KR20090030859A - 렌즈 유닛과 광학 시스템, 기록 재생 장치 및 기록 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈 유닛과 광학 시스템, 기록 재생 장치 및 기록 재생 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다층의 기록층을 구비한 기록 매체에 데이터를 기록재생함에 있어서 구면 수차를 보상하고자 하는 것이다. 이를 위하여 렌즈부는 광원에서 출력된 광을 기록 매체에 집광하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈의 개구수를 높혀 근접장을 형성하는 제2 렌즈에 덧붙여 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈에 포함된 구면수차를 보상하는 액정 소자를 포함하여 구면 수차를 보상한다.

구면 수차, 렌즈, 근접장, 액정 소자, 다층 기록 매체

Description

렌즈 유닛과 광학 시스템, 기록 재생 장치 및 기록 재생 방법{Lens unit, Optical system, recording/playback apparatus and method for recording to and/or reproducing from a recording meidum}

본 발명은 렌즈 유닛과 광학 시스템, 기록 재생 장치 및 기록 재생 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다층의 기록층을 구비한 기록 매체에 데이터를 기록재생함에 있어서 구면 수차를 보상하고 안정적으로 데이터를 기록하거나 재생하고자 하는 것이다.

광을 이용하는 기록 재생 장치는 다양한 디스크 형태 등의 기록 매체를 이용하여, 상기 기록 매체에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생한다. 최근 소비자의 기호 고급화로 고화질의 동영상 처리가 필요해지고 또한 동영상 압축 기술이 발달함에 따라 상기 기록 매체도 고밀도화가 요구되고 있다. 이를 위하여 최근 고밀도 기록 매체에 대한 기술로서 최근에는 파장이 짧은 청색광을 사용하는 블루 레이 디스크(Blue-ray Disc), HD-DVD 등과 근접장 광학(Near Field Otics)에 의한 근접장 광기록(Near Field Recording, NFR) 장치가 개발되고 있다. 이와 더불어 다층의 기록층을 가지는 기록 매체가 개발되고 있다.

상기와 같은 다층의 기록 매체에 대해서 렌즈부는 제1 기록층을 기준으로 셋팅된다. 이에 따라, 제2 기록층 기타 다른 기록층에 데이터를 기록하거나 재생하기 위하여 렌즈를 조정할 경우 구면 수차가 발생하게 된다. 이에 따라 구면 수차를 개선하는 방안이 요구되고 있는 실정이다. 특히, 근접장을 이용하는 경우에는 이와 함께 안정적으로 렌즈부와 기록 매체의 간격을 조절할 수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기록층의 이동시 구면 수차를 보상하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다층 기록 매체에 이용 가능한 렌즈 유닛과 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 근접장을 이용하는 장치에서 다층 기록 매체에 이용 가능한 렌즈 유닛과 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 포커스 제어 방법 및 이를 이용한 기록 재생 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 광학 렌즈 유닛은 광원에서 출력된 광을 기록 매체에 집광하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈의 개구수를 높혀 근접장을 형성하는 제2 렌즈 및 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈에 포함된 구면수차를 보상하는 액정 소자를 포함한다.

여기서 상기 액정 소자는 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 사이에 마련되고, 인가되는 전압에 상응하여 액정 소자를 구성하는 입자의 배향성이 변화됨을 특징으로 할 수 있다. 상기 액정 소자는 서로 다른 입사각을 가지고 상기 액정에 입사하는 광에 대해 서로 다른 굴절률을 가질 수 있도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 광학 시스템은 광원에서 출력된 광을 기록 매체에 집광하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈의 개구수를 높혀 근접장을 형성하는 제2 렌즈와 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈에 포함된 구면수차를 보상하는 액정 소자와 상기 대물 렌즈에 입사하는 광의 입사각을 변화시키는 포커스 조절부와 상기 광의 경로를 분리하거나 합성하는 분리합성부 및 상기 렌즈 유닛을 통하여 기록 매체에 반사되어 집광된 광을 수광하여 전기 신호를 생성하는 수광부를 포함한다.

여기서 상기 분리합성부는 광의 일부를 통과시키고 일부를 반사시키는 비편광 소자와 편광 방향에 따라 소정 방향으로 편광된 광을 통과시키는 편광 소자:를 포함할 수 있다. 그리고 상기 수광부는 상기 편광 소자에 의해 분리된 반사광을 수광하는 RF 수광부와 상기 비편광 소자에 의해 분리된 반사광을 수광하는 GE 수광부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 기록 재생 장치는 광원에서 출력된 광을 기록 매체에 집광하는 제1 렌즈와 상기 제1 렌즈의 개구수를 높혀 근접장을 형성하는 제2 렌즈와 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈에 포함된 구면수차를 보상하는 액정 소자와 상기 대물 렌즈에 입사하는 광의 입사각을 변화시키는 포커스 조절부와 상기 광의 경로를 분리하거나 합성하는 분리합성부와 상기 렌즈 유닛을 통하여 기록 매체에 반사되어 집광된 광을 수광하여 전기 신호를 생성하는 수광부 및 상기 수광부의 전기 신호에 상응하여 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

여기서 상기 제어부는 데이터의 기록이나 재생의 대상이 되는 기록층에 따라 상기 액정 소자에 인가될 전원의 세기에 대한 데이터가 저장된 메모리와 상기 메모리에서 인가될 전원의 세기를 결정하고, 결정된 값에 따라 제어 신호를 출력하는 선택부를 포함할 수 있다.

그리고 포커스 조절부는 이동 가능한 렌즈를 포함하는 적어도 두 개의 포커스 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제어부는 상기 포커스 조절부의 이동 가능한 렌즈를 구동하는 제어 신호를 출력하여, 서로 다른 기록층에 광이 조사되도록 제어할 수 있다. 수광부는 상기 편광 소자에 의해 분리된 반사광을 수광하는 RF 수광부와 상기 비편광 소자에 의해 분리된 반사광을 수광하는 GE 수광부:를 포함하여 구성될 수 있다. 제어부는 상기 GE 수광부의 신호에 상응하는 갭 에러 신호에 따라 상기 제2 렌즈와 상기 기록 매체의 간격을 제어할 수 있다. 그리고 상기 기록 재생 장치는 상기 기록 매체에 데이터를 기록하거나 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 재생하는 명령을 상기 제어부로 출력하는 제2 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기록 재생 방법은 포커스 조절부를 구동하여 다층 기록 매체의 해당 기록층으로 광을 포커싱하는 단계와 해당 기록층에 해당하는 세기의 전원을 액정 소자에 인가하여 구면 수차를 보상하는 단계 및 해당 기록층에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하는 단계를 포함한다.

