약 0.6mm로 설정된다.
기판(102, 103)은 폴리카보네이트, 유리 또는 기타 재료로 제작된다. 각 기판의 일 표면에 입사되는 광은 높은 투과율로 다른 표면으로 투과된다. 기판(102, 103)은 어느 정도의 강성을 가지며, 기록층(101)을 보호하는 작용을 한다.
광 디스크(100)는 두께 방향으로 기록층(101)에 대해 거의 대칭적이다. 전체적으로, 디스크는 시간경과에 의한 휘어짐이나 변형 발생을 최소로 억제하도록 설계된다. 기판(102, 103)의 표면은 원치않는 반사를 방지하도록 반사방지 코팅될 수 있다.
기록층(101)은, 광 디스크(8)(도1)와 마찬가지로, 부딪히는 빛의 세기에 따라서 그 굴절율이 변화하는 감광성수지로 제조된다. 기록층은 약 405nm의 파장을 갖는 청색 광선에 반응한다. 두 개의 비교적 강한 청색 광선(Lb1, Lb2)이 도5b에 도시하듯이 기록층(101) 내에서 상호 간섭하는 경우, 기록층(101)에는 정상파가 생성된다. 그 결과, 도2a에 도시하듯이 홀로그램 특성을 갖는 간섭 패턴이 생성된다.
또한, 기록층(101)은 405nm의 파장을 갖는 청색 광선에 대해 기판(102, 103)의 굴절율에 근사한 굴절율을 나타낸다. 기록층(101)과 기판(103) 사이의 경계면에서, 청색 광선은 거의 굴절되지 않는다.
광 디스크(100)는 기록층(101)과 기판(102) 사이의 경계면에서 반사 투과 필름(104)을 추가로 구비하며, 이 필름(104)은 반사층으로서 작용한다. 반사 투과 필름(104)은 유전성 다층 필름으로 제조된다. 상기 필름(104)은 405nm의 파장을 갖는 청색 광선(Lb1, Lb2) 및 독출 청색 광선(Lb3)을 투과시키고, 660nm의 파장을 갖는 적색 광선은 반사시킨다. 이런 식으로, 반사 투과 필름(104)은 파장 선택성을 갖는다.
반사 투과 필름(104)에는 위치 안내자 역할을 하는 안내 홈이 제공된다. 안내 홈은 트랙킹 서보(tracking servo) 및 포커스 서보에 사용된다. 구체적으로, 일반적인 기록가능형 블루-레이 디스크(BD-R)의 그것과 유사한 랜드 및 홈에 의해 나선형 트랙이 형성된다. 트랙 상의 소정의 연속적인 기록 유닛에 일련의 어드레스가 할당된다. 정보가 기록되거나 판독되는 트랙이 어드레스될 수 있다.
기록층(101)과 기판(102) 사이의 경계면에서 반사 투과 필름(104)에는 안내 홈 대신에 피트(pit)가 형성될 수도 있다. 대안적으로, 안내 홈과 피트가 조합될 수도 있다. 요약하면, 어드레스는 광선을 사용하여 인식될 수 있다.
기판(102)측으로부터 반사 투과 필름(104)으로 적색 광선(Lr1)이 방출되는 경우, 필름은 광선을 기판(102) 쪽으로 반사시킨다. 반사된 광선은 이하에서 반사된 적색 광선(Lr2)으로 지칭된다.
반사된 적색 광선(Lr2)은, 대물 렌즈(OL1)에 의해 집광되는 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)을 예를 들어 광 디스크 드라이브 내의 타겟 트랙에 포커싱하기 위해, 소정의 대물 렌즈(OL1)의 위치 제어(즉, 초점 제어 및 트랙킹 제어)를 위해 사용되는 것으로 가정된다. 타겟 트랙은 타겟 안내 위치에 일치하며, 이하에서 타겟 트랙으로 지칭될 것이다.
이하의 설명에서, 기판(102)과 대면하는 광 디스크(100)의 표면은 안내면(100A)으로 지칭되고, 기판(103)과 대면하는 디스크(100)의 표면은 기록 광-조사면(100B)으로 지칭된다.
실제로, 광 디스크(100)에 정보가 기록될 때, 적색 광선(Lr1)은 도5b에 도시하듯이 그 위치가 제어되는 대물 렌즈(OL1)에 의해 집광된다. 광선은 반사 투과 필름(104) 상의 타겟 트랙에 포커싱된다.
청색 광선(Lb1)은 그 광축(Lx)을 적색 광선(Lr1)과 공유하며, 대물 렌즈(OL1)에 의해 집광된다. 청색 광선(Lb1)은 기판(102) 및 반사 투과 필름(104)을 관통하며, 기록층(101) 내의 소정 트랙의 뒤쪽(즉, 기판(102)쪽)에 대응하는 위치에 포커싱된다. 이때, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 대물 렌즈(OL1)에 대해 공통 광축(Lx) 상에서 초점(Fr)으로부터 멀리 위치한다.
청색 광선(Lb1)과 광축(Lx)을 공유하고 청색 광선(Lb1)과 동일한 파장을 갖는 청색 광선(Lb2)은 대물 렌즈(OL1)와 동일한 광학 특징을 갖는 대물 렌즈(OL2)에 의해 청색 광선(Lb1)의 반대쪽(즉, 기판(103)측)에서 집광되어 방출된다. 이때, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)은 대물 렌즈(OL2)의 위치 제어에 의해 청색 광선(Lb1) 의 초점(Fb1)과 일치된다.
그 결과, 광 디스크(100)에서, 기록층(101) 내의 타겟 트랙의 뒤쪽에 대응하는 초점(Fb1, Fb2)의 위치에 비교적 작은 간섭 패턴인 기록 마크(RM)가 기록된다.
이때, 그 각각이 수렴 광선인 청색 광선(Lb1, Lb2)은 기록층(101) 내에서 중첩된다. 세기가 소정 값을 초과하는 부분에는 정상파가 생성된다. 그 결과, 기록 마크(RM)가 형성된다. 따라서, 전체적으로, 기록 마크(RM)는 도2a에 도시하듯이 두 개의 원추를 그 바닥에서 함께 접합하여 얻어지는 형태를 취한다. 마크의 중심부(즉, 원추의 접합된 바닥)는 약간 교축된다.
RMr을 기록 마크(RM)의 중심 교축된 부분의 직경이라고 하면, 이 직경(RMr)은 하기 식(1)로부터 구해진다.
Figure 112007066272767-PAT00001
여기에서 λ(m)는 청색 광선(Lb1, Lb2)의 파장이고 NA는 대물 렌즈(OL1, OL2)의 개구수이다.
RMh를 기록 마크(RM)의 높이라고 하면, 이 높이(RMr)는 하기 식(2)로부터 구해진다.
Figure 112007066272767-PAT00002
여기에서 n은 대물 렌즈(OL1, OL2)의 굴절율이다.
예를 들어, 파장(λ)은 405nm, 개구수(NA)는 0.5, 굴절율(n)은 1.5라고 가정한다. 식(1)로부터, 직경(RMr)은 0.97㎛인 것으로 구해진다. 식(2)로부터, 높이(RMh)는 9.72㎛인 것으로 구해진다.
또한, 광 디스크(100)는 기록층(101)의 두께(t1)(=0.3mm)가 기록 마크(RM)의 높이(RMh)보다 충분히 크도록 설계된다. 기록 마크(RM)는 기록층(101) 내의 반사 투과 필름(104)으로부터의 거리(이하 깊이로 지칭함)가 다른 값으로 변환되는 동안 광 디스크(100)에 기록된다. 따라서, 도2b에 도시하듯이, 복수의 마크 기록층이 광 디스크(100)의 두께 방향으로 적층된다. 즉, 다층 기록이 이루어질 수 있다.
이 경우, 기록 마크(RM)의 깊이는 광 디스크(100)의 기록층(101) 내에서 청색 광선(Lb1, Lb2)의 초점(Fb1, Fb2) 깊이를 조정함으로써 변경된다. 예를 들어, 기록 마크(RM) 사이의 간섭을 고려하여 인접한 마크 기록층 사이의 간격(p3)이 약 15㎛로 설정되면, 기록층(101) 내에 약 20개의 마크 기록층이 형성될 수 있다. 간격(p3)은 기록 마크(RM) 사이의 간섭을 고려하여 약 15㎛ 이외의 다양한 값으로 설정될 수도 있다.
한편, 광 디스크(100)로부터 정보를 판독할 때, 대물 렌즈(OL1)의 위치는 정보를 기록할 때와 마찬가지로 대물 렌즈(OL1)에 의해 집광되는 적색 광선(Lr1)이 반사 투과 필름(104)의 타겟 트랙에 포커싱되도록 제어된다.
또한, 광 디스크(100)는 동일 대물 렌즈(OL1)를 거쳐서 기판(102) 및 반사 투과 필름(104)을 통과한 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 기록층(101) 내의 타겟 트랙의 뒤쪽에 대응하고 타겟 깊이를 부여하는 위치에 포커싱되도록 설계된다. 이는 타겟 기록 위치에 대응하고, 이후 타겟 마크 위치로서 지칭된다.
이때, 초점(Fb1)의 위치에 기록된 기록 마크(RM)는 홀로그램의 속성으로 인해 타겟 마크 위치에 기록된 기록 마크(RM)로부터 독출 청색 광선(Lb3)을 방출한다. 이 독출 광선(Lb3)은 광학 특징에 있어서 기록 마크(RM)의 기록 중에 방출되는 청색 광선(Lb2)과 동등하다. 독출 광선(Lb3)은 청색 광선(Lb2)과 동일한 방향으로 이동하는 바, 즉 기록층(101) 내부로부터 기판(102)을 향해서 발산하면서 이동한다.
이런 식으로, 광 디스크(100)는, 정보가 기록될 때, 기록 마크(RM)가 위치 제어를 위한 적색 광선(Lr1)의 사용 및 정보 기록을 위한 청색 광선(Lb1, Lb2)의 사용으로 인해 기록층(101) 내에서 초점(Fb1, Fb2)이 중첩되는 위치에, 즉 반사 투과 필름(104)에서 타겟 트랙의 뒤쪽에 있고 타겟 깊이를 부여하는 타겟 마크 위치에 정보로서 형성되도록 설계된다.
또한, 광 디스크(100)는, 미리기록된 정보가 독출될 때, 독출 청색 광선(Lb3)이 위치 제어를 위한 적색 광선(Lr1)의 사용 및 정보 기록을 위한 청색 광선(Lb1)의 사용으로 인해 초점(Fb1)의 위치, 즉 타겟 마크 위치에 기록된 기록 마크(RM)로부터 방출되도록 설계된다.
(1-2) 광 디스크 드라이브의 구조
다음으로, 전술한 광 디스크(100)에 대응하는 광 디스크 드라이브(20)에 대해 기술한다. 도6에 도시하듯이, 광 디스크 드라이브(20)는 그 전체 부분을 제어하는 콘트롤러(21)를 갖는다.
콘트롤러(21)는 그 주요 구성요소로서 CPU(중앙처리장치)(도시되지 않음)를 갖는다. 콘트롤러는 OS(운영체제) 및 정보-기록 프로그램과 같은 각종 프로그램을 ROM(read only memory)(도시되지 않음)으로부터 읽어들이고, OS 및 프로그램을 RAM(random access memory)(도시되지 않음)에 확장시킴으로써, 정보 기록과 같은 각종 처리를 수행한다.
예를 들어, 광 디스크(100)가 로딩될 때, 및 정보 기록을 위한 지령, 판독에 대한 정보, 및 기록 어드레스 정보가 외부 기기(도시되지 않음)로부터 수용될 때, 콘트롤러(21)는 구동 지령 및 기록 어드레스 정보를 드라이브 콘트롤러(22)에 공급하고, 판독에 대한 정보를 신호 처리기(23)에 공급한다. 기록 어드레스 정보는 광 디스크(100)의 기록층(101)에 할당된 어드레스 중에서, 기록 정보가 기록되어야 하는 어드레스를 나타내는 정보이다.
드라이브 콘트롤러(22)는 콘트롤러(21)와 마찬가지로 그 주요 구성요소로서 CPU(도시되지 않음)를 갖는다. 드라이브 콘트롤러(22)는 트랙킹 제어 프로그램과 같은 각종 프로그램을 ROM(도시되지 않음)으로부터 읽어들이고 판독하고, 이 프로그램을 RAM(도시되지 않음)에 확장시킴으로써, 트랙킹 제어와 같은 각종 처리를 수행한다.
드라이브 콘트롤러(22)는 스핀들 모터(24)를 구동 지령에 따라 제어가능하게 구동시키고, 광 디스크(100)를 소정의 회전 속도로 회전시킨다. 드라이브 콘트롤러(22)는 또한 스레드 모터(thread motor)(25)를 제어가능하게 구동시켜 광 픽업(26)을 기록 어드레스 정보에 의해 지시되는 위치로 이동 샤프트(25A, 25B)를 따 라서 및 디스크(100)의 반경방향으로(즉, 내측 또는 외측으로) 이동시킨다.
신호 처리기(23)는 공급되는 기록 정보를 소정의 부호화 또는 변조와 같은 다양한 방식으로 처리하여, 광 픽업(26)에 공급되는 기록 신호를 생성한다.
도7에 도시하듯이, 광 픽업(26)은 거의 U형상의 측면을 갖는다. 픽업은 도5b에 도시하듯이 양쪽에서 광선을 포커싱시킬 수 있으며 광선이 광 디스크(100)를 향하게 할 수 있다.
드라이브 콘트롤러(22)(도6)의 제어 하에, 광 픽업(26)은 초점 제어 및 트랙킹 제어를 제공함으로써, 광선 조사 위치를 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 기록 어드레스 정보에 의해 지시된 트랙(이하 타겟 트랙으로 지칭)에 정렬시킨다. 신호 처리기(23)로부터의 기록 신호에 대응하는 기록 마크(RM)는 상세히 후술하는 방식으로 기록된다.