여기서 상기 포커스 조절부의 구동은 상기 포커스 조절부를 구성하는 포커스 렌즈를 이동시켜, 렌즈 유닛으로 입사하는 광의 입사각을 변화시킴을 특징으로 할 수 있다.

상기 액정 소자에 전원을 인가함은 기 저장된 데이터에서 데이터의 기록 또는 재생의 대상이 되는 해당 기록층의 위치와 그 위치에 상응하는 전원의 세기를 찾아 인가함을 특징으로 할 수 있다.

상기 기록 재생 방법은 갭 에러 신호를 이용하여 갭 서보를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 갭 서보의 수행은 상기 갭 에러 신호가 일정한 값을 유지하도록 피드백 제어하면서, 렌즈 유닛과 상기 기록 매체가 일정한 간격을 유지하도록 제어함을 특징으로 할 수 있다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 렌즈 유닛과 광학 시스템, 기록 재생 장치 및 기록 재생 방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 기록층의 이동시 구면 수차를 효과적으로 보상할 수 있는 장점이 있다.

또한, 다층 기록 매체에 이용 가능한 렌즈 유닛과 이를 이용하는 장치를 제공하는 장점이 있다.

또한, 근접장을 이용하는 장치에서 다층 기록 매체에 이용 가능한 렌즈 유닛과 이를 이용하는 장치를 제공하는 장점이 있다.

또한, 포커스 제어 방법 및 이를 이용한 기록 재생 방법을 제공하는 장점이 있다.

또한, 근접장을 형성하기 위하여 렌즈부와 기록 매체의 간격을 안정적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 렌즈 유닛과 광학 시스템, 기록 재생 장치 및 기록 재생 방법의 일 실시예를 들어 구체적으로 설명한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서 는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여, 근접장을 이용하는 기록 재생 장치의 예를 들어 구체적으로 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 재생 장치의 구성을 개략적으로 도시한다. 상기 기록 재생 장치를 다른 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1의 광 픽업(P/U, 1)은 광을 기록 매체에 조사하고, 상기 기록 매체에 반사된 광을 수광하여 반사된 광에 상응하는 전기 신호를 생성하는 부분이다. 상기 광 픽업(1)의 구성은 구체적으로 후술한다.

신호 생성부(2)는 상기 광 픽업(1)에서 생성된 전기 신호를 이용하여 데이터 재생에 필요한 기록 재생 신호('RF 신호'라고도 한다)와 서보 제어에 필요한 갭 에러 신호(Gap error singal, 이하 'GE'라고 하고, 구체적으로 후술한다), 트랙킹 에러 신호(Tracking error signal, 이하 'TE'라고 한다) 등을 생성한다.

제1 제어부(3)는 상기 신호 생성부(2)에서 생성된 신호를 입력받아, 제어 신호 또는 구동 신호를 생성한다. 예를 들면, 제1 제어부(3)는 GE를 신호 처리하여 제1 렌즈부(40)와 기록 매체 간의 간격 제어를 위한 구동 신호를 갭 서보 구동부(4)로 출력한다. 또는 TE를 신호 처리하여 트랙킹 제어를 위한 구동 신호를 트랙킹 서보 구동부(5)로 출력한다. 또한, 상기 제어부(3)는 기록 매체에 포커싱되는 위치를 가변하기 위한 구동신호를 갭 서보 구동부(4) 또는 별도로 구비되는 포커스 구동부(미도시)로 출력할 수 있다.

또한, 상기 제1 제어부(3)는 후술할 액정 소자에 인가될 전원의 세기를 결정하고, 상기 결정된 전원의 세기에 상응하는 제어 신호를 출력한다. 이를 위하여 상기 제1 제어부(3)는 데이터의 기록이나 재생의 대상이 되는 기록층(예를 들면, 제1 기록층, 제2 기록층 등)에 따라 구면 수차 보상을 위해 액정 소자에 인가될 적정한 전원의 세기를 기 저정한 메모리(미도시)를 구비한다. 또한, 상기 메모리(미도시)에 포함된 데이터 중에서 현재 기록층의 위치에 따라 인가될 전원의 세기를 선택하고, 선택된 값에 따라 제어 신호를 출력하는 선택부를 더 포함한다.

또한, 상기 제1 제어부(3)는 후술할 포커스 조절부의 이동 가능한 렌즈를 구동시키는 구동신호를 출력하여, 서로 다른 기록층에 광이 조사될 수 있도록 제어한다.

갭 서보 구동부(4)는 광 픽업(1) 내의 액츄에이터(미도시)를 구동시킴에 의해 광 픽업(1) 또는 광 픽업의 렌즈부(미도시)를 광축 방향으로 움직인다. 이를 통해 상기 렌즈부(40)와 기록 매체의 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 상기 갭 서보 구동부(4)는 별도의 포커스 구동부가 마련되지 않을 겨우, 광 픽업(1) 내의 액츄에이터를 구동시켜 포커스 조절부(35)를 광축 방향으로 움직이도록 제어할 수 있다. 이때, 별도의 포커스 구동부가 마련된 경우에는, 상기 포커스 구동부가 제어부(3)의 구동 신호에 따라 상기 포커스 조절부(35)를 광축 방향으로 이동시킬 수 있다.

트랙킹 서보 구동부(5)는 광 픽업(1) 내의 트랙킹 액츄에이터(미도시)를 구동시킴에 의해 광 픽업(1) 또는 광 픽업의 렌즈부(40)를 래디얼(radial) 방향으로 움직여서 광의 위치를 수정한다. 이를 통해 상기 광 픽업(1) 또는 광 픽업의 렌즈부(40)는 기록 매체에 마련된 소정의 트랙을 추종할 수 있다. 또한, 상기 트랙킹 서보 구동부(5)는 트랙의 이동 명령에 상응하여 광 픽업(1) 또는 광 픽업의 렌즈부(40)를 반경 방향으로 이동시킬 수 있다.

슬래드 서보 구동부(6)는 광 픽업(1)을 움직이기 위하여 마련된 슬래드 모터(미도시)를 구동시킴에 의해 트랙의 이동 명령에 상응하여 광 픽업(1)을 반경 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기와 같은 기록 재생 장치에는 PC와 같은 호스트가 연결될 수 있고, 이때 상기 기록 재생 장치의 일부를 '드라이브(drive)'라고 한다. 상기 호스트는 인터페이스를 통해 기록/재생 명령을 제2 제어부(9)를 통하여 입력받는다. 또한, 상기 제2 제어부(9)는 상기 호스트의 기록/재생 명령에 따라 상기 디코더(7), 엔코더(8) 및 제어부(3)를 제어한다. 여기서 상기 인터페이스는 통상 ATAPI(Advanced Technology Attached Packet Interface, 110)를 사용할 수 있다. 여기서 ATAPI(110)는 CD나 DVD 드라이브와 같은 광 기록/재생 장치와 호스트간의 인터페이스 규격으로 광 기록/재생 장치에서 디코딩된 데이터를 호스트로 전송하기 위해 제안된 규격이며, 디코딩된 데이터를 호스트에서 처리 가능한 데이터인 패킷 형태의 프로토콜로 변환하여 전송하는 역할을 한다. 이를 통해, 디코더(7)로부터 재생된 데이터를 전송받으며, 기록할 데이터를 엔코더(8)로 전송하여 데이터의 기록이나 재생을 수행한다.

이하에서는 상기 광 픽업(1)에 포함되는 광학계(미도시)의 구체적인 일 실시 예에 따른 구성을 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 광 픽업(1)에 포함되는 광학계의 구체적인 제1 실시예를 개략적으로 도시한다. 본 실시예에서 광원(10)은 직전성이 좋은 레이져 등이 사용될 수 있다. 그러므로 상기 광원(10)은 구체적으로는 레이져 다이오드(Laser diode)를 사용할 수 있으나, 본 실시예에 한정되는 것은 아니다. 그리고 상기 광원(10)에서 방출되어 기록 매체에 조사될 광은 평행광으로 구성할 수 있다. 이를 위하여 상기 광원에서 방출된 광의 경로 상에 광의 경로를 평행하게 하는 콜리메이트(15)와 같은 렌즈를 포함하도록 구성할 수 있다. 즉, 점광원에서 발산된 광의 경로상에 상기 콜리메이트(15)를 구비함으로써 광의 경로를 변환하여 평행광으로 형성할 수 있다.

분리합성부(20,30)는 동일한 방향에서 입사한 광의 경로를 분리하거나, 서로 다른 방향에서 입사한 광의 경로를 합성하는 부분이다. 본 실시예서는 비편광 분리합성부(Non-polarized Beam Splitter, 이하 'NBS'라고 한다)와 편광 분리합성부(Polarized Beam Splitter, 이하 'PBS'라고 한다)를 이용한 경우를 예로 들고 있다. 여기서, 상기 NBS(20)는 편광에 무관하게 입사된 광의 일부는 통과시키고 일부는 반사시키는 부분이다. 이를 위하여 하프 미러 등의 구성을 이용할 수 있다. 또한, 상기 PBS(30)는 편광 방향에 따라 특정 방향의 편광만을 통과시키는 편광자에 해당하는 부분이다. 직선 편광을 이용하는 경우를 예로 들면 다음과 같다. 여기서, 직선 편광은 광의 진행 방향인 광축에 대하여 수직인 면 안에서 서로 직각방향으로 진동하는 위상차가=0, ±1, ±2, …인 2개의 직선편광으로 분해할 수 있다. 이때 진동 방향이 수평 방향인 편광 성분을 설명의 편의를 위하여 'x축 편광'이라고 하 고, 진동 방향이 수직 방향인 편광 성분을 'y축 편광'이라고 한다. 상기 PBS는 입사된 광의 x축 편광 성분만 통과시키고 y축 편광 성분은 반사시키도록 구성할 수 있다. 또는 반대로 y축 편광 성분은 통과시키고 x축 편광 성분은 반사시키도록 구성할 수도 있다. 본 실시예에 있어서는 설명의 편의를 위하여 PBS(30)가 x축 편광 성분을 통과시키고 y축 편광 성분을 반사하는 경우를 예로 들어 설명한다.

파장판(wavelength plate, 55)은 편광된 광의 위상을 변경시키는 부분이다. 이를 위하여 상기 파장판은 광의 진행속도가 광의 편광 상태에 따라 달라져서 복굴절(birefringence)가 발생하는 복굴절체 등이 이용될 수 있다. 본 발명에서는 1/4 파장판(quater wavelength plate, 이하 'QWP'라고 한다)를 이용하는 경우의 예를 도시한다. 여기서 QWP(35)는 입사된 광이 해당 파장판을 통과하는 속도가 달라져서 1/4 파장의 차이를 형성하는 부분이다.

렌즈부(40)는 상기 광원(10)에서 방출된 광을 기록 매체에 조사하고, 상기 기록 매체에서 반사된 광을 다시 집광하는 부분이다. 본 실시예에서는 상기 렌즈부는 근접장(Near field)을 형성하는 부분으로 도 3의 경우를 일 실시예로 들어 구체적으로 설명하고자 한다.