정보 판독 지령 및 기록 정보에 대한 어드레스를 나타내는 판독 어드레스 정보가 예를 들어 외부 기기로부터 수신되면, 콘트롤러(21)는 드라이브 콘트롤러(22)에 구동 지령을 내리고 신호 처리기(23)에 판독 지령을 내린다.
드라이브 콘트롤러(22)는 정보가 기록될 때와 마찬가지로 스핀들 모터(24)를 제어가능하게 구동시켜 광 디스크(100)를 소정 회전 속도로 회전시킨다. 드라이브 콘트롤러(22)는 또한 스레드 모터(25)를 제어가능하게 구동시켜 광 픽업(26)을 판독 어드레스 정보에 의해 지시되는 위치로 이동시킨다.
광 픽업(26)은 드라이브 콘트롤러(22)(도6)의 제어 하에 초점 제어 및 트랙킹 제어를 제공하여 광선 조사 위치를 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 판독 어 드레스 정보에 의해 지시된 트랙(즉, 타겟 트랙)에 정렬시킨다. 소정의 광량을 갖는 광선이 방출된다. 이때, 픽업(26)은 디스크(100)의 기록층(101) 내의 기록 마크(RM)로부터 발생된 독출 광선을 검출하며, 상세히 후술하는 방식으로 광량에 대응하는 검출 신호를 신호 처리기(23)에 공급한다.
신호 처리기(23)는 공급된 검출 신호를 소정의 복조 또는 복호화와 같은 다양한 방식으로 처리하여 독출 정보를 생성하며 이 독출 정보는 콘트롤러(21)에 공급된다. 대응하여, 콘트롤러(21)는 독출 정보를 외부 기기(도시되지 않음)에 송신한다.
이런 식으로, 광 디스크 드라이브(20)에서, 광 픽업(26)은 광 디스크(100)의 기록층(101)의 타겟 트랙에 정보를 기록하거나 타겟 트랙으로부터 정보를 판독하도록 콘트롤러(21)에 의해 제어된다.
(1-3) 광 픽업의 구조
다음으로 광 픽업(26)의 구조를 설명한다. 도8에 개략 도시하듯이, 광 픽업(26)은 다수의 광학 부품으로 구성되며, 안내면 위치-제어 광학 서브시스템(30), 안내면 정보 광학 서브시스템(50), 및 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)으로 대략 구분된다.
(1-3-1) 안내면 적색 광선 광학 서브시스템의 구조
안내면 위치-제어 광학 서브시스템(30)은 광 디스크(100)의 안내면(100A)에 적색 광선(Lr1)을 방출하고, 광 디스크(100)로부터 적색 광선(Lr1)의 반사물인 반사된 적색 광선(Lr2)을 수용한다.
도9에서, 안내면 위치-제어 광학 서브시스템(30)은 약 660nm의 파장을 갖는 적색 레이저광을 방출할 수 있는 레이저 다이오드(31)를 갖는다. 실제로, 레이저 다이오드(31)는 콘트롤러(21)(도6)의 제어 하에 소정 광량의 적색 광선(Lr1)을 방출한다. 적색 광선(Lr1)은 발산 광으로 만들어진다. 방출된 적색 광선은 격자(GRT)에 의해 하나의 주 광선과 두 개의 부 광선(subbeam)을 포함하는 세 개의 광선으로 분할되며, 이후 시준 렌즈(32)를 통과한다.
적색 광선(Lr1)은 격자(GRT)에 의해 분할된다. 이때, 주 광선의 광량은 비교적 크다. 두 개의 부 광선의 광량은 거의 동일하다. 도시의 편의상, 부 광선은 도면에서 생략하였으며, 주 광선만 도시하였다.
시준 렌즈(32)는 적색 광선(Lr1)을 발산 광으로부터 시준 광으로 변환시키며, 적색 광선이 슬릿(33)을 통해서 비편광 빔 스플리터(34)에 진입하게 한다. 스플리터(34)는 적색 광선(Lr1)의 약 50%를 투과시키는 반사 투과 표면(34A)을 갖는다. 광선은 이후 보정 렌즈(35)로 이동된다. 보정 렌즈(35, 36)는 적색 광선(Lr1)을 일단 발산시키고 이를 수렴시킨다. 이후, 광선은 이색(二色: dichroic) 프리즘(37)으로 이동된다.
이색 프리즘(37)의 반사 투과 표면(37S)은 파장 선택성을 갖는다. 즉, 투과율 및 반사율은 입사 광선의 파장에 의해 변경된다. 반사 투과 표면(37S)은 입사 적색 광선의 약 100%를 투과시키고, 입사 청색 광선의 약 100%를 반사시킨다. 따라서, 이색 프리즘(37)의 반사 투과 표면(37S)은 적색 광선(Lr1)을 투과시키며, 적색 광선을 대물 렌즈(38)로 이동시킨다.
대물 렌즈(38)는 적색 광선(Lr1)을 집광하여 이를 광 디스크(100)의 안내면(100A)쪽으로 향하게 한다. 세 개의 광선(부 광선)을 포함하는 적색 광선(Lr1)은 기판(102)을 통해서 투과되고, 각각의 투과 필름(104)에 의해 반사되어, 반사된 적색 광선(Lr2)을 형성하며, 이 반사된 적색 광선은 도5b에 대응하는 도10에 도시하듯이 적색 광선(Lr1)과 반대 방향으로 이동한다.
대물 렌즈(38)는 청색 광선(Lb1)에 대해 최적하게 설계된다. 적색 광선(Lr1)에 대해, 대물 렌즈(38)는 슬릿(33) 및 보정 렌즈(35, 36)까지의 광학 거리와 기타 관계로 인해 0.41의 개구수(NA)를 갖는 집광 렌즈로서 작용한다.
이후, 반사된 적색 광선(Lr2)(도9)은 대물 렌즈(38), 이색 프리즘(37), 및 보정 렌즈(36, 35)를 차례로 투과하며, 시준 광으로 변환된다. 이 광은 이후 비편광 빔 스플리터(34)로 이동된다.
비편광 빔 스플리터(34)는 반사된 적색 광선(Lr2)의 약 50%를 거울(40)로 반사한다. 거울(40)은 다시 적색 광선(Lr2)을 집광 렌즈(41)로 반사한다.
집광 렌즈(41)는 반사된 적색 광선(Lr2)을 수렴하고, 이 광선에 원통형 렌즈(42)에 의해 비점수차를 부여한다. 반사된 적색 광선(Lr2)은 광검출기(43)를 때리게 된다.
광 디스크 드라이브(20)에서, 광 디스크(100)는 회전할 때 요동할 가능성이 있다. 따라서, 안내면 위치-제어 광학 서브시스템(30)에 대한 타겟 트랙의 위치가 변경될 가능성이 있다.
안내면 위치-제어 광학 서브시스템(30)에서의 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)(도 10)이 타겟 트랙을 따르도록 하기 위해서는, 초점(Fr)을 포커싱 방향으로(즉, 광 디스크(100)에 대해 근접 또는 이격 방향으로) 및 트랙킹 방향으로(즉, 디스크(100)의 내측 또는 외측으로) 이동시킬 필요가 있을 수 있다.
따라서, 대물 렌즈(38)는 2축 액추에이터(38A)에 의해 두 축 방향으로, 즉 포커싱 방향 및 트랙킹 방향으로 구동될 수 있다.
안내면 위치-제어 광학 서브시스템(30)(도9)에서, 다양한 광학 부품의 광학 위치는, 적색 광선(Lr1)이 대물 렌즈(38)에 의해 집광되어 광 디스크(100)의 반사 투과 필름(104)을 향할 때 드라이브가 초점이 맞는 상태가, 반사된 적색 광선(Lr2)이 집광 렌즈(41)에 의해 집광되어 광검출기(43)를 향할 때 드라이브가 초점이 맞는 상태에 반영되도록 조정된다.
도11에 도시하듯이, 반사된 적색 광선(Lr2)이 조사되는 광검출기(43)의 표면은 격자 모양으로 배열되는 네 개의 분할된 검출 영역(43A, 43B, 43C, 43D)을 갖는다. 화살표 a1로 지시되는 방향(도면에서 수직 방향)은 적색 광선(Lr1)이 반사 투과 필름(104)(도10)을 때리게 될 때의 트랙의 운동 방향에 대응한다.
광검출기(43)는 반사된 적색 광선(Lr2)의 주 광선 부분을 검출 영역(43A, 43B, 43C, 43D)에 의해 검출하고, 검출된 광량에 대응하는 검출 신호(SDAr, SDBr, SDCr, SDDr)를 생성하며, 이들 신호를 신호 처리기(23)(도6)에 송신한다.
마찬가지로, 광검출기(43)는 반사된 적색 광선(Lr2)의 부 광선 부분을 검출 영역(43E, 43F, 43G, 43H) 및 검출 영역(43J, 43K, 43L, 43M)에 의해 검출하고, 검출된 광량에 대응하는 검출 신호(SDEr, SDFr, SDGr, SDHr) 및 검출 신호(SDJr, SDKr, SDLr, SDMr)를 생성하며, 이들 신호를 신호 처리기(23)(도6)에 송신한다.
신호 처리기(23)는 소위 비점수차법에 의해 초점 제어를 제공한다. 처리기는 하기 식(3)에 따라 초점 오차(focus error) 신호(SFEr)를 생성하며, 이 신호를 드라이브 콘트롤러(22)에 공급한다.
Figure 112007066272767-PAT00003
초점 오차 신호(SFEr)는 적색 광선(Lr1)의 주 광선의 초점(Fr)과 광 디스크(100)의 반사 투과 필름(104)의 위치 사이의 편위량을 나타낸다.
마찬가지로, 신호 처리기(23)는 하기 식(4) 및 (5)에 따라서 부 광선에 기인하는 초점 오차 신호(SFEra, SFErb)를 산출하고, 이들 신호를 드라이브 콘트롤러(22)에 공급한다.
Figure 112007066272767-PAT00004
Figure 112007066272767-PAT00005
초점 오차 신호(SFEra, SFErb)는 광 디스크(100)의 반경방향(내측에서 외측으로 및 그 반대) 경사가 상세히 후술하는 방식으로 검출될 때 사용된다.
신호 처리기(23)는 소위 푸시-풀(push-pull) 방법에 의한 트랙킹 제어를 제공한다. 처리기는 하기 식(6)에 따라 트랙킹 오차 신호(STEr)를 산출하고 이 신호를 드라이브 콘트롤러(22)에 공급한다.
Figure 112007066272767-PAT00006
이 트랙킹 오차 신호(STEr)는 적색 광선(Lr1)의 주 광선의 초점(Fr)과 광 디스크(100)의 반사 투과 필름(104)에서의 타겟 트랙의 위치 사이의 편위량을 나타낸다.
드라이브 콘트롤러(22)는 초점 오차 신호(SFEr)에 기초하여 초점 구동 신호(SFDr)를 생성하고, 이 구동 신호(SFDr)를 2축 액추에이터(38A)에 공급하여 적색 광선(Lr1)의 주 광선이 광 디스크(100)의 반사 투과 필름(104)에 정렬되도록 대물 렌즈(38)의 피드백 제어(즉, 초점 제어)를 제공한다.
드라이브 콘트롤러(22)는 또한 트랙킹 오차 신호(SFEr)에 기초하여 트랙킹 구동 신호(STDr)를 생성하고, 이 구동 신호(STDr)를 2축 액추에이터(38A)에 공급하여 적색 광선(Lr1)의 주 광선이 광 디스크(100)의 반사 투과 필름(104)의 타겟 트랙에 포커싱되도록 대물 렌즈(38)의 피드백 제어(즉, 트랙킹 제어)를 제공한다.
이런 식으로, 안내면 위치-제어 광학 서브시스템(30)은 적색 광선(Lr1)을 광 디스크(100)의 반사 투과 필름(104)으로 향하게 하고 반사광, 즉 적색 광선(Lr2)의 수광 결과를 신호 처리기(23)에 공급하도록 설계된다. 대응하여, 드라이브 콘트롤러(22)는 적색 광선(Lr1)의 주 광선이 반사 투과 필름(104)의 타겟 트랙에 포커싱되도록 대물 렌즈(38)의 초점 제어 및 트랙킹 제어를 제공한다.
(1-3-2) 안내면 청색 광선 광학 서브시스템의 구조
안내면 정보 광학 서브시스템(50)은 청색 광선(Lb1)을 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로 향하게 하고 디스크(100)로부터 유입된 청색 광선(Lb2)을 수광하거나 청색 광선(Lb3)을 독출하도록 설계된다.
(1-3-2-1) 청색 광선 조사
도12에서, 안내면 정보 광학 서브시스템(50)의 레이저 다이오드(51)는 약 405nm의 파장을 갖는 청색 레이저광을 방출할 수 있다. 실제로, 레이저 다이오드(51)는 콘트롤러(21)(도6)의 제어 하에 발산 광인 청색 광선을 방출할 수 있다. 이 광선은 시준 렌즈(52)에 진입된다. 시준 렌즈(52)는 청색 광선을 발산 광으로부터 시준 광으로 변환시키며, 이를 1/2파장 플레이트(53)로 이동시킨다.
이때, 청색 광선(Lb0)의 편광 방향은 1/2파장 플레이트(53)에 의해 소정 각도에 걸쳐서 회전되며, 세기 분포는 비점수차 프리즘(54)에 의해 공유된다. 이후, 광선은 편광 빔 스플리터(55)의 표면(55A)을 때리게 된다.
편광 빔 스플리터(55)의 반사 투과 표면(55S)은 빔의 편광의 상이한 방향에 따라서 광선의 상이한 비율을 반사 또는 투과시킨다. 예를 들어, 반사 투과 표면(55S)은 p-편광된 광선의 약 50%를 반사시키고 나머지 50%는 투과시킨다. 표면(55S)은 s-편광된 광선의 약 100%를 투과시킨다.
실제로, 편광 빔 스플리터(55)의 반사 투과 표면(55S)은 p-편광된 청색 광선(Lb0)의 약 50%를 반사시킨다. 반사된 광선은 표면(55B)으로부터 1/4파장 플레이트(56)로 이동된다. 나머지 50%는 투과되어 표면(55D)으로부터 셔터(71)로 이동된다. 이하 설명에서, 반사 투과 표면(55S)에 의해 반사된 청색 광선은 청색 광선(Lb1)으로 지칭되고, 반사 투과 표면(55S)을 투과한 청색 광선은 청색 광선(Lb2)으로 지칭된다.