렌즈부(40)는 대물 렌즈(41) 이외에 굴절률이 높은 렌즈를 더 구비함으로써 개구수를 높이고 이를 통해 소산파(Evanescent wave)를 형성하여 근접장을 형성한다. 구체적으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(41)와 상기 대물 렌즈(41)를 통과한 광이 기록 매체(100)로 입사하는 경로 상에 마련된 고굴절률의 렌즈(45)를 포함한다. 본 발명에 있어서, 상기 렌즈부(40)에 구비되는 대물 렌즈(41)와 고 굴절률의 렌즈(42)는 다양한 변형이 가능할 것이다. 여기서 상기 고굴절률의 렌즈(42)를 설명의 편의상 '근접장 형성 렌즈'라고 한다. 상기 근접장 형성 렌즈의 형태는 다양한 변형이 가능하고, 구체적인 예를 들면 도시된 바와 같이 원추형으로 구성할 수 있다. 즉, 기록 매체(100)와 접하는 면적을 최소화하여 틸트 가능한 범위를 최대한 확보하고 이때 원추의 말단부에 광이 포커싱될 수 있는 최소한의 면적을 가지는 밑면을 확보한다. 이를 통하여 후술하는 바와 같이 기록 매체(100)와 매우 근접한 간격을 유지하면서 이용가능한 근접장 형성 렌즈(32)를 제공할 수 있다.

근접장을 이용하는 기록 재생 장치에 있어서, 상기 근접장 형성 렌즈(40)는 기록 매체(100)와 매우 근접하여 위치할 것을 요한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 근접장 형성 렌즈(45)와 기록 매체(100) 사이의 간격(H로 표시된 간격)은 나노 미터 내지 마이크로 미터 수준의 간격으로 유지되어야 한다. 구체적으로 렌즈부(40)와 기록 매체(100)의 관계를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

상기 렌즈부(40)와 기록 매체(100)를 광 파장의 약 1/4(즉, λ/4) 이하로 근접시키면, 임계각 이상으로 상기 렌즈부(40)에 입사한 광의 일부는 상기 기록 매체(100)의 표면에서 전반사하지 않고 소산파를 형성하여 상기 기록 매체(100)를 투과하여 기록층에 도달한다. 그리고 상기 기록층에 도달한 소산파를 기록 재생에 이용할 수 있다. 이를 통하여 회절 한계 이하의 광으로 고밀도의 비트 정보를 저장할 수 있게 된다. 그러나 상기 렌즈부(40)와 기록 매체(100)의 간격이 λ/4 이상으로 멀어지면, 광의 파장은 소산파의 성질을 잃어버리며 원래의 파장으로 되돌아오며, 기록 매체(100)의 표면 또는 근접장 형성 렌즈(45)의 표면에서 전반사된다. 이 경 우 소산파를 형성하지 못하므로 근접장에 의한 기록 재생을 할 수 없게 된다. 그러므로 일반적으로 근접장을 이용하는 기록 재생 장치에서 상기 렌즈부(40)는 기록 매체(100)와의 간격이 대략 λ/4을 넘지 않도록 제어된다. 여기서 상기 λ/4가 근접장의 한계가 된다. 즉, 근접장을 이용하기 위해서는 상기 렌즈부(40)와 기록 매체(100)가 나노 미터 수준의 간격을 유지할 필요가 있다. 본 실시예에서 상기 나노 미터 수준의 간격을 유지하는 방법으로 갭 에러 신호(Gap Error Signal, 이하 'GE'라고 한다)를 이용할 수 있으며, 이에 대해서는 구체적으로 후술한다.

또한, 상기 대물 렌즈(41)는 근접장 형성 렌즈(45)와 정렬 관계를 유지해야 하고, 이와 같은 정렬 관계는 대물 렌즈(41)의 이동시에 쉽게 흐트러질 수 있다. 그러므로 대물 렌즈(41)는 고정되고 이동하지 않도록 구성한다. 예를 들면, 대물 렌즈(41)와 근접장 형성 렌즈(45)를 경통(미도시)으로 결합하여 하나의 렌즈 유닛을 설정할 수 있다. 이때, 상기 렌즈 유닛에 의해 형성되는 구면 수차(Spherical Aberration, SA)를 보상하기 위하여 액정 소자(43)을 더 구비한다. 상기 액정 소자(43)는 렌즈 유닛에 구비된 구면 수차를 보상하기 위하여, 서로 다른 전기 또는 자기적 성질을 가진 부분으로 분절화되어 렌즈 유닛의 상부에 마련될 수도 있다. 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(41)와 근접장 형성 렌즈(45)의 사이에 구비되는 경우를 예로 들어 설명한다.

액정 소자(43)을 구성하는 액정(Liquid crystal, LC)은 구성하는 분자가 차지하는 위치와 분자축의 방향이 고체에서 볼 수 있는 완전한 규칙성을 가진 상태와 통상의 등방성 액체에서 볼 수 있는 불규칙한 상태의 중간 상태(mesomorphic phase)의 물질을 말한다. 이와 같은 액정은 유동성을 나타냄과 동시에 광학적, 전기적인 성질이 결정과 마찬가지로 비등방성을 나타낸다. 이와 같은 액정 소자(43)은 전기장이나 자기장에 의한 액정 분자의 배향성을 가지므로 이를 이용하여 굴절률의 조정할 수 있다. 즉, 상기 액정 소자(43)에 전기장 또는 자기장을 형성함으로서, 대물 렌즈(41)와 근접장 형성 렌즈(45)의 간격을 변화시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 4의 (a), (b)는 액정 소자(43)에 전원이 인가되어 전기장이 형성되는 경우를 도시하고 있다. 전원이 인가되지 않은 경우 액정 소자(43)을 구성하는 액정 분자는 (a)에 도시된 바와 같이 불규칙한 중간 상태의 배열을 보인다. 그러나 스위치가 닫혀 전원이 인가되면, 액정 소자(43')는 배향성을 가진다. 이때, 사용하는 액정의 성질에 따라 다른 배향을 가질 수 있으나, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 (b)에 도시된 바와 같이 양쪽 기판면에 대하여 평행하게 배향되는 경우를 예로 들어 설명한다.

도 2의 광학계는 포커스 조절부(50)를 포함한다. 상기 포커스 조절부(50)는 렌즈부(40)로 입사하는 광의 입사각을 조절하여, 결과적으로 기록 매체(100)에 포커싱되는 광의 위치를 변경하는 부분이다. 즉, 다층의 기록층을 가지는 기록 매체(100)에 데이터를 기록하거나 재생하기 위하여, 제1 기록층에서 제2 기록층으로 광이 포커싱되는 위치를 변경하기 위한 부분이다. 상술한 바와 같이 근접장 형성 렌즈(45)는 기록 매체(100)와 나노 미터 수준의 간격을 유지해야 하고, 상기 대물 렌즈(41)와 근접장 형성 렌즈(45) 역시 마이크로 미터 수준의 간격을 벗어날 수 없 다. 마이크로 미터 수준의 간격에서 대물 렌즈(41)를 이동시킴으로써 광이 기록 매체(100)에 포커싱되는 위치를 가변시키려면, 간격의 1/10~1/00까지도 제어할 수 있어야 한다. 그러므로 상기 대물 렌즈(41)와 근접장 형성 렌즈(45) 사이의 관계를 유지하면서 상기 대물 렌즈(41)를 이동시켜 포커싱 위치를 가변시키는 것은 현실적으로 매우 어렵게 된다. 그러므로 상기 대물 렌즈(41)와 근접장 형성 렌즈(45)의 위치를 고정시킨 상태에서 포커싱 위치를 변화시킬 수 있도록 포커스 조절부를 별도로 구비한다.

구체적으로 포커스 조절부(50)의 일 실시예를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하고자 한다. 도 5에 도시된 바와 같이 대물 렌즈(41)에 입사하는 광의 입사각을 변화시킴으로써 초점 거리를 변화시킬 수 있다. 도 5의 실선은 대물 렌즈(41)에 평행으로 입사한 광의 경로를 도시하고 있다. 평행하게 입사한 광은 f1의 위치에 포커싱되는 초점 거리를 가진다. 한편, 도 5의 점선은 대물 렌즈(41)에 입사하는 광의 입사각이 변환된 경우를 도시한다. 포커스 조절부(50)를 통과한 광이 수렴함으로써 점선으로 도시된 바와 같은 경로를 통하여 대물 렌즈(41)에 입사하면, 대물 렌즈(41)에서 굴절된 광은 f2의 위치에 포커싱되는 초점 거리를 가진다. 즉, 대물 렌즈(41)로 입사하는 광의 경로를 변경시킴에 따라 기록 매체(100)의 서로 다른 위치에 광이 포커싱될 수 있다. 이를 통하여 대물 렌즈(41)가 고정된 상태에서도 기록 매체(100)에 포커싱되는 위치를 가변시킬 수 있다. 그러므로 입사된 광의 방향을 그대로 유지하거나 수렴 또는 발산시키는 등의 광의 방향 조절이 필요하며, 본 실시예에서는 상기 포커스 조절부(50)가 이와 같은 역할을 수행한다.

여기서 상기 포커스 조절부(50)는 입사한 광의 진행 경로를 그대로 유지하거나 수렴 또는 발산하도록 조절할 수 있는 구조를 가진다. 구체적인 포커스 조절부(50)의 실시예는 도 6에 도시된 바와 같다. 여기서 상기 포커스 조절부(50)는 입사한 광의 진행 경로를 그대로 유지하거나 발산 또는 수렴하도록 조절할 수 있는 구조를 가진다. 그러므로 포커스 조절부(50)는 적어도 하나의 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 조합으로 구성될 수 있다.

도 6의 (a)는 두 개의 볼록 렌즈를 포함하는 경우를 예로 들어 도시한다. 그리고 (b)와 (c)는 볼록 렌즈와 오목 렌즈가 각각 하나씩 포함되는 경우를 예로 들어 도시한다. 상기의 경우는 모두 평행광을 그대로 유지할 수 있다. 이때, (b)의 경우는 입사광의 직경을 증가시키는 역할, (c)의 경우는 입사광의 직경을 감소시키는 역할을 함께 수행할 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여, 상기 (a)의 경우를 예로 들어 구체적으로 설명한다.

도 7는 상기 도 6 (a)의 예에 따른 포커스 조절부(50)에 의한 광의 경로 변환을 도시한다. 도 7의 (a)는 도시된 바와 같이 상기 포커스 조절부(50)를 구성하는 제1 포커스 렌즈(50a)와 제2 포커스 렌즈(50b)가 동일한 초점을 가지는 위치 관계인 경우를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 제1 포커스 렌즈(50a)로 입사한 평행광은 초점을 통해 제2 포커스 렌즈(50b)로 입사하고 출사하는 광 역시 평행광이 된다. 즉, 입사광의 방향을 그대로 유지할 수 있다. 이때, 상기 도 6의 (b) 또는 (c)와 같은 포커스 조절부(50)를 구비한 경우에는 도시된 바와 같이 평행광의 직경이 변화하게 된다.

도 7의 (b)와 (c)는 제2 포커스 렌즈(50b)의 이동에 따라 서로 다른 초점을 가지는 위치 관계를 도시한다. 도시된 바와 같이 제1 포커스 렌즈(50a)로 입사한 평행광은 제2 포커스 렌즈(50b)를 통해 발산하는 광을 형성한다. 이와 같이 어느 하나의 렌즈(본 실시예에서는 제2 포커스 렌즈(50b)가 위치 가변성을 가진다)가 이동 가능하도록 구성함으로써 발산광 또는 수렴광을 형성할 수 있다. 이에 따라 렌즈부(40)에 입사하는 광의 방향이 변환되고 기록 매체(100)에 광이 포커싱되는 위치가 변경될 수 있다. 즉, 대물 렌즈(41)의 이동과 무관하게 다층의 기록층을 구비한 기록 매체(100)의 서로 다른 기록층에 광이 포커싱되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 광학계는 렌즈부(40)를 통하여 기록 매체(100)에 반사된 광을 수광하는 수광부(60,70)를 더 포함한다. 여기서 상기 수광부는 반사광을 수광하고 광전변환하여 상기 반사광의 광량에 상응하는 전기적인 신호를 생성하는 부분이다. 이를 위하여 상기 수광부(60,70)는 기록 매체(100)의 신호트랙방향이나 반경방향으로 특정분할, 예를 들면 2분할한 2개의 광 검출 소자 또는 신호트랙방향과 반경방향으로 각각 2분할한 4개의 광 검출소자로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 RF 수광부(60)와 GE 수광부(70)를 구비하는 경우를 예로 들어 설명한다.