1/4파장 플레이트(56)는 청색 광선(Lb1)을 선형 편광으로부터 원형 편광으로 변환시키고, 이 광선을 가동 거울(movable mirror)(57)로 향하게 한다. 가동 거울(57)에 의해 반사된 청색 광선(Lb1)은 원형 편광에서 선형 편광으로 변환되고, 다시 편광 빔 스플리터(55)의 표면(55B)으로 이동된다.
이때, 청색 광선(Lb1)은 예를 들어 1/4파장 플레이트(56)에 의해 p-편광으로부터 좌측 원형 편광으로 변환된다. 광선이 가동 거울(57)에 의해 반사될 때, 광선은 좌측 원형 편광으로부터 우측 원형 편광으로 변환되고, 이후 다시 1/4파장 플레이트(56)에 의해 우측 원형 편광으로부터 s-편광으로 변환된다. 즉, 청색 광선(Lb1)의 편광 방향은 광선이 표면(55B)으로부터 나올 때와 광선이 가동 거울(57)에 의해 반사된 후 표면(55B)에 진입할 때 사이에 상이하다.
편광 빔 스플리터(55)의 반사 투과 표면(55S)은 표면(55B)으로부터 진입한 청색 광선(Lb1)의 편광(s-편광) 방향에 따라 청색 광선(Lb1)을 그대로 투과시킨다. 광선은 이후 표면(55c)으로부터 편광 빔 스플리터(58)로 이동된다.
그 결과, 안내면 정보 광학 서브시스템(50)은 편광 빔 스플리터(55), 1/4파장 플레이트(56), 및 가동 거울(57)에 의해 청색 광선(Lb1)의 광로 길이를 연장시킨다.
편광 빔 스플리터(58)의 반사 투과 표면(55S)은 예를 들어, p-편광된 광선의 약 100%를 반사하고 s-편광된 광선의 약 100%를 투과시키도록 설계된다. 실제로, 스플리터(58)의 반사 투과 표면(58S)은 청색 광선(Lb1)을 그대로 투과시킨다. 광선은 이후 1/4파장 플레이트(59)에 의해 선형 편광(s-편광)으로부터 원형 편광(우측 원형 편광)으로 변환되어 릴레이 렌즈(60)로 이동된다.
릴레이 렌즈(60)는 청색 광선(Lb1)을 가동 렌즈(61)에 의해 시준 광으로부터 수렴 광으로 변환시킨다. 청색 광선(Lb1)은 수렴 이후 발산 광이 된다. 청색 광선(Lb1)은 다시 고정(fixed) 렌즈(62)에 의해 수렴 광으로 변환되고, 이색 프리즘(37)으로 이동된다.
가동 렌즈(61)는 액추에이터(61A)에 의해 청색 광선(Lb1)의 광축 방향으로 이동한다. 실제로, 릴레이 렌즈(60)는 콘트롤러(21)(도6)의 제어 하에 액추에이터(61A)에 의해 가동 렌즈(61)를 이동시키며, 따라서 고정 렌즈(62)로부터 나오는 청색 광선(Lb1)의 수렴 상태를 변경시킬 수 있다.
이색 프리즘(37)은 청색 광선(Lb1)을 청색 광선(Lb1)의 파장에 따라 반사 투과 표면(37S)에 의해 반사시키며, 이 광선을 대물 렌즈(38)로 이동시킨다. 청색 광선(Lb1)이 반사 투과 표면(37S)에 의해 반사되면, 원형 편광에서의 편광 방향은 예를 들어 우측 원형 편광에서 좌측 원형 편광으로 역전된다.
대물 렌즈(38)는 청색 광선(Lb1)을 집광하여 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로 이동시킨다. 청색 광선(Lb1)에 대해, 대물 렌즈(38)는 릴레이 렌즈(60)까지의 광학 거리 및 기타 관계로 인해 0.5의 개구수(NA)를 갖는 집광 렌즈로서 작용한다.
이때, 도10에 도시하듯이, 청색 광선(Lb1)은 기판(102) 및 반사 투과 필름(104)을 통해서 투과되고, 기록층(101) 내에 포커싱된다. 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1) 위치는, 광선이 릴레이 렌즈(60)의 고정 렌즈(62)로부터 빠져나올 때 추정되는 수렴의 상태에 의해 결정된다. 즉, 초점(Fb1)은 가동 렌즈(61)의 위치에 따 라 기록층(101) 내에서 안내면(100A)을 향해서 또는 기록광-조사면(100B)을 향해서 이동된다.
특히, 안내면 정보 광학 서브시스템(50)은 가동 렌즈(61)가 이동한 거리와 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 이동한 거리 사이에 실질적으로 비례적인 관계가 유지되도록 설계된다. 예를 들어, 가동 렌즈(61)가 1mm 거리를 이동하면, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 30㎛ 이동한다.
실제로, 안내면 정보 광학 서브시스템(50)에서는, 가동 렌즈(61)의 위치가 콘트롤러(21)(도6)에 의해 제어되며, 그로인해 광 디스크(100)의 기록층(101) 내에서 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)(도10)의 깊이(d1)(즉, 반사 투과 필름(104)으로부터의 거리)가 조정된다.
초점(Fb1)으로 수렴된 후, 청색 광선(Lb1)은 발산 광이 되며, 기록층(101) 및 기판(103)을 통해서 투과된다. 이 광선은 기록광-조사면(100B)을 빠져나와서 상세히 후술하는 방식으로 대물 렌즈(79)로 이동된다.
이런 식으로, 안내면 정보 광학 서브시스템(50)은 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로부터 청색 광선(Lb1)을 방출한다. 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 기록층(101) 내에 위치한다. 초점(Fb1)의 깊이(d1)는 릴레이 렌즈(60) 내에서의 가동 렌즈(61) 위치에 따라서 조정된다.
(1-3-2-2) 청색 광선의 수광
광 디스크(100)는 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)의 대물 렌즈(79)로부터 기록광-조사면(100B)을 향하는 청색 광선(Lb2)을 투과시킨다. 이 광선은 상세 히 후술하는 방식으로 안내면(100A)으로부터 발산 광으로 빠져나가게 된다. 청색 광선(Lb2)은 원형 편광, 즉 우측 원형 편광된다.
이때, 안내면 정보 광학 서브시스템(50)에서는, 도13에 도시하듯이, 청색 광선(Lb2)이 대물 렌즈(38)에 의해 다소 수렴된 후 이색 프리즘(37)에 의해 반사된다. 이 광선은 이후 릴레이 렌즈(60)로 이동된다. 청색 광선(Lb2)이 반사 투과 표면(37S)에 의해 반사될 때, 원형 편광의 편광 방향이 역전된다. 예를 들면, 편광 방향이 우측 원형 편광에서 좌측 원형 편광으로 변환된다.
이어서, 청색 광선(Lb2)은 릴레이 렌즈(60)의 고정 렌즈(62) 및 가동 렌즈(61)에 의해 시준 광으로 변환된다. 이 광선은 이후 1/4파장 플레이트(59)에 의해 원형 편광(좌측 원형 편광)으로부터 선형 편광(p-편광)으로 변환된 후 편광 빔 스플리터(58)로 이동된다.
편광 빔 스플리터(58)는 청색 광선(Lb2)의 편광 방향에 따라 청색 광선(Lb2)을 반사시키며, 이 광선을 집광 렌즈(63)로 이동시킨다. 집광 렌즈(63)는 청색 광선(Lb2)을 집광하여 광검출기(64)로 이동시킨다.
안내면 정보 광학 서브시스템(50) 내의 광학 부품은 청색 광선(Lb2)이 광검출기(64)에 포커싱되도록 배열된다.
광검출기(64)는 청색 광선(Lb2)의 광량을 검출하며, 검출된 광량에 따라 독출 검출 신호(SDp)를 생성하고, 이 신호를 신호 처리기(23)(도6)에 공급한다.
이때 광검출기(64)에서 청색 광선(Lb2)의 광량에 따라 생성되는 독출 검출 신호(SDp)는 관련이 전혀 없다. 따라서, 독출 검출 신호(SDp)가 신호 처리기에 공 급되어도 신호 처리기(23)는 신호 처리를 전혀 수행하지 않게 된다.
한편, 광 디스크(100)의 기록층(101)에 기록 마크(RM)가 기록되는 경우, 전술했듯이 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 기록 마크(RM)에 포커싱되면, 홀로그램의 속성으로 인해 기록 마크(RM)로부터 독출 청색 광선(Lb3)이 발생된다.
홀로그램의 원리로 인해, 기록 마크(RM)가 기록되면, 독출 청색 광선(Lb3)은 청색 광선(Lb1) 이외의 방출된 광선, 즉 청색 광선(Lb2)을 재생한다. 따라서, 독출 청색 광선(Lb3)은 안내면 정보 광학 서브시스템(50)에서 청색 광선(Lb2)과 동일한 광로를 취한다. 최종적으로, 광선은 광검출기(64) 내로 이동한다.
안내면 정보 광학 서브시스템(50) 내의 광학 부품은 전술했듯이 광검출기(64)에 청색 광선(Lb2)이 포커싱되도록 배열된다. 따라서, 독출 청색 광선(Lb3)은 청색 광선(Lb2)과 동일한 방식으로 광검출기(64)에 포커싱된다.
광검출기(64)는 청색 광선(Lb3)의 광량을 검출하며, 검출된 광량에 따라서 독출 검출 신호(SDp)를 생성하고, 이 신호를 신호 처리기(23)(도6)에 공급한다.
이 경우, 독출 검출 신호(SDp)는 광 디스크(100)에 기록된 정보를 나타낸다. 따라서, 신호 처리기(23)는 독출 검출 신호(SDp)를 소정 방식으로 처리(예를 들면, 복조 또는 복호화)함으로써 독출 정보를 생성하며, 독출 정보를 콘트롤러(21)에 공급한다.
이런 식으로, 안내면 정보 광학 서브시스템(50)은 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로부터 대물 렌즈(38)에 입사되는 청색 광선(Lb2) 또는 독출 청색 광선(Lb3)을 수광한다. 수광 결과는 신호 처리기(23)에 공급된다.
(1-3-3) 기록광-조사면 광학 서브시스템의 구조
기록광-조사면 광학 서브시스템(70)(도8)은 광 디스크(100)의 기록광-조사면(100B)에 청색 광선(Lb2)을 방출하고 안내면 정보 광학 서브시스템(50)으로부터 방출된 후 광 디스크(100)를 통해서 투과된 청색 광선(Lb1)을 수광하도록 설계된다.
(1-3-3-1) 청색 광선 조사
도13을 참조하면, 안내면 정보 광학 서브시스템(50)에서, 편광 빔 스플리터(55)의 반사 투과 표면(55S)은 p-편광된 청색 광선(Lb0)의 약 50%를 투과시키고, 투과된 광선을 청색 광선(Lb2)으로서 전술했듯이 표면(55D)으로부터 셔터(71) 내로 이동시킨다.
셔터(71)는 콘트롤러(21)(도6)의 제어 하에 청색 광선(Lb2)을 차단하거나 투과시킨다. 셔터가 청색 광선(Lb2)을 투과시키는 경우, 광선은 편광 빔 스플리터(72)로 이동시킨다.
예를 들어, 청색 광선(Lb2)을 차단하는 차단판을 기계적으로 이동시킴으로써 청색 광선(Lb2)을 차단 또는 투과시키기 위한 기계적 셔터, 또는 액정 패널에 인가되는 전압을 변경시킴으로써 청색 광선(Lb2)을 차단 또는 투과시키기 위한 액정 셔터가 상기 셔터(71)로서 사용될 수 있다.
편광 빔 스플리터(72)는 그 반사 투과 표면(72S)이 예를 들어 p-편광된 광선의 약 100%를 투과시키고 s-편광된 광선의 약 100%를 반사시키도록 설계된다. 실제로, 편광 빔 스플리터(72)는 p-편광된 청색 광선(Lb2)을 그대로 투과시키고, 이 는 거울(73)에 의해 반사된다. 이후, 광선은 1/4파장 플레이트(74)에 의해 선형 편광(p-편광)으로부터 원형 편광으로 변환되고, 릴레이 렌즈(75)로 이동된다.
릴레이 렌즈(75)는 구조상 릴레이 렌즈(60)와 유사하며, 가동 렌즈(61), 액추에이터(61A), 및 고정 렌즈(62)에 각각 대응하는 가동 렌즈(76), 액추에이터(76A), 및 고정 렌즈(77)를 갖는다.
릴레이 렌즈(75)는 청색 광선(Lb2)을 가동 렌즈(76)에 의해 시준 광으로부터 수렴 광으로 변환시킨다. 수렴 이후 발산 광이 된 청색 광선(Lb2)은 다시 고정 렌즈(77)에 의해 수렴 광으로 변환되고 갈바노(galvano) 거울(78)로 이동된다.
릴레이 렌즈(75)는 릴레이 렌즈(60)와 동일하게 고정 렌즈(77)를 빠져나가는 청색 광선(Lb2)의 수렴 상태를 변경시키기 위해 가동 렌즈(76)를 콘트롤러(21)(도6)의 제어 하에 액추에이터(76A)에 의해 이동시킬 수 있다.
갈바노 거울(78)은 청색 광선(Lb2)을 반사시켜 대물 렌즈(79)로 이동시킨다. 반사되었을 때, 청색 광선(Lb2)은 원형 편광의 방향에 있어서 역전된다. 예를 들면, 광선은 좌측 원형 편광에서 우측 원형 편광으로 변환된다.
갈바노 거울(78)은 콘트롤러(21)(도6)의 제어 하에 반사면(78A)의 각도를 변경할 수 있으며, 반사면(78A)의 각도를 조정함으로써 청색 광선(Lb2)의 이동 방향을 조정할 수 있다.
대물 렌즈(79)는 2축 액추에이터(79A)와 일체로 형성된다. 대물 렌즈는 대물 렌즈(38)와 동일한 방식으로 2축 액추에이터(79A)에 의해 2축 방향으로, 즉 포커싱 방향으로(즉, 광 디스크(100)에 대해 근접 또는 이격되는 방향으로) 및 트랙 킹 방향으로(즉, 디스크(100)의 내측 또는 외측으로) 구동될 수 있다.
대물 렌즈(79)는 청색 광선(Lb2)을 집광하여 광 디스크(100)의 기록광-조사면(100B)으로 향하게 한다. 대물 렌즈(79)는 광학 특징에 있어서 대물 렌즈(38)와 유사하다. 대물 렌즈(79)는 릴레이 렌즈(75)까지의 광학 거리 또는 청색 광선(Lb2)에 대한 다른 관계로 인해 0.5의 개구수(NA)를 갖는 집광 렌즈로서 작용한다.
이때, 청색 광선(Lb2)은 도10에 도시하듯이 기판(103)을 통해서 투과되며 기록층(101) 내에 포커싱된다. 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 위치는 광선이 릴레이 렌즈(75)의 고정 렌즈(77)로부터 빠져나올 때 추정되는 수렴 상태에 의해 결정된다. 즉, 초점(Fb2)은 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 동일한 방식으로, 가동 렌즈(76)의 위치에 따라 기록층(101) 내에서 안내면(100A)을 향해서 또는 기록광-조사면(100B)을 향해서 이동된다.
특히, 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)은 안내면 정보 광학 서브시스템(50)과 동일한 방식으로, 가동 렌즈(76)가 이동한 거리와 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)이 이동한 거리 사이에 실질적으로 비례적인 관계가 유지되도록 설계된다. 예를 들어, 가동 렌즈(76)가 1mm의 거리를 이동하면, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)은 30㎛ 이동한다.
실제로, 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)에서는, 릴레이 렌즈(75) 내에서의 가동 렌즈(76)의 위치가 릴레이 렌즈(60) 내에서의 가동 렌즈(61)의 위치와 더불어 콘트롤러(21)(도6)에 의해 제어되며, 그로인해 광 디스크(100)의 기록층(101) 내에서 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)(도10)의 깊이(d2)가 조정된다.
이때, 광 디스크 드라이브(20)에서, 콘트롤러(21)(도6)가 광 디스크(100)가 요동하지 않는 것으로(즉, 이상 상태 하에 있는 것으로) 가정할 때 대물 렌즈(79)가 그 기준 위치에 있을 때 추정되는 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)은 대물 렌즈(38)가 기록층(101) 내에서 그 기준 위치에 있을 때 추정되는 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 정렬된다.
초점(Fb2)에 포커싱된 후, 청색 광선(Lb2)은 발산하면서 기록층(101), 반사 투과층(104), 및 기판(102)을 통해서 투과된다. 이후, 광선은 안내면(100A)으로부터 빠져나와서 대물 렌즈(38)로 이동된다.
기록광-조사면 광학 서브시스템(70)은, 광 디스크(100)의 기록광-조사면(100B)으로부터 청색 광선(Lb2)이 방출되어 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)이 기록층(101)에 포커싱되고 릴레이 렌즈(75) 내의 가동 렌즈(76)의 위치에 따라서 초점(Fb2)의 깊이(d2)를 조정하도록 설계된다.
(1-3-3-2) 청색 광선의 수광
안내면 정보 광학 서브시스템(50)(도12)의 대물 렌즈(38)로부터 방출된 청색 광선(Lb1)은 전술했듯이 일단 광 디스크(100)의 기록층(101) 내에서 수렴된 후 발산 광이 된다. 이 광은 이후 대물 렌즈(79)로 이동된다.
이때, 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)에서는, 청색 광선(Lb1)이 대물 렌즈(79)에 의해 다소 수렴된 후 갈바노 거울(78)에 의해 반사된다. 이 광선은 이후 릴레이 렌즈(75)로 이동된다. 반사면(78S)에서 반사될 때, 청색 광선(Lb1)은 원형 편광의 방향이 역전되는 바, 예를 들면, 좌측 원형 편광에서 우측 원형 편광으로 변환된다.
이어서, 청색 광선(Lb1)은 릴레이 렌즈(60)의 고정 렌즈(62) 및 가동 렌즈(61)에 의해 시준 광으로 변환되고, 1/4파장 플레이트(74)에 의해 원형 편광(우측 원형 편광)으로부터 선형 편광(s-편광)으로 변환된다. 이후, 광선은 거울(73)에 의해 반사되어 편광 빔 스플리터(72)로 이동된다.
편광 빔 스플리터(72)는 청색 광선(Lb1)의 편광 방향에 따라 청색 광선(Lb1)을 반사시켜 집광 렌즈(80)로 이동시킨다. 집광 렌즈(80)는 청색 광선(Lb1)을 집광하고, 이 광선에는 원통형 렌즈(81)에 의해 비점수차가 부여된다. 청색 광선(Lb1)은 광검출기(82)를 향한다.
실제로는, 그러나 광 디스크(100)가 요동할 가능성이 있다. 따라서, 안내면-제어 광학 서브시스템(30) 및 드라이브 콘트롤러(22)(도6)는 전술했듯이 대물 렌즈(38)의 초점 제어 및 트랙킹 제어를 제공한다.
이때, 대물 렌즈(38)의 이동과 동시에, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 이동된다. 따라서, 대물 렌즈(79)가 그 기준 위치에 있을 때 추정되는 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 위치로부터 편위가 발생한다.
따라서, 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)에서, 다양한 광학 부품의 광학 위치는, 기록층(101) 내에서의 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)으로부터 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 편위 량이, 청색 광선(Lb1)이 집광 렌즈(80)에 의해 집광되어 광검출기(82)를 향하는 상태에서 반영되도록 조정된다.
도14에 도시하듯이, 광검출기(82)는 광검출기(43)와 마찬가지로 청색 광선(Lb1)이 조사되는 평면에 격자 모양으로 배열되는 네 개의 분할된 검출 영역(82A, 82B, 82C, 82D)을 갖는다. 화살표 a2로 지시되는 방향(도면에서 측방향)은 청색 광선(Lb1)이 방출될 때 반사 투과 필름(104)(도10)에서의 트랙의 이동 방향에 대응한다.
광검출기(82)는 청색 광선(Lb1)의 부분을 검출 영역(82A, 82B, 82C, 82D)에 의해 검출하고, 검출된 광량에 따라 검출 신호(SDAb, SDBb, SDCb, SDDb)를 생성하며, 이들 신호를 신호 처리기(23)(도6)에 송신한다.
신호 처리기(23)는 소위 비점수차법에 의해 초점 제어를 제공한다. 처리기는 하기 식(7)에 따라 초점 오차 신호(SFEb)를 산출하며, 이 신호를 드라이브 콘트롤러(22)에 공급한다.
Figure 112007066272767-PAT00007
초점 오차 신호(SFEb)는 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2) 사이의 포커싱 방향 편위량을 나타낸다.
신호 처리기(23)는 푸시-풀 신호를 사용하여 트랙킹 제어를 제공하고, 하기 식(8)에 따라 트랙킹 오차 신호(STEb)를 산출하며, 이 신호를 드라이브 콘트롤러(22)에 공급한다.
Figure 112007066272767-PAT00008
트랙킹 오차 신호(STEb)는 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2) 사이의 트랙킹 방향 편위 량을 나타낸다.
또한, 신호 처리기(23)는 접선(tangential) 제어에 필요한 접선 오차 신호를 생성하도록 설계된다. 접선 제어는 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)을 접선 방향(즉, 트랙에 접선적인 방향) 타겟 위치로 이동시키기 위해 제공된다.
구체적으로, 신호 처리기(23)는 푸시-풀 신호를 사용하여 접선 제어를 제공하고, 하기 식(9)에 따라 접선 오차 신호(SNEb)를 산출하며, 이 신호를 드라이브 콘트롤러(22)에 공급한다.
Figure 112007066272767-PAT00009
접선 오차 신호(SNEb)는 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2) 사이의 접선 방향 편위량을 나타낸다.
대응적으로, 드라이브 콘트롤러(22)는 초점 오차 신호(SFEb)에 기초하여 초점 구동 신호(SFDb)를 생성하고, 이 구동 신호(SFDb)를 2축 액추에이터(79A)에 공급하여 대물 렌즈(79)의 초점 제어를 제공하며, 포커싱 방향으로 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)으로부터 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 편위 량을 감소시킨다.
또한, 드라이브 콘트롤러(22)는 트랙킹 오차 신호(STEb)에 기초하여 트랙킹 구동 신호(STDb)를 생성하고, 이 구동 신호(STDb)를 2축 액추에이터(79A)에 공급하여 대물 렌즈(79)의 트랙킹 제어를 제공하며, 트랙킹 방향으로 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)으로부터 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 편위 량을 감소시킨다.
또한, 드라이브 콘트롤러(22)는 접선 오차 신호(SNEb)에 기초하여 접선 구동 신호(SNDb)를 생성하고, 이 구동 신호(SNDb)를 갈바노 거울(78)에 공급하여 갈바노 거울(78)에서의 반사면(78) 각도를 조정하기 위한 접선 제어를 제공하여, 접선 방향으로 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)으로부터 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 편위 량을 감소시킨다.
이런 식으로, 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)은 광 디스크(100)의 기록광-조사면(100B)으로부터 대물 렌즈(79)에 진입하는 청색 광선(Lb1)을 수광하고 이후 수광 결과를 신호 처리기(23)에 공급하도록 설계된다. 대응적으로, 드라이브 콘트롤러(22)는 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)이 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 정렬되도록 대물 렌즈(79)의 초점 제어 및 트랙킹 제어를 제공하고 갈바노 거울(78)을 사용하여 접선 제어를 제공한다.
(1-3-4) 광로 길이의 조정
정보가 기록될 때, 광 디스크 드라이브(20)의 광 픽업(26)은 편광 빔 스플리터(55)(도12)가 청색 광선(Lb1, Lb2)을 청색 광선(Lb0)으로부터 분리시키게 한다. 청색 광선(Lb1, Lb2)은 광 디스크(100)의 기록층(101) 내에서 상호 간섭하게 된다. 따라서, 기록 마크(RM)는 기록층(101) 내에서 타겟 마크 위치에 기록된다.
청색 광선(Lb0)을 방출하는 레이저 다이오드(51)는, 기록 마크(RM)가 일반적인 홀로그램 형성 조건에 부합하여 광 디스크(100)의 기록층(101)에 홀로그램으로서 정확히 기록되도록 청색 광선(Lb0)의 응집(coherent) 길이를 홀로그램 크기(즉, 기록 마크(RM)의 높이(RMh))보다 크게 만들 필요가 있을 수 있다.
실제로, 레이저 다이오드(51)에서, 응집 길이는 일반적인 레이저 다이오드와 마찬가지로 레이저 다이오드(51)에 장착되는 공진기(도시되지 않음)의 길이와 공진기의 굴절율의 곱에 거의 일치한다. 따라서, 응집 길이는 약 100㎛ 내지 1mm인 것으로 간주된다.
한편, 광 픽업(26)에서, 청색 광선(Lb1)은 안내면 정보 광학 서브시스템(50)(도12)에서의 광로를 통과하며, 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로부터 방출된다. 청색 광선(Lb2)은 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)(도13)에서의 광로를 통과하며, 광 디스크(100)의 기록광-조사면(100B)으로부터 방출된다. 즉, 광 픽업(26)에서, 청색 광선(Lb1, Lb2)에 대한 광로는 서로 상이하며, 따라서 그 광로 길이(즉, 레이저 다이오드(51)에서 타겟 마크 위치까지의 광로 길이)는 상이하다.
또한, 광 픽업(26)에서, 광 디스크(100)의 기록층(101)에서의 타겟 마크 위치의 깊이(타겟 깊이)는 전술했듯이 릴레이 렌즈(60, 75)에서의 가동 렌즈(61, 76)의 위치를 조정함으로써 수정된다. 타겟 마크 위치의 깊이의 수정은 결국 광 픽업(26)에서의 청색 광선(Lb1, Lb2)에 대한 광로 길이를 변경시킨다.
그러나, 광 픽업(26)에 간섭 패턴이 형성되도록 하기 위해서는, 청색 광선(Lb1, Lb2)에 대한 광로 길이 사이의 차이가 일반적인 홀로그램 형성 조건으로 인해 응집 길이(즉, 약 100㎛ 내지 1mm)보다 작을 필요가 있을 것이다.
따라서, 콘트롤러(21)(도6)는 가동 거울(57)의 위치를 제어함으로써 청색 광선(Lb1)에 대한 광로 길이를 조정한다. 이 경우, 콘트롤러(21)는 릴레이 렌즈(60)에서의 가동 렌즈(61)의 위치와 타겟 마크 위치의 깊이 사이의 관계를 사용하여 가동 거울(57)을 가동 렌즈(61)의 위치에 따라 이동시킴으로써 청색 광선(Lb1)에 대 한 광로 길이를 변경한다.
그 결과, 광 픽업(26)에서, 청색 광선(Lb1, Lb2)에 대한 광로 길이들 사이의 차이는 응집 길이 미만으로 억제될 수 있다. 양호한 홀로그램으로 만들어진 기록 마크(RM)가 기록층(101) 내의 타겟 마크 위치에 기록될 수 있다.
이런 식으로, 광 디스크 드라이브(20)의 콘트롤러(21)는 가동 거울(57)의 위치를 제어하여 광 픽업(26) 내에서의 청색 광선(Lb1, Lb2)에 대한 광로 길이 사이의 차이를 응집 길이 미만으로 억제한다. 그 결과, 양호한 기록 마크(RM)가 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 타겟 마크 위치에 기록될 수 있다.