상기 광학계는 상기 렌즈부(40)를 구동하는 렌즈 구동부(미도시)를 더 포함한다. 상기 렌즈 구동부는 렌즈부(40)를 조정하는 부분으로 전기장 또는 자기장을 이용하여 미세 구동을 하도록 구성할 수 있다. 이를 위하여 감은 코일 등을 사용하는 액츄에이터(actuator)가 이용될 수 있다.

이하에서는 상기 기록 재생 장치의 실시예를 구성하는 광 픽업(1)에 있어서 광학계 내부에서는 광원(10)에서 방출된 광의 진행 방향을 기준으로, 그 이외에는 신호의 흐름을 기준으로 작동 순서를 구체적으로 설명한다.

도 2의 광원(10)에서 방출된 광은 콜리메이터(15)를 통과하면서 평행화되고 NBS(20)로 입사한다. 상기 NBS(20)에 의하여 광의 일부는 반사되고 일부는 통과한다. 상기 NBS(20)를 통과한 광은 PBS(30)로 입사한다. 그리고 입사된 광에서 x축 방향으로 진동하는 편광(이하 'x축 편광'이라 한다)은 PBS(30)를 통과하여 포커스 조절부(50)를 통해 렌즈부(40)로 입사한다. 여기서 포커스 조절부(50)와 렌즈부(40)를 통하여 기록 매체(100)에 조사되는 위치가 조절된다. 이를 도 8 내지 도 10을 참조하여 구체적으로 설명한다.

광학계의 제작시, 광학계를 구성하는 포커스 조절부(50)와 렌즈부(40)는 기록 매체(100)의 제1 기록층(L0)에 광을 조사하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 포커스 조절부(50)를 통하여 평행하게 대물 렌즈(40)로 입사된 광은 액정 소자(43)과 근접장 형성 렌즈(45)를 통하여 기록 매체(100)의 제1 기록층에 구면 수차없이 포커싱될 수 있다.

기록 매체(100)의 제2 기록층(L1)에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위해서는 도 5에서 설명한 바와 같이 포커스 조절부(50)의 조절하여, 즉 포커스 조절부(50)를 구성하는 렌즈를 이동시켜 대물 렌즈(41)로 입사하는 광의 입사각을 변화시킨다. 이 경우 도 9에 도시된 바와 같이 대물 렌즈로 입사하는 각이 변화함에 따라 제2 기록층(L1)에 광이 조사된다. 그러나, 입사각의 변화에 따라 대 물 렌즈(41)에 구면 수차가 발생하게 되고 대물 렌즈(41)에 입사되는 위치에 따라 구면 수차에 상응하여 서로 다른 위치에 광이 포커싱된다. 도 9에 도시된 바와 같이 일부광은 제2 기록층(L1)에 포커싱(f2)되나 구면수차를 가지는 일부 광은 제2 기록층(L1)에서 벗어난 위치에 포커싱(예를 들면, f2')된다. 그러므로 도 4 (b)에서 설명한 바와 같이 전기장을 발생시켜 액정 소자(43)에 의해 형성되는 굴절률을 변화시킬 수 있다. 즉, 하기의 수학식 1에서와 같이 대물 렌즈(41)와 근접장 형성 렌즈(45) 사이의 광학적 거리, 즉 광경로는 굴절률과 물리적 경로를 통해 결정된다. 하기의 식에 있어서 L은 광경로, n은 굴절률 그리고 l은 물리적 경로를 의미한다.

상술한 바와 같이, 액정 소자(43)에 전원을 인가하여 전기장을 발생시키고, 이때, 전기장의 세기를 조절함으로써 액정을 구성하는 분자의 배향성을 조절할 수 있다. 이는 통과하는 광에 대한 굴절률(n)을 변화시키는 것으로 상기 광경로를 변화시키는 효과를 가져온다. 이를 통하여 대물 렌즈(41)에 의한 구면 수차를 보상할 수 있다. 이때, 구면 수차 보상을 위하여 인가되는 전원 및 발생되는 전기장의 세기는 실험적으로 결정되어 셋팅될 수 있다.

특히, 대물 렌즈(41)를 통과하여 액정 소자(42)로 입사하는 광은 평행하지 않은 집광되는 광이므로 액정을 구성하는 분자에 입사되는 방향이 상이하다. 그러 므로 분절시켜 서로 다른 전압을 인가할 필요가 없다. 즉, 하나의 액정 소자(43)에 소정의 전원을 인가하여 배향성을 가지면, 광이 입사하는 방향에 따라 굴절률의 변화가 상이하게 작용한다. 이에 따라서 구면 수차를 보상하고 모두 제2 기록층(L1)에 집광되도록 할 수 있다.

그리고 렌즈부(40)에 의해 기록 매체(100)에 조사되어 각 기록층에 반사된 광은 렌즈부(40)를 통해 다시 집광된다. 집광된 광은 파장판(55)에 의해서 y축 방향으로 진동하는 편광(이하 'y축 편광'이라 한다)으로 전환된다. 여기서 상기 파장판(55)은 렌즈부(40)로 향하는 광을 우원 편광시키고, 반사되어 렌즈부에 의해 집광된 광을 좌원 편광시켜서 반사된 광이 입사광과 90도 차이나는 편광 방향을 가지도록 한다.

포커스 조절부를 통과한 광은 PBS(30)로 입사하고, y축 편광된 광이므로 반사되어 RF 수광부(60)로 수광된다. 그리고, 개구수가 높은 렌즈부(40)에 의해 왜곡된 일부의 광은 PBS(30)를 통과하여 NBS(20)로 입사된다. 그리고 NBS(20)에 의해 일부광이 GE 수광부(70)로 입사된다.