(1-4) 정보의 기록 및 판독
(1-4-1) 광 디스크에 대한 정보의 기록
광 디스크(100)에 정보를 기록하는 경우, 광 디스크 드라이브(20)의 콘트롤러(21)(도6)가 전술했듯이 외부 기기(도시되지 않음)로부터 정보 기록 지령, 기록에 대한 정보, 및 기록 어드레스 정보를 수신할 때, 콘트롤러는 드라이브 콘트롤러(22)에 구동 지령 및 기록 어드레스 정보를 공급하고 신호 처리기(23)에 기록 정보를 공급한다.
이때, 드라이브 콘트롤러(22)는 광 픽업(26)의 안내면 위치-제어 광학 서브시스템(30)(도9)에 의해 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로부터 적색 광선(Lr1)을 방출하며, 광선(Lr1)의 반사물인 반사된 적색 광선(Lr2)의 검출 결과에 기초하여 대물 렌즈(38)의 초점 제어 및 트랙킹 제어(즉, 위치 제어)를 제공한다. 이는 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)이 기록 어드레스 정보에 의해 지시된 타겟 트랙을 추종하 도록 만든다.
콘트롤러(21)는 안내면 정보 광학 서브시스템(50)(도12)이 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로부터 청색 광선(Lb1)을 방출하게 한다. 이때, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 그 위치가 제어되는 대물 렌즈(38)에 의해 집광된다. 따라서, 초점(Fb1)은 타겟 트랙의 뒤쪽에 위치한다.
또한, 콘트롤러(21)는 릴레이 렌즈(60) 내에서의 가동 렌즈(61)의 위치를 조정함으로써 초점(Fb1)의 깊이(d1)(도10)를 타겟 깊이로 조정한다. 그 결과, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 타겟 마크 위치와 정렬된다.
한편, 콘트롤러(21)는 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)(도13)의 셔터(71)를 제어하여 청색 광선(Lb2)을 투과시키며, 이를 광 디스크(100)의 기록광-조사면(100B)으로부터 방출되게 한다.
또한, 콘트롤러(21)는 릴레이 렌즈(75) 내에서의 가동 렌즈(76)의 위치를 릴레이 렌즈(60) 내에서의 가동 렌즈(61)의 위치와 합치하여 조정함으로써 청색 광선(Lb2)(도10)의 깊이(d2)를 조정한다. 따라서, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 깊이(d2)는 광 디스크(100)가 요동하지 않는다고 가정한 경우 취해지는 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)의 깊이(d1)와 일치된다.
또한, 콘트롤러(21)는 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)이 대물 렌즈(38, 79)를 거쳐서 청색 광선(Lb1)을 검출하게 한다. 검출 결과에 기초하여, 콘트롤러(21)는 드라이브 콘트롤러(22)가 대물 렌즈(79)의 초점 제어 및 트랙킹 제어(즉, 위치 제어)를 제공하게 하고, 갈바노 거울(78)의 접선 제어를 제공한다.
그 결과, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)은 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)의 위치, 즉 타겟 마크 위치에 정렬된다.
더욱이, 콘트롤러(21)는 가동 거울(57)의 위치를 릴레이 렌즈(60) 내에서의 가동 렌즈(61)의 위치에 따라 조정하여 청색 광선(Lb1, Lb2)에 대한 광로 길이 사이의 차이를 응집 길이 미만으로 억제한다.
따라서, 광 디스크 드라이브(20)의 콘트롤러(21)는 광 디스크 드라이브(100)의 기록층(101) 내의 타겟 마크 위치에 양호한 기록 마크(RM)를 형성할 수 있다.
신호 처리기(23)(도6)는 외부 기기(도시되지 않음)로부터 공급되는 기록 정보에 기초하여 예를 들어 약 0 또는 1의 값에 대한 이진 데이터를 나타내는 기록 신호를 생성한다. 이에 반응하여, 레이저 다이오드(51)는 예를 들어 기록 신호가 1의 값을 나타낼 때는 청색 광선(Lb0)을 방출하고, 기록 신호가 0의 값을 나타낼 때는 청색 광선(Lb0)을 방출하지 않는다.
그 결과, 광 디스크 드라이브(20)는 기록 신호가 1의 값을 나타낼 때 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)를 형성하며, 기록 신호가 0의 값을 나타낼 때 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)를 형성하지 않는다. 그러므로, 기록 신호의 값 1 또는 0은 기록 마크(RM)의 존재나 부재에 따라서 타겟 마크 위치에 기록될 수 있다. 그 결과, 기록 정보는 디스크(100)의 기록층(101)에 기록될 수 있다.
(1-4-2) 광 디스크로부터의 정보 판독
광 디스크(100)로부터 정보가 판독되는 경우, 광 디스크 드라이브(20)의 콘 트롤러(21)(도6)는 광 픽업(26)의 안내면 위치-제어 광학 서브시스템(30)(도9)이 디스크(100)의 안내면(100A)으로부터 적색 광선(Lr1)을 방출하게 한다. 적색 광선(Lr1)의 반사물인 적색 광선(Lr2)의 검출 결과에 기초하여, 드라이브 콘트롤러(22)는 대물 렌즈(38)의 초점 제어 및 트랙킹 제어(즉, 위치 제어)를 제공한다.
콘트롤러(21)는 안내면 정보 광학 서브시스템(50)(도12)이 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로부터 청색 광선(Lb1)을 방출하게 한다. 이때, 청색 광선(Lb1)이 그 위치가 제어되는 대물 렌즈(38)에 의해 집광되기 때문에 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 타겟 트랙의 뒤쪽에 배치된다.
콘트롤러(21)는 판독 중에 레이저 다이오드(51)의 출력 파워를 억제하여, 청색 광선(Lb1)으로 인한 기록 마크(RM)의 오소거를 방지한다.
또한, 콘트롤러(21)는 릴레이 렌즈(60) 내에서의 가동 렌즈(61)의 위치를 조정함으로써 초점(Fb1)의 깊이(d1)(도10)를 타겟 깊이로 조정한다. 그 결과, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 타겟 마크 위치에 정렬된다.
콘트롤러(21)는 청색 광선(Lb2)을 차단하도록 기록광-조사면 광학 서브시스템(70)(도13)의 셔터(71)를 제어하여 청색 광선(Lb2)이 광 디스크(100)로 향하지 못하게 한다.
즉, 광 픽업(26)은 청색 광선(Lb1) 만을 소위 기준 광으로서 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 타겟 마크 위치에 기록된 기록 마크(RM)에 방출한다. 대응적으로, 기록 마크(RM)는 홀로그램으로서 작용하며, 소위 독출 광으로서 작용하는 독출 청색 광선(Lb3)을 안내면(101A) 측에 생성한다. 이때, 안내면 정보 광학 서브 시스템(50)은 독출 청색 광선(Lb3)을 검출하고, 검출 결과에 대응하는 검출 신호를 생성한다.
따라서, 광 디스크 드라이브(20)의 콘트롤러(21)는 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 타겟 마크 위치에 기록된 기록 마크(RM)로부터 독출 청색 광선(Lb3)을 생성한다. 이 광선을 수광함으로써, 기록 마크(RM)가 기록된 것을 검출할 수 있다.
타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)가 기록되지 않은 경우, 독출 청색 광선(Lb3)이 타겟 마크 위치로부터 생성되지 않으며, 따라서 광 디스크 드라이브(20)는 안내면 정보 광학 서브시스템(50)이 독출 청색 광선(Lb3)이 수광되지 않았음을 나타내는 검출 신호를 생성하게 한다.
대응적으로, 신호 처리기(23)는 검출 신호에 기초하여 독출 청색 광선(Lb3)이 검출되었는지 여부를 값 1 또는 0으로서 인지하고, 인지 결과에 기초하여 독출 정보를 생성한다.
따라서, 광 디스크 드라이브(20)는, 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)가 형성될 때는 독출 청색 광선(Lb3)을 수광하고 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)가 형성되지 않을 때는 독출 청색 광선(Lb3)을 수광하지 않음으로써 타겟 마크 위치에 값 "1" 또는 "0"이 기록되는지를 인지할 수 있다. 그 결과, 디스크(100)의 기록층(101)에 기록된 정보가 판독될 수 있다.
(1-5) 광 디스크의 경사 및 기록 위치의 보정
(1-5-1) 기본 원리
전술한 광 디스크 드라이브(15)(도3)의 경우와 마찬가지로 광 디스크 드라이브(20)에서 광 디스크(100)가 경사지는 경우, 기록 마크(RM)가 소정 기록 마크(즉, 타겟 마크 위치)에 정확히 기록될 수 없고 타겟 마크 위치에 있는 기록 마크(RM)로부터 정보가 정확히 판독될 수 없을 가능성이 있다.
예를 들어, 도4a에 대응하는 도15a에서는, 광 디스크 드라이브(20)의 광 픽업(26)이 적색 광선(Lr1)을 광 디스크(100)가 경사지지 않는 이상적인 상태 하에서 반사 투과 필름(104) 내의 타겟 트랙에 대응하는 지점(R1)에 포커싱시킬 때, 픽업은 청색 광선(Lb1)을 기록층(101) 내의 타겟 마크 위치인 지점(Q1)에 포커싱시킨다.
이 경우, 광 픽업(26)은 타겟 마크 위치인 지점(Q1)에 청색 광선(Lb1)이 포커싱되는 목적을 달성하기 위해 적색 광선(Lr1)을 지점(Q1)에 대응하는 지점(R)에 포커싱시킨다.
이때, 지점(R1, Q1)을 통과하는 직선, 즉 광축(Lx)은 광 디스크(100)의 안내면(100A) 및 기록광-조사면(100B)에 수직하다. 이하 설명에서, 안내면(100A) 및 기록광-조사면(100B)에 대한 법선인 선, 즉 이상적인 상태 하에서 광축에 평행한 직선은 광 디스크(100)에 대한 법선(Ex)으로 지칭된다.
광 디스크(100)는 요동할 수 있다. 그 이유로, 디스크는 이상적인 상태로부터 반경방향으로 소정 각도(α)에 걸쳐서 경사질 수 있다. 즉, 반경방향 경사가 발생할 수 있다. 이 경우, 도4b에 대응하는 도15b에 도시하듯이, 광 픽업(26)은 적색 광선(Lr1) 및 청색 광선(Lb1)이 그 광축(Lx)이 광 디스크(100)에 대해 각도α 로 경사지면서 입사되게 한다.
이 경우, 광축(Lx)은 광 디스크(100)의 안내면(100A)에서 굴절되지만, 이때 얻어지는 굴절각은 기판(102)의 굴절율로 인해 경사각(α)과 다르다. 따라서, 굴절 이후, 광축은 광 디스크(100)에 대한 법선(Ex)에 더이상 평행하지 않다.
그 결과, 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr1)이 지점(R1)에 정렬될 때, 광 픽업(26)은 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)을 지점(Q1)으로부터 △y의 거리에 있는 지점(Q2)에 배치한다. 청색 광선(Lb1)을 최초 타겟 마크 위치인 지점(Q1)에 포커싱시키지 못할 수도 있다.
따라서, 광 디스크 드라이브(20)는 초점 오차 신호(SFEra, SFErb)에 기초하여 광 디스크(100)의 경사각(α)을 산출하고, 경사각(α)에 따라서 청색 광선(Lb1)의 조사 위치를 보정한다.
(1-5-2) 광 디스크의 경사 검출
실제로, 광 디스크 드라이브(20)의 광 픽업(26)은 도10에 도시하듯이 세 개의 광선(부 광선)을 포함하는 적색 광선(Lr1)을 광 디스크(100)의 반사 투과 필름(104)에 방출하며, 반사된 적색 광선(Lr2)을 광검출기(43)(도11)의 검출 영역에 의해 하나씩 검출한다.
신호 처리기(23)(도6)는 전술했듯이 광검출기(43)에 의해 만들어진 반사된 적색 광선(Lr2)의 부 광선의 검출 결과를 사용하여 식(4) 및 (5)에 따라 초점 오차 신호(SFEra, SFErb)를 산출한다.
광 디스크(100)가 이상적인(즉, 경사지지 않는) 상태에 있을 때, 초점 오차 신호(SFEra, SFErb) 간의 차이 값은 0이다. 한편, 디스크(100)가 이상 상태와 달리 반경 방향으로 경사지면, 상기 차이 값은 경사각(α)에 따라 달라진다.
광 디스크 드라이브(20)는 초점 오차 신호(SFEra, SFErb) 사이의 차이 값에 기초하여 광 디스크(100)의 반경방향 경사각(α)을 평가한다.
특히, 드라이브 콘트롤러(22)(도6)는 경사각(α)의 크기를 나타내는 값으로서 경사값(skew value)(SKW)을 하기 식(10)에 따라서 산출한다.
SKW = SFEra - SFErb + OF ... (10)
여기에서 오프셋 값(OF)은 광 디스크(100)의 반경방향 경사각(α)이 0의 값을 가질 때 경사값(SKW)을 0으로 설정하기 위한 보정값이다.
이후, 하기 식(11)에 도시하듯이, 드라이브 콘트롤러(22)는 경사값(SKW)에 소정 계수(k)를 곱하고 이를 식(6)에서 산출된 트랙킹 오차 신호(STEr)에 더함으로써 보정 트랙킹 오차 신호(STErc)를 산출한다.
STErc = STEr + k·SKW ... (11)
여기에서 계수k는 경사값(SKW)과 계수(k)의 곱(k·SKW)이 도15b에 도시된 지점(Q1)에서 지점(Q2) 까지의 거리(△y)를 트랙킹 오차 신호로 변환시킴으로써 얻어지는 값과 동일하도록 설정된다.
드라이브 콘트롤러(22)는 계수(k)를 이때 발생하는 타겟 마크 위치의 깊이에 따라서, 즉 타겟 깊이에 따라서 변경한다. 이 작업은, 경사각(α)에서의 편위 량인 거리(△y)가 기하학적 관계로 인해 타겟 깊이(이 경우, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)의 깊이(d1)와 일치함)에 따라 변경된다는 사실에 부합되도록 이루어진다.
실제로, 측정은 광 디스크(100)가 사실 경사지는 조건 하에서 이루어진다. 타겟 깊이에 대응하는 적절한 계수(k)가 산출된다. 다양한 타겟 깊이 값에 대응하는 계수(k)의 값이 드라이브 콘트롤러(22)에 의해 저장부(도시되지 않음)에 표로서 저장된다.