여기서 RF 수광부(60)에 입사된 광은 기록 재생 신호(RF 신호) 또는 트랙킹 에러 신호(Tracking Error Signal, TE) 등을 생성하는데 이용될 수 있다. 그리고 GE 수광부(70)에 입사된 광은 갭 에러 신호(Gap Error Signal, GE)를 생성하는데 이용될 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 도 2의 실시예에 있어서 GE 수광부(70)가 2개의 광 검출 소자(PDA,PDB)로 구성된 경우를 예로 들어 설명한다. 상기 2개의 광 검출 소자는 각각 수광된 광량에 상응하는 전기적 신호 a, b를 출력한다. 그리고 도 2의 신호 생성부(2)는 상기 GE 수광부(70)에서 출력된 전기적인 신호를 이용하여 갭 에러 신호(GE)를 생성한다. 상기 갭 에러 신호(GE)는 상기 GE 수광부(70)를 구성하는 광 검출 소자에서 출력되는 신호를 모두 가산하여 생성될 수 있다. 이와 같이 생성되는 갭 에러 신호(GE)를 식으로 나타내면 다음과 같다.

여기서 상기 갭 에러 신호(GE)는 광량에 상응하는 전기적인 신호들의 총합에 해당하므로, 상기 GE 수광부(70)에 수광된 반사광의 광량에 비례하게 된다.

상기 갭 에러 신호(GE)는 도 10에 도시된 바와 같이, 근접장 내에서는 렌즈부(40)와 기록 매체(100)의 간격(H)이 커짐에 따라 지수 함수적으로 증가하고, 근접장을 벗어난 원격장에서는 일정한 크기를 가진다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 임계각 이상으로 입사한 광은 상기 렌즈부(40)와 기록 매체(100)의 간격(H)이 근접장을 벗어나면 즉, 상술한 근접장의 한계(즉, 근접장과 원격장의 경계)인 λ/4 이상이 되면 기록 매체(100)의 표면에서 전반사한다. 반면에 상기 렌즈부(40)와 기록 매체(100)의 간격(H)이 λ/4보다 작아 근접장을 형성하면, 상기 렌즈부(40)와 기록 매체(100)가 서로 접촉하지 않아도 상기 임계각 이상으로 입사한 광의 일부가 기록 매체(100)를 투과하여 기록층에 도달하게 된다. 그러므로 상기 렌즈부(40)와 기록 매체(100)의 간격(H)이 가까울수록 기록 매체(100)를 투과하는 광량은 많아지고, 상대적으로 기록 매체(100)의 표면에서 전반사하는 광량은 줄어든다. 그리고 간격(H)이 멀어질수록 기록 매체(100)를 투과하는 광량은 줄어들고, 상대적으로 기록 매체(100)의 표면에서 전반사하는 광량은 증가한다. 그러므로 도 4에 도시된 바와 같은 관계를 가지게 된다. 이에 따라 상기 반사광의 세기에 비례하는 갭 에러 신호(GE)의 세기도 도 4에 도시된 바와 같이 근접장 내에서는 상기 간격(H)이 증가함에 따라 지수 함수적으로 증가하고, 근접장을 벗어나면 일정한 값(최대값)을 가진다. 이와 같은 원리를 바탕으로, 갭 에러 신호(GE)는 근접장 내에서 상기 렌즈부(40)와 기록 매체(100)의 간격(H)을 일정하게 유지하면 일정한 값을 가지게 된다. 즉, 상기 갭 에러 신호(GE)가 일정한 값을 가지도록 피드백 제어함으로써 상기 렌즈부(40)와 기록 매체(100)의 간격(H)을 일정하게 유지하도록 제어할 수 있다.

이하에서는 도 11 및 도 12를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 데이터의 기록 재생 방법을 구체적으로 설명한다.

기록 매체가 기록 재생 장치로 로딩(Loading)되면(S10), 대기 상태로 유지한다. 이때, 외부에서 입력되거나 자동 실행으로 프로그래밍된 기록이나 재생 명령이 있는지 판단한다(S20). 기록이나 재생 명령이 있다면, 광원에서 광이 출력된다. 그리고 출력된 광은 기록 매체의 기록층에 포커싱된다. 이때, 현재 광이 포커싱되는 위치가 데이터의 기록이나 재생이 수행될 대상 기록층에 해당하는지 판단한다(S30). 예를 들어, 광학계의 제작시 제1 기록층(L0)를 기준으로 광학계를 구성할 경우, 최초로 포커싱되는 위치는 제1 기록층(L0)이 되도록 설정할 수 있다. 이에 따라 대상 기록층이 제1 기록층(L0)일 경우는 포커싱되는 기록층에서 해당 트랙을 찾게될 것이고, 대상 기록층이 그 이외의 기록층(예를 들면, 제2 기록층(L1))일 경우는 포커스 조절부를 구동하여 포커싱되는 위치를 변경한다(S35). 포커스 조절부를 일회 또는 다수회 반복 구동하여 대상 기록층의 위치로 포커싱되는 위치를 변경한 경우, 구면 수차를 보상해 주어야 한다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 제1 기록층(L0)을 기준으로 제작된 광학계라면 제1 기록층(L0)에 대해서는 구면수차를 가지지 않는다. 그러므로 도 11에 기재된 바와 같이 대상 기록층이 제1 기록층(L0) 인가를 판단하고(S40), 제1 기록층(L0)이 아니라고 판단되면 해당 대상 기록층의 위치에 따라 기 저장된 전원을 액정 소자에 인가한다(S45). 즉, 기록층의 위치에 상응하는 구면 수차를 보상하기 위하여 필요한 전원의 세기를 실험적으로 결정하여 저장해두고, 상기 데이터를 이용하여 해당 전원을 인가함으로써 구면 수차를 보상할 수 있다. 그리고 검출되는 갭 에러 신호(GE)를 이용하여 갭 서보를 수행한다(S50). 이에 대해서는 도 12를 참조하여 구체적으로 서술한다. 상기 갭 서보가 안정되면, 검출되는 기록 재생 신호(RF)를 이용하여 데이터를 기록하거나 재생하는 과정을 수행한다(S60).