드라이브 콘트롤러(22)는 트랙킹 오차 신호(STEr) 대신에 보정 트랙킹 오차 신호(STErc)에 기초하여 트랙킹 구동 신호(STDr)를 생성하고, 이 생성된 신호(STDr)를 2축 액추에이터(38A)에 공급한다.
따라서, 광 픽업(26)은 대물 렌즈(38)의 위치를 구동 신호(STDr)에 기초하여 이동시켜서 도16에 도시하듯이 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)을 지점(R1)이 아닌 지점(R0)에 포커싱시킨다. 도16에서, 아직 이동되지 않은 적색 광선(Lr1)은 파선으로 도시된다. 이동된 적색 광선(Lr1)은 실선으로 도시된다.
이는 타겟 트랙이 어드레스 "15,000"에 있으면 예를 들어 드라이브 콘트롤러(22)가 초점(Fr1)이 의도적으로 어드레스 "14,900"으로 이동하도록 제어함을 의미한다. 즉, 드라이브 콘트롤러(22)는 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)을 의도적으로 타겟 트랙인 지점(R1) 대신 타겟 트랙과 다른 지점(R0)으로 보정한다.
부수적으로, 청색 광선(Lb1)은 대물 렌즈(38)의 위치에 따라서 지점(Q2)에 포커싱되지 않고, 지점(Q1) 즉 타겟 마크 위치에 포커싱된다.
광 디스크(100)에 정보가 기록되는 경우, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)이 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)에 정렬되도록 대물 렌즈(79)와 갈바노 거울(78)을 제어하기 위해, 드라이브 콘트롤러(22)는 또한 청색 광선(Lb2)을 타겟 마크 위치에 포 커싱시킬 수 있다.
이런 식으로, 드라이브 콘트롤러(22)는 광 디스크(100)의 경사각(α)에 따라 트랙킹 구동 신호(STDr)를 보정하며, 따라서 대물 렌즈(38)를 트랙킹 방향으로 광 디스크(100)의 경사각(α)에 대응하는 거리만큼 이동시킨다. 그 결과, 청색 광선(Lb1)이 최초 타겟 마크 위치에 포커싱된다.
(1-6) 작동 및 장점
이제까지 설명한 구조에서, 정보가 광 디스크(100)에 기록되거나 그로부터 판독되는 경우, 광 디스크 드라이브(20)는 안내면 위치-제어 광학 서브시스템(30)(도7)이 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로부터 적색 광선(Lr1)을 방출하게 한다. 반사된 광인 적색 광선(Lr2)의 검출 결과에 기초하여, 드라이브 콘트롤러(22)는 대물 렌즈(38)의 초점 제어 및 트랙킹 제어(즉, 위치 제어)를 제공한다. 이는 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)이 타겟 트랙을 추종하도록 한다.
또한, 콘트롤러(21)는 안내면 정보 광학 서브시스템(50)(도9)이 그 위치가 제어되는 대물 렌즈(38)를 통해서 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로부터 청색 광선(Lb1)을 방출하게 한다.
한편, 드라이브 콘트롤러(22)는 초점 오차 신호(SFEra, SFErb)에 기초하여, 식(10)에 따라서 광 디스크(100)의 경사각(α)의 크기를 나타내는 경사값(SKW)을 산출한다. 또한, 드라이브 콘트롤러(22)는 경사값(SKW)을 사용하여 식(11)에 따라 보정 트랙킹 오차 신호(STErc)를 산출하고, 산출된 신호에 기초하여 트랙킹 구동 신호(STDr)를 보정하며, 대물 렌즈(38)의 위치를 제어한다.
따라서, 드라이브 콘트롤러(22)는 의도적으로 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr1)을 대물 렌즈(38)에 의해 타겟 트랙으로부터 시프트된 위치로 보정한다. 그 결과, 청색 광선(Lb1)은 대물 렌즈(38)에 의해 타겟 마크 위치에 포커싱될 수 있다.
따라서, 광 디스크(100)가 반경 방향으로 경사각(α)에 걸쳐서 경사지면, 광 픽업(26)은 경사각(α)에 따라 적색 광선(Lr1)의 조사 위치를 보정함으로써 청색 광선(Lb1)을 타겟 마크 위치에 포커싱시킬 수 있다. 즉, 광 디스크 드라이브(20)는 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)를 기록하거나, 기록 마크(RM)로 인해 타겟 마크 위치로부터 독출 광을 생성할 수 있다.
이 경우, 드라이브 콘트롤러(22)는 경사값(SKW)에 따라 트랙킹 구동 신호(STDr)를 보정함으로써 대물 렌즈(38)의 위치를 제어한다. 즉, 청색 광선(Lb1)은 기존의 트랙킹 제어 기구를 사용하여 타겟 마크 위치에 포커싱된다. 따라서, 청색 광선(Lb1)의 광축을 경사시키기 위한 별도의 광학 기구를 제공할 필요가 없다. 광 픽업(26)의 구조를 복잡하게 하지 않고서 광 디스크(100)의 경사에 대처할 수 있다.
드라이브 콘트롤러(22)는 타겟 마크 위치의 깊이(타겟 깊이)에 따라 계수(k)를 변경시키며, 따라서 콘트롤러는 타겟 깊이에 따라 트랙킹 구동 신호(STDr)를 적절히 보정할 수 있다. 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr1)이 타겟 트랙으로부터 적절한 보정 양 이동될 수 있기 때문에, 청색 광선(Lb1)은 타겟 마크 위치에 고정확도로 포커싱될 수 있다.
광 디스크(100)에 정보가 기록되는 경우, 드라이브 콘트롤러(22)는 청색 광 선(Lb2)의 초점(Fb2)이 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)에 정렬되도록 대물 렌즈(79) 및 갈바노 거울(78)을 제어한다. 따라서, 드라이브 콘트롤러(22)는 청색 광선(Lb2)을 특별히 제어하지 않고서 간단히 광 디스크(100)의 경사각(α)에 관계없이 타겟 마크 위치에 청색 광선(Lb1)을 포커싱시킴으로써 타겟 마크 위치에 청색 광선(Lb2)을 포커싱시킬 수 있다.
이제까지 설명한 구조에 따르면, 광 디스크 드라이브(20)의 드라이브 콘트롤러(22)는, 초점 오차 신호(SFEra, SFErb)에 기초하여 디스크(100)의 경사각(α)의 크기를 나타내는 경사값(SKW)을 산출하고 경사값(SKW)과 계수(k)의 곱을 사용하여 트랙킹 방향으로의 대물 렌즈(38)의 위치를 제어함으로써 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr1)을 타겟 트랙에서 시프트된 위치로 의도적으로 보정한다. 그 결과, 청색 광선(Lb1)은 대물 렌즈(38)에 의해 타겟 마크 위치에 포커싱될 수 있다.
(2) 제2 실시예
도17에 도시하듯이, 도8의 그 상대부분에 대응하는 부분을 도8에서와 동일한 도면부호로 나타내는 경우, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 디스크 드라이브(120)는 전술한 종래의 광 디스크 드라이브(15)와 마찬가지로 트랙킹 제어 및 초점 제어를 제공하고 정보의 기록 및 판독을 수행하기 위해 광 디스크(200)의 한쪽으로부터만 광선을 방출한다.
(2-1) 광 디스크의 구조
광 디스크(200)는 함께 접합되는 기판(202) 및 기록층(201)으로 구성된다. 기판은 베이스를 형성한다. 기록층(201)에는 정보가 기록될 수 있다. 기판(202) 과 기록층(201) 사이에는 적색 광선을 반사하는 반사 투과 필름(204)이 개재된다.
기록층(201)은 소정의 광량을 갖는 기록 청색 광선이 조사됨으로써 정보를 기록할 수 있다. 실제로, 청색 광선의 초점에는 소정의 기록 마크(RM)가 기록된다. 기록 마크(RM)는 비교적 약한 청색 광선(Lb)이 조사되었을 때 독출 청색 광선을 생성한다.
기판(202) 및 반사 투과 필름(204)은 각각 제1 실시예에 따른 광 디스크(100)의 기판(102) 및 반사 투과 필름(104)과 유사하게 구성된다. 즉, 반사 투과 필름(204)에는 트랙킹 서보용 안내 홈을 형성하는 나선형 트랙이 형성된다.
위치 제어를 위한 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)이 광 디스크(200) 상의 타겟 트랙을 때릴 때, 정보 기록을 위한 청색 광선(Lb)의 초점(Fb)은 타겟 마크 위치에 배치된다. 그 결과, 기록 마크(RM)는 정보로서 기록된다. 기록 마크(RM)로부터의 독출 광은 정보로서 판독된다.
(2-2) 광 디스크 드라이브의 구조
광 디스크 드라이브(120)(도6)는 디스크 드라이브(20)의 드라이브 콘트롤러(22) 및 광 픽업(26) 대신에 드라이브 콘트롤러(122) 및 광 픽업(126)을 갖는 점을 제외하고는 광 디스크 드라이브(20)와 유사하다.
도17에 도시하듯이, 광 픽업(126)은 구조에 있어서 광 픽업(26)(도8)과 다소 유사하다. 즉, 레이저 다이오드(31)는 비편광 빔 스플리터(34)에 적색 광선(Lr1)을 방출하며, 이 광선은 약 660nm의 파장을 갖는 발산 광이다.
비편광 빔 스플리터(34)는 적색 광선(Lr1)의 소정 비율을 투과시키며, 이를 시준 렌즈(32)로 이동시킨다. 시준 렌즈(32)는 적색 광선(Lr1)을 시준 광으로 변환시키며, 시준 광은 이색 프리즘(37)을 거쳐서 대물 렌즈(38)로 보내진다.
대물 렌즈(38)는 적색 광선(Lr1)을 집광하여 광 디스크(200)로 보낸다. 렌즈(38)는 반사 투과 필름(204)으로부터 적색 광선(Lr1)의 반사물인 적색 광선(Lr2)을 수광한다. 대물 렌즈(38)는 이 광선을 발산 광으로부터 시준 광으로 변환한다.
반사된 적색 광선(Lr2)은 이색 프리즘(37)을 거쳐서 시준 렌즈(32)에 의해 수렴 광으로 변환되어 비편광 빔 스플리터(34)로 보내진다.
비편광 빔 스플리터(34)는 반사된 적색 광선(Lr2)의 일부를 반사한다. 이후 반사된 광선에 원통형 렌즈(42)에 의해 비점수차가 부여된다. 반사된 적색 광선(Lr2)은 광검출기(143)로 보내진다.
도18에 도시하듯이, 광검출기(143)는 광검출기(43)(도11)의 중심의 네 개의 검출 영역(43A-43D)에 대응하며, 검출 영역(143A, 143B, 143C, 143D)을 갖는다. 화살표 a3으로 지시되는 방향(도면에서 수직 방향)은 적색 광선(Lr1)이 반사 투과 필름(204)(도17)을 향할 때의 트랙의 운동 방향에 대응한다.
광검출기(143)는 광검출기(43)와 마찬가지로, 반사된 적색 광선(Lr2)의 부분을 검출 영역(143A-143D)에 의해 검출하고, 검출된 광량에 대응하는 검출 신호(SDAr, SDBr, SDCr, SDDr)를 생성하며, 이들 신호를 신호 처리기(23)(도6)에 송신한다.
신호 처리기(23)는 전술한 식(3) 및 (6)에 따라서 초점 오차 신호(SFEr) 및 트랙킹 오차 신호(STEr)를 산출하며, 산출된 신호를 드라이브 콘트롤러(122)에 공 급한다.
드라이브 콘트롤러(122)는 제1 실시예와 마찬가지로 초점 오차 신호(SFEr)에 기초하여 초점 구동 신호(SFDr)를 생성하고, 이 초점 구동 신호(SFDr)를 2축 액추에이터(38A)에 공급하며, 적색 광선(Lr1)이 광 디스크(200)의 반사 투과 필름(204)에 포커싱되도록 대물 렌즈(38)의 피드백 제어(즉, 초점 제어)를 제공한다.
드라이브 콘트롤러(122)는 트랙킹 오차 신호(SFEr)에 기초하여 트랙킹 구동 신호(STDr)를 생성하고, 이 구동 신호(STDr)를 2축 액추에이터(38A)에 공급하여 적색 광선(Lr1)이 광 디스크(200)의 반사 투과 필름(204)의 타겟 트랙에 포커싱되도록 대물 렌즈(38)의 피드백 제어(즉, 트랙킹 제어)를 제공한다.
레이저 다이오드(51)는 약 405nm의 파장을 갖는 발산 광인 청색 광선(Lb1)을 방출하여 편광 빔 스플리터(58)로 보낸다. 스플리터(58)는 청색 광선(Lb1)을 청색 광선(Lb1)의 편광 방향에 따라 투과시키며, 투과된 광선을 시준 렌즈(52)로 보낸다.
시준 렌즈(52)는 청색 광선(Lb1)을 비교적 작은 발산 각도를 갖는 발산 광으로 변환시킨다. 이 광선은 이후 갈바노 거울(157)에 의해 반사되어 이색 거울(37)로 이동된다.
갈바노 거울(157)은 그 거울면의 각도를 변경할 수 있다. 반사후 얻어진 청색 광선(Lb1)의 광축은 드라이브 콘트롤러(122)(도6)의 제어 하에 거울면의 각도를 조정함으로써 변경될 수 있다.
이색 프리즘(37)은 그 반사 투과 표면(37S)에 의해 청색 광선(Lb1)을 청색 광선(Lb1)의 파장에 따라 반사시켜 대물 렌즈(38)로 이동시킨다. 대물 렌즈(38)는 적색 광선(Lr1)의 위치가 타겟 트랙에 포커싱될 수 있도록 제어되는 동안 청색 광선(Lb1)을 광 디스크(200)의 기록층(201)에 포커싱시킨다.
드라이브 콘트롤러(122)는 시준 렌즈(52)를 광축 방향으로 이동시킴으로써, 대물 렌즈(38)에 입사되는 청색 광선(Lb1)의 발산 각도를 조정한다. 따라서, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 반사 투과 필름(204) 사이의 거리(즉, 초점(Fb1)의 깊이)가 조정될 수 있다.
청색 광선(Lb1)이 비교적 강한 경우, 기록 마크(RM)는 기록층(201) 내의 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)의 위치에 정보로서 기록된다. 청색 광선(Lb1)이 비교적 약한 경우, 기록층(201) 내의 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1) 위치에서 기록 마크(RM)로부터 독출 청색 광선(Lb3)이 생성된다. 생성된 광선(Lb3)은 대물 렌즈(38)로 이동된다.
대물 렌즈(38)에 의해 수렴 광으로 변환된 후, 독출 청색 광선(Lb3)은 이색 프리즘(37)의 반사 투과 표면(37S) 및 갈바노 거울(157)에 의해 연속적으로 반사되어 시준 렌즈(52)로 이동된다. 독출 청색 광선(Lb3)은 시준 렌즈(52)로 이동되는 단계에서 편광 방향이 1/2파장 플레이트 또는 1/4파장 플레이트(도시되지 않음)에 의해 청색 광선(Lb1)과는 90°달라지도록 조정된다.
시준 렌즈(52)는 독출 청색 광선(Lb3)을 집광하여 편광 빔 스플리터(58)로 이동시킨다. 스플리터(58)는 그 반사 투과 표면(58S)에 의해 독출 청색 광선(Lb3)을 독출 청색 광선(Lb3)의 편광 방향에 따라서 반사시키고, 반사된 광선을 광검출 기(64)로 향하게 한다.
광검출기(64)는 독출 청색 광선(Lb3)의 광량을 검출하고, 검출된 광량에 따라 독출 검출 신호(SDp)를 생성하며, 검출된 신호(SDp)를 신호 처리기(23)(도6)에 공급한다. 대응적으로, 신호 처리기(23)는 독출 검출 신호(SDp)를 소정 방식으로 처리(예를 들면, 복조 또는 복호화)함으로써 독출 정보를 생성하고, 독출 정보를 콘트롤러(21)에 공급한다.
광 픽업(126)은 광 디스크(100)의 반경방향(즉, 광 디스크(100)의 내측에서 외측으로 또는 그 반대) 경사를 검출하기 위한 경사 센서(165)를 갖는다.
경사 센서(165)는 광 디스크(200)와 대면하는 기저부(166) 측에 레이저 다이오드(167)를 갖는다. 레이저 다이오드(167)는 발산 광인 센서 광선을 방출한다.
이때, 경사 센서(165)는 센서 광선을 광 디스크(200)에 대해 소정 각도로 방출한다. 광 디스크(200)의 표면에서 반사된 센서 광선은 광검출기(168)에 의해 수광된다.
광검출기(168)는 센서 광선이 조사되는 피조사부(illuminated portion)를 가지며, 피조사부는 반사 투과 필름(204)에 형성된 트랙에 평행한 방향으로 분할되는 두 개의 검출 영역(168A, 168B)을 갖는다.
광검출기(168)는 그 검출 영역(168A, 168B)에 의해 센서 광선의 부분을 검출하고, 검출된 광량에 따라서 검출 신호(SDAs, SDBs)를 생성하며, 이 신호를 드라이브 콘트롤러(122)에 송신한다.
실제로, 광 디스크(200)의 반경방향 경사각(α)이 광 디스크 드라이브(120) 에서 변경되는 경우, 디스크(200)의 표면에서 반사된 센서 광선의 광축이 변경된다. 따라서, 검출 신호(SDAs, SDBs) 사이의 비율이 변화한다.
따라서, 드라이브 콘트롤러(122)는 검출 신호(SDAs, SDBs)를 사용하여 광 디스크(200)의 경사각(α)을 인지하며, 경사각(α)에 따라 제어를 제공할 수 있다.
(2-3) 광 디스크의 경사 및 기록 위치의 보정
또한, 제2 실시예에 따른 광 디스크 드라이브(120)에서는, 제1 실시예에 따른 광 디스크 드라이브(20)와 마찬가지로 도15a 및 도15b에 도시하듯이 광 디스크(200)의 반경방향 경사로 인해 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 타겟 마크 위치에서 편위될 가능성이 있다.
따라서, 광 디스크 드라이브(120)는 광 디스크 드라이브(20)와 마찬가지로 광 디스크(200)의 경사각(α)에 따라 청색 광선(Lb1)의 조사 위치를 보정하도록 설계된다.
먼저, 광 디스크 드라이브(120)는 경사 센서(165)로부터 공급되는 검출 신호(SDAs, SDBs) 사이의 차이 값에 기초하여 광 디스크(100)의 반경방향 경사각(α)을 평가한다.
특히, 드라이브 콘트롤러(122)(도6)는 경사각(α)의 크기를 나타내는 값으로서 경사값(SKW)을 하기 식(12)에 따라서 산출한다.
SKW = SDAs - SDBs + OF ... (12)
여기에서 오프셋 값(OF)은 광 디스크(100)의 반경방향 경사각(α)이 0일 때 경사값(SKW)을 0의 값으로 설정하기 위한 보정값이다.
드라이브 콘트롤러(122)는 하기 식(13)으로 주어지듯이 경사값(SKW)에 소정 계수(j)를 곱하여, 갈바노 거울(157)을 구동하기 위한 구동 신호(SGM)를 생성한다.
SGM = j·SKW ... (13)
드라이브 콘트롤러(122)는 갈바노 거울(157)에 구동 신호(SGM)를 공급함으로써 갈바노 거울(157)의 거울면의 각도를 조정하여, 청색 광선(Lb1)의 광축을 변경한다.
도19에 도시하듯이, 광 픽업(126)은 따라서 광 디스크(200) 내에서 청색 광선(Lb1)의 광축(Lxb)을 적색 광선(Lr1)의 광축(Lxr)으로부터 시프트할 수 있다. 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 타겟 마크 위치인 지점(Q1)에 정렬될 수 있다.
제2 실시예에서, 청색 광선(Lb1)의 광축은 갈바노 거울(157)의 거울면의 각도를 조정함으로써 보정된다. 따라서, 원칙적으로, 식(13)에서의 계수(j)를 타겟 깊이에 따라 변경할 필요가 없을 것으로 간주된다.
그러나, 광 픽업(126)에서는, 도17에 도시하듯이, 갈바노 거울(157)에 입사되는 청색 광선(Lb1)이 발산 광이며, 따라서 거울면을 조정하는 각도의 최적한 정도가 이때 발생하는 발산 각도(즉, 타겟 깊이)에 따라 달라질 수 있는 가능성이 있다.
따라서, 드라이브 콘트롤러(122)는 제1 실시예에서의 계수(k)와 마찬가지로 계수(j)를 타겟 깊이에 따라 변경할 수 있다. 이 경우, 광 디스크(200)는 실제로 미리 경사진다. 이 조건 하에, 측정이 이루어진다. 드라이브 콘트롤러(122)는 타겟 깊이에 대응하는 적절한 계수(j)를 산출한다. 다양한 값의 타겟 깊이에 대응하 는 계수(j)의 값은 저장부(도시되지 않음)에 표로서 저장된다.
이런 식으로, 드라이브 콘트롤러(122)는 갈바노 거울(157)의 거울면의 각도를 광 디스크(200)의 경사각(α)에 따라 조정함으로써 청색 광선(Lb1)의 광축을 보정한다. 그 결과, 청색 광선(Lb1)은 최초 타겟 마크 위치에 포커싱된다.
(2-4) 작동 및 장점
이제까지 설명한 구조로 인해, 정보가 광 디스크(200)에 기록되거나 그로부터 판독되는 경우, 광 디스크 드라이브(120)는 디스크(200)의 반사 투과 표면(204)에 적색 광선을 방출한다. 드라이브 콘트롤러(122)는 반사된 적색 광선(Lr2)의 검출 결과에 기초하여 대물 렌즈(38)의 초점 제어 및 트랙킹 제어(즉, 위치 제어)를 제공한다. 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)은 타겟 트랙을 추종하게 된다.
콘트롤러(21)는 그 위치가 제어되는 대물 렌즈(38)를 통해서 광 디스크(200)에 청색 광선(Lb1)을 방출한다.
반면, 드라이브 콘트롤러(122)는 경사 센서(165)로부터 공급되는 검출 신호(SDAs, SDBs)에 기초하여, 식(12)에 따라서 광 디스크(200)의 경사각(α)의 크기를 나타내는 경사값(SKW)을 산출한다. 드라이브 콘트롤러(22)는 경사값(SKW)을 사용하여 식(13)에 따라 구동 신호(SGM)를 생성하고, 이 구동 신호(SGM)를 갈바노 거울(157)에 공급함으로써, 그 거울면의 각도를 조정한다.
따라서, 드라이브 콘트롤러(122)는 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr1)이 대물 렌즈(38)에 의해 타겟 트랙에 정렬되는 동안 청색 광선(Lb1)의 광축을 보정하여 타겟 마크 위치에 포커싱시킬 수 있다.
따라서, 광 디스크(200)가 반경 방향으로 각도 α에 걸쳐서 경사지면, 광 픽업(126)은 디스크(200)의 경사각(α)에 따라 청색 광선(Lb1)의 광축을 보정함으로써 청색 광선(Lb1)을 타겟 마크 위치에 포커싱시킬 수 있다. 따라서, 기록 마크(RM)가 타겟 마크 위치에 기록될 수 있고, 기록 마크(RM)로 인해 타겟 마크 위치로부터 독출 광을 생성할 수 있다.
이 경우, 드라이브 콘트롤러(122)는 경사값(SKW)에 따라 청색 광선(Lb1)의 광축을 보정하며, 따라서 적색 광선(Lr1)에 대해, 초점 제어 및 트랙킹 제어가 반경방향 경사각(α)을 고려할 필요없이 정상적으로 제공될 수 있다. 트랙킹을 위한 보정량을 보정할 필요가 있을 임의의 복잡한 연산 처리가 생략될 수 있다.
이제까지 설명한 구조에 따르면, 광 디스크 드라이브(120)의 드라이브 콘트롤러(122)는, 경사 센서(165)로부터의 검출 신호(SDAs, SDBs)에 기초하여 광 디스크(200)의 경사각(α)의 크기를 나타내는 경사값(SKW)을 산출하고, 경사값(SKW)에 기초하여 구동 신호(SGM)에 의해 갈바노 거울(157)의 거울면의 각도를 조정함으로써 청색 광선(Lb1)의 광축을 보정할 수 있다. 따라서, 청색 광선(Lb1)은 타겟 마크 위치에 포커싱될 수 있다.
(3) 기타 실시예
전술한 실시예에서는, 광 디스크(100)의 양면에 청색 광선(Lb1, Lb2)을 조사함으로써 기록 마크(RM)가 기록되는 경우를 설명하였다. 또한, 광 디스크(200)의 일면에 청색 광선(Lb1)을 조사하여 기록 마크(RM)를 기록하는 경우를 설명하였다. 본 발명은 이들 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 광 디스크의 일면 에 두 개의 청색 광선(Lb1, Lb2)을 조사하여 기록 마크(RM)를 기록하는 경우에도 적용될 수 있다.
예를 들어, 도20에 도시하듯이, 광 디스크(300)는 함께 접합되는 기판(302) 및 기록층(301)으로 구성되며, 기판은 베이스를 형성한다. 기록층(301)에는 홀로그램이 기록될 수 있다. 기판(302)과 기록층(301) 사이에는 광선을 반사하는 반사 필름(304)이 개재된다. 기판(302) 측의 표면은 이하에서 기록면(300A)으로서 지칭된다.
광 디스크(300)에 정보가 기록될 때, 기록 마크(RM)는 청색 광선(Lb1, Lb2) 사이의 간섭을 이용하여 기록된다. 광선(Lb1)은 기록면(300A)으로부터 진입되며, 반사 필름(304)에 의해 반사된다. 광선(Lb2)은 기록면(300A)으로부터 진입된다.
반사 필름(304)은 광 디스크(100)의 반사 투과 필름(104)(도5b)과 마찬가지로, 나선형 또는 동축형 안내 홈이 배열되는 트랙을 갖는다. 트랙은 초점 제어 및 트랙킹 제어가 제공될 때 위치 인덱스로서 사용되는 것으로 추정된다.
광 디스크(300)가 반경 방향으로 각도 α에 걸쳐서 경사지는 경우, 청색 광선(Lb1)은 도21에 도시하듯이 파선으로 도시되는 광로를 통과하며, 타겟 마크 위치인 지점(Q1)으로부터 편위되는 지점(Q2)에 포커싱된다.
이 경우, 제2 실시예와 마찬가지로, 광 디스크(300)의 경사각(α)은 경사 센서(165)에 의해 검출된다. 청색 광선(Lb1)의 광축을 적색 광선(Lr1)의 광축(Lx)과 무관하게 경사각(α)에 따라 이동시킴으로써 청색 광선(Lb1)은 타겟 마크 위치인 지점(Q1)에 포커싱될 수 있다.
또한, 전술한 제1 실시예에서는, 광 디스크 드라이브(20) 내에서 트랙킹 방향으로의 대물 렌즈(38) 위치가 광 디스크(100)의 경사각(α)에 대응하는 거리만큼 보정되고, 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr) 및 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)을 이동시킴으로써 청색 광선(Lb1)이 최초 타겟 마크 위치에 포커싱되는 경우에 대해 설명하였다. 본 발명은 이 경우에 한정되지 않는다. 광 디스크 드라이브(20)에서, 청색 광선(Lb1)은 예를 들어 제2 실시예에서와 같이 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)을 이동시키지 않고 청색 광선(Lb1)의 광축을 변경시킴으로써 최초 타겟 마크 위치에 포커싱될 수도 있다.
이 경우, 가동 거울(57)의 반사면의 각도는 예를 들어 조정될 수 있게 된다. 편광 빔 스플리터(55)의 표면(55B)에 입사되는 청색 광선(Lb1)의 광축은 콘트롤러(21)의 제어 하에 반사면의 각도를 변경함으로써 1/4파장 플레이트(56)를 거쳐서 약간 경사질 수도 있다.
또한, 전술한 제2 실시예에서는, 청색 광선(Lb1)의 광축을 변경함으로써 청색 광선(Lb1)이 광 디스크 드라이브(120) 내의 최초 타겟 마크 위치에 포커싱되는 경우를 설명하였다. 본 발명은 이 경우에 한정되지 않는다. 광 디스크 드라이브(120)에서, 트랙킹 방향으로의 대물 렌즈(38) 위치는 예를 들어 제1 실시예에서와 같이 광 디스크(100)의 경사각(α)에 대응하는 거리만큼 보정될 수도 있으며, 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr) 및 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)을 이동시킴으로써 청색 광선(Lb1)이 최초 타겟 마크 위치에 포커싱될 수도 있다. 이 경우, 갈바노 거울(157) 대신에 고정 거울이 사용될 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 광 디스크(100 또는 200)의 반경방향으로의 경사각(α)을 나타내는 경사값(SKW)이, 반사된 적색 광선(Lr2)의 부 광선의 초점 오차 신호(SFEra, SFErb)에 기초하여 또는 경사 센서(165)에 의한 검출 신호(SDAs, SDBs)에 기초하여 산출된다. 본 발명은 이 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 경사각(α)을 나타내는 경사값(SKW)은 여러가지 방법으로 산출될 수도 있다. 일 예는 다음과 같다. 반사된 적색 광선(Lr2)이 광 픽업(126)에 의해 수광될 때, 경사값(SKW)은 반사 투과 필름(204)에 형성된 트랙의 형상에 의해서 회절 패턴이 생성되는 사실을 이용하여 그리고 0차 및 1차 광선이 회절 패턴에서 중첩되는 부분에 생성되는 광량의 분포의 편차에 기초하여 산출된다.
또한, 전술한 제1 실시예에서는, 광 디스크(100)의 기록층(101)과 기판(102) 사이에 반사 투과 필름(104)이 형성되는 경우를 설명하였다. 본 발명은 이 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반사 투과층(104)은 기록층(101)과 기판(103) 사이에 형성될 수 있거나 기판(102)의 내부 또는 기록층(101)의 내부와 같은 다른 위치에 형성될 수도 있다.
또한, 전술한 실시예에서는, 대물 렌즈(38)의 위치 제어를 위한 광선(위치-제어 광선으로 지칭)이 약 660nm의 파장을 갖는 적색 광선이고 기록 마크(RM) 형성을 위한 광선(기록 광선으로 지칭)이 약 405nm의 파장을 갖는 청색 광선인 경우에 대해 설명하였다. 본 발명은 이 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 위치-제어 광선 및 기록 광선은 임의의 파장을 가질 수도 있다.
이 경우, 반사 투과 필름(104 또는 204)은 그 파장에 따라 위치-제어 광선을 반사하고 그 파장에 따라 기록 광선을 투과시키는 특성을 가질 수도 있다. 기록층(101)은 기록 광선의 파장에 반응하는 재료로 제조될 수도 있다.
기록 광선의 파장이 변경되는 경우, 기록 마크(RM)의 크기는 전술한 식(1) 및 (2)에 도시하듯이 변경된다. 따라서, 기록 마크(RM) 사이의 간격(p1), 트랙 사이의 간격(p2), 및 마크 기록층 사이의 간격(p3)을 적절히 변경할 것이 요구된다.
또한, 전술한 실시예에서는, 소위 포지티브 형태의 기록이 이루어지는 경우를 설명하였다. 즉, 정보 단위의 값 0 또는 1을 나타내는 기록 마크(RM)는 광 디스크(100)의 기록층(101) 내에 새로운 현미경 홀로그램을 형성함으로써 기록된다. 본 발명은 이 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 소위 네거티브 형태의 기록이 이루어질 수도 있다. 즉, 홀로그램은 광 디스크(100)의 기록층(101) 내에서 소정 간격의 다층에서 광 디스크(100)의 전체 표면에 걸쳐서 실질적으로 미리 형성될 수도 있다. 타겟 마크 위치에서의 홀로그램은 소정 강도를 갖는 청색 광선(Lb1, Lb2)을 타겟 마크 위치에 포커싱시킴으로써 소거될 수도 있다. 따라서, 단위 정보의 값 0 또는 1이 기록된다.
또한, 전술한 실시예에서는, 광 디스크(100)의 직경이 약 120mm로 설정되고, 기록층(101)의 두께(t1)가 약 0.3mm로 설정되며, 기판(102, 103)의 두께(t2, t3)가 각각 약 0.6mm로 설정되는 경우를 설명하였다. 본 발명은 이 경우에 한정되지 않는다. 다른 값이 채택될 수도 있다. 이 경우, 다양한 광학 부품의 광학 특징 및 그 배열은 기록층(101) 및 기판(102, 103)의 두께와 다양한 재료의 굴절율을 고려하여 청색 광선(Lb1, Lb2)의 초점이 타겟 마크의 위치에 포커싱되도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 광 디스크 드라이브(20)가 액추에이터(38A), 대물 렌즈(38), 신호 처리기(23), 및 드라이브 콘트롤러(22)(위치 콘트롤러로서 작용), 광검출기(43), 신호 처리기(23), 및 드라이브 콘트롤러(22)(경사각 검출기로서 작용), 및 드라이브 콘트롤러(22)(초점 위치 보정기로서 작용)에 의해 하나의 광 디스크 드라이브로서 구성되는 경우를 설명하였다. 또한,
광 디스크 드라이브(120)가 액추에이터(38A), 대물 렌즈(38), 신호 처리기(23), 및 드라이브 콘트롤러(22)(위치 콘트롤러로서 작용), 경사 센서(165) 및 드라이브 콘트롤러(22)(경사각 검출기로서 작용), 및 드라이브 콘트롤러(22)(초점 위치 보정기로서 작용)에 의해 하나의 광 디스크 드라이브로서 구성되는 경우를 설명하였다. 본 발명은 이들 경우에 한정되지 않는다. 광 디스크 드라이브는 다양한 회로 구성으로 만들어진 위치 콘트롤러, 경사각 검출기, 및 초점 위치 보정기에 의해 구성될 수도 있다.
본 발명은 기록 매체로서 작용하는 광 디스크에 다량의 뮤직 콘텐츠 또는 비디오 콘텐츠 또는 각종 데이터를 기록하기 위한 광 디스크 드라이브에 사용될 수 있다.
당업자라면 설계 파라미터 및 기타 인자에 따라서 청구범위 또는 그 균등물의 범위 내에서 다양한 변형, 조합, 부-조합, 및 수정이 이루어질 수 있음을 알아야 한다.
도1은 정상파 기록 형태의 종래 광 디스크 드라이브의 구조를 도시하는 개략도.
도2a는 형성된 홀로그램의 개략 도시도.
도2b는 홀로그램이 형성되는 방식을 도시하는 광 디스크의 사시도.
도3은 두 종류의 광선을 사용하는 광 디스크 드라이브의 구조를 도시하는 개략도.
도4a 및 도4b는 광 디스크의 경사 및 광선 조사 위치의 편위를 도시하는 개략도.
도5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 디스크의 외관 도시도.
도5b는 도5a에 도시된 광 디스크의 구조를 도시하는 개략도.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 디스크 드라이브의 개략 블록도.
도7은 광 픽업의 외관을 도시하는 개략 사시도.
도8은 도7에 도시된 광 픽업의 구조를 도시하는 개략 선도.
도9는 적색 광선의 광로를 도시하는 개략 선도.
도10은 광 디스크에 광선이 조사되는 방식을 도시하는 개략도.
도11은 광검출기의 검출 영역의 구조의 개략 도시도.
도12는 청색 광선의 광로(1)의 개략 도시도.
도13은 청색 광선의 광로(2)의 개략 도시도.
도14는 광검출기의 검출 영역의 구조를 도시하는 개략도.
도15a 및 도15b는 광 디스크의 경사 및 초점 위치의 편위를 도시하는 개략도.
도16은 적색 및 청색 광선의 초점 위치의 보정을 도시하는 개략도.
도17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 픽업의 구조를 도시하는 개략도.
도18은 광검출기의 검출 영역의 구조를 도시하는 개략도.
도19는 청색 광선의 초점 위치의 보정을 도시하는 개략도.
도20은 광 디스크에 광선이 조사되는 다른 실시예를 도시하는 개략도.
도21은 본 발명의 추가 실시예에 따른 광선의 초점 위치의 보정을 도시하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20: 광 디스크 드라이브
22: 드라이브 콘트롤러
23: 신호 처리기
26: 광 픽업
31, 51: 레이저 다이오드
32, 52: 시준 렌즈
34: 비편광 빔 스플리터
35, 36: 보정 렌즈
37: 이색 프리즘
38, 79: 대물 렌즈
38A: 2축 액추에이터
40, 73: 거울
41, 63, 80: 집광 렌즈
43, 64, 82: 광검출기
57: 가동 거울
60, 75: 릴레이 렌즈
61, 76: 가동 렌즈
61A, 76A: 액추에이터
62, 77: 고정 렌즈
71: 셔터
78: 갈바노 거울
81: 원통형 렌즈
100: 광 디스크
101: 기록층
102, 103: 기판
104: 반사 투과 필름

Claims (10)

  1. 정보가 기록되는 위치를 결정하기 위한 위치-안내 요소가 형성되는 반사면을 갖는 광 디스크의 기록면 상의 타겟 기록 위치에 정보 광선을 대물 렌즈에 의해 포커싱시킴으로써 적어도 하나의 기록면을 갖는 광 디스크에 정보를 기록 및/또는 판독하기 위한 광 디스크 드라이브이며,
    위치-제어 광선을 타겟 기록 위치에 대응하는 반사면 상의 타겟 안내 위치에 포커싱되도록 대물 렌즈에 의해 집광함으로써 반사면에 의해 반사된 위치-제어 광선에 기초하여 대물 렌즈의 위치를 제어하는 위치 제어기와,
    위치-제어 광선의 광축에 대한 광 디스크의 경사각을 검출하는 경사각 검출기와,
    정보 광선이 대물 렌즈에 의해 집광될 때 얻어지는 초점 위치가 경사각에 따라서 타겟 기록 위치에 정렬되도록 보정을 행하는 초점 위치 보정기를 포함하는 광 디스크 드라이브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초점 위치 보정기는 정보 광선이 대물 렌즈에 입사되기 전에 경사각에 따라 정보 광선의 광축을 조정함으로써 정보 광선의 초점 위치를 보정하는 광 디스크 드라이브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 초점 위치 보정기는 경사각에 따라 거울의 각도를 변 경함으로써 정보 광선의 초점 위치를 보정하며, 상기 거울은 대물 렌즈에 입사되는 정보 광선의 광축을 경사시키는데 사용되는 광 디스크 드라이브.
  4. 제2항에 있어서, 상기 광 디스크는 층으로 제공되는 다수의 기록면을 가지며, 상기 초점 위치 보정기는 정보 광선이 포커싱되어야 하는 기록면 중 하나와 경사각에 따라서 정보 광선의 광축을 조정함으로써 초점 위치를 보정하는 광 디스크 드라이브.
  5. 제1항에 있어서, 상기 초점 위치 보정기는 경사각에 따라서 대물 렌즈의 위치를 보정하고 위치-제어 광선을 타겟 안내 위치로부터 시프트함으로써 정보 광선의 초점 위치가 타겟 기록 위치에 정렬되도록 보정을 행하는 광 디스크 드라이브.
  6. 제5항에 있어서, 상기 초점 위치 보정기는 대물 렌즈를 광 디스크의 내측 또는 외측으로 이동시키기 위해 트랙킹 제어를 제공하기 위한 트랙킹 제어 신호에 보정값을 추가함으로써 대물 렌즈의 위치를 보정하며, 상기 보정값은 경사각에 대응하는 광 디스크 드라이브.
  7. 제1항에 있어서, 상기 경사각 검출기는 광 디스크에 대해 소정 각도로 경사진 검출 광선이 광 디스크에 조사될 때 소정의 수광 요소에 의해 만들어지는 경사 검출 광선의 반사물의 검출 결과를 이용하는 연산 처리에 의해 경사각을 검출하는 광 디스크 드라이브.
  8. 제7항에 있어서, 상기 경사 검출 광선은 위치-제어 광선으로부터 분할되고 대물 렌즈를 거쳐서 광 디스크의 반사면에 포커싱되는 복수의 부 광선을 구비하며, 상기 경사각 검출기는 수광 요소를 사용한 부 광선의 수광 결과를 이용하여 반사면으로부터의 복수의 부 광선의 다양한 초점 편위량을 산출하고 상기 다양한 초점 편위량에 기초하여 경사각을 검출하는 광 디스크 드라이브.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광 디스크 드라이브는 동일 광원으로부터 제1 및 제2 광선을 방출하고 상기 제1 및 제2 광선을 각각 대물 렌즈 및 제2 대물 렌즈에 의해 광 디스크의 양쪽으로부터 타겟 기록 위치에 포커싱시킴으로써 기록면 상에 정상파를 기록하는 광 디스크 드라이브.
  10. 정보 광선을 대물 렌즈에 의해 정보 기록 매체의 기록면 상의 타겟 기록 위치에 포커싱시킴으로써 초점 위치를 제어하는 방법이며,
    정보가 기록되는 위치를 결정하기 위한 위치-안내 요소가 형성되는 반사면을 갖는 정보 기록 매체를 준비하는 단계와,
    정보 광선을 대물 렌즈에 의해 상기 반사면에 포커싱시키는 단계와,
    위치-제어 광선이 타겟 기록 위치에 대응하는 반사면 상의 타겟 안내 위치에 포커싱되도록 대물 렌즈의 위치를 제어하는 단계와,
    위치-제어 광선의 광축에 대한 정보 기록 매체의 경사각을 검출하는 단계와,
    정보 광선이 대물 렌즈에 의해 집광될 때 얻어지는 초점 위치가 경사각에 따라서 타겟 기록 위치에 정렬되도록 보정을 행하는 단계를 포함하는 초점 위치 제어 방법.
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