여기서 상기 갭 에러 신호(GE)에 의한 렌즈 구동부의 구동은 데이터의 기록이나 재생 과정에서 계속적으로 피드백 제어되도록 구성할 수 있다. 상술한 바와 같이 갭 에러 신호(GE)를 이용하여 렌즈부(40)와 기록 매체(100)의 간격을 일정하게 유지하도록 제어하는 방법을 도 13을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

반사광의 신호를 검출하기에 적합한 렌즈부와 기록 매체의 간격 x을 설정한 다(S71). 그리고 상기 설정된 간격 x에서 검출되는 갭 에러 신호(GE) y를 검출한다(S72). 상기 검출된 갭 에러 신호(GE) y를 저장한다(S73). 여기서 상기 y는 렌즈부와 기록 매체의 충돌 우려가 높지 않도록 근접장 한계(λ/4)의 10~20%보다 큰 값으로 설정할 수 있다. 또한, 상기 y는 렌즈부와 기록 매체가 멀어져 근접장을 벗어날 우려가 높지 않도록 근접장 한계(λ/4)의 80~90% 보다 작은 값으로 설정할 수 있다. 상기와 같은 과정은 기록 매체에 데이터를 기록/재생하는 과정 이전에 수행될 수 있다.

회전하는 기록 매체에 데이터가 기록/재생되는 과정에서, 기록 매체의 트랙에 조사된 광에서 편광 방향이 왜곡된 광은 반사되어 GE 수광부에 수광된다. 그리고 신호 생성부는 상기 GE 수광부에서 출력되는 신호를 이용하여 갭 에러 신호(GE)를 생성한다. 이때, 검출되는 갭 에러 신호(GE) y1이 상기 저장된 갭 에러 신호(GE) y에 해당하는지 여부를 판단한다(S74). 여기서 상기 검출되는 갭 에러 신호(GE) y1이 상기 저장된 갭 에러 신호(GE) y에 해당하면, 설정된 간격을 유지하는 것이므로 그 상태로 계속 기록/재생 과정을 수행한다(S75). 반면에 검출되는 갭 에러 신호(GE) y1이 상기 저장된 갭 에러 신호(GE) y에 해당하지 않으면, 간격에 변화가 생긴 것으로 렌즈부를 구동함으로써 상기 렌즈부와 기록 매체의 간격을 조정할 수 있다(S66). 이와 같이 기록/재생 과정에서 검출되는 갭 에러 신호(GE)를 이용하여 렌즈부를 피드백 제어함으로써 렌즈부와 기록 매체의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학계를 구비한 기록 재생 장 치를 및 기록 재생 방법을 상기 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 여기서 설명의 편의를 위하여, 상기의 실시예와 동일한 부분은 생략하고 차이점이 있는 부분을 중심으로 설명하고자 한다.

본 실시예의 광학계는 도 2의 파장판(55)의 위치에 도 4에서 설명한 액정 소자를 위치시킨다. 그리고 여기서 렌즈부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 구성되거나, 액정 소자(43)를 제외한 대물 렌즈(41)와 근접장 형성 렌즈(45) 만을 포함하도록 구성할 수 있다. 그 이외의 다른 구성은 상기 도 2에서 설명한 바와 동일하다.

상기의 광학계에서 근접장 형성 렌즈(45)의 표면에서 전반사된 광 중에서 고굴절률의 렌즈로 인해 편광 방향이 변형된 광은 상술한 바와 같이 GE 수광부(70)로 입사한다. 그리고 상기 GE 수광부(70)로 입사된 광을 이용하여 갭 에러 신호(GE)를 생성한다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 상기 GE 수광부(70)는 도 13에 도시된 바와 같이 4개의 광 검출 소자(PDA, PDB, PDC, PDD)로 구성된 경우를 예로 들어 설명한다. 여기서 상기 4개의 광 검출 소자는 각각 수광된 광량에 상응하는 전기적인 신호 a, b, c, d를 출력한다. 그리고 도 2의 신호 생성부(2)는 상기 GE 수광부(70)에서 출력된 전기적인 신호를 이용하여 갭 에러 신호(GE)를생성한다. 상기 갭 에러 신호(GE)는 상기 GE 수광부(70)를 구성하는 광 검출 소자에서 출력되는 신호를 모두 가산하여 생성될 수 있다. 이와 같이 생성되는 갭 에러 신호(GE)를 식으로 나타내면 다음과 같다.

여기서, 상기 근접장 형성 렌즈(45)에 입사한 광 중에서 광축에 근접하여 입사각이 작은 일부의 광은 근접장 형성 렌즈(45)의 표면에서 전반사되지 않고 기록 매체(100)에 도달하고, 상기 기록 매체(100)에서 반사된다. 상기 기록 매체(100)에 반사된 광 중은, 상기 기록 매체(100) 마다의 특성에 따른 복굴절 현상에 의해 편광 방향이 왜곡된 광을 형성한다. 그리고 상기 왜곡된 광도 역시 상기 GE 수광부(70)로 입사하게 된다. 이에 따라 상기 갭 에러 신호(GE)에 에러가 포함될 수 있고, 이를 제거할 필요가 있다.

이를 위하여, 상기 파장판(55)의 위치에 액정 소자를 삽입하고, 상기 액정 소자에 전원을 인가하여 통과하는 광의 편광 방향을 조절한다. 이때, 상기 갭 에러 신호(GE)에 포함되는 에러 신호를 제어가기 위하여 다음의 수학식 4과 같은 에러 신호를 형성하고, 이를 최소화하는 방향으로 상기 액정 소자에 전원을 인가함으로써 편광 방향을 조절한다.

즉, 복굴절이 없는 기록 매체(100)가 로딩된 경우에는 도 13에 도시된 바와 같이 대칭적인 광이 수광되고, 이때 액정 소자에는 기본 전압이 인가되어 앞의 실시예에서 설명한 바와 같이 파장판(55)의 역할을 한다. 한편, 복굴절이 있는 기록 매체(100)가 로딩된 경우에는 에러로 인하여 대칭이 깨어진 광이 GE 수광부(70)에 수광된다. 그러므로 상기 액정 소자에 인가되는 전압을 가변시켜서, 해당 기록 매체(100)에서 편광 방향에 따른 복굴절이 발생하지 않는 방향으로 편광 조절을 수행한다. 즉, 상기 에러 신호를 최소화하는 방향으로 인가되는 전압을 조정한다. 그리고, 상기 에러 신호를 최소화한 상태에서 상술한 바와 같이 갭 에러 신호(GE)를 생성한다. 이를 통하여 에러가 개선된 안정적인 갭 에러 신호(GE)를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 구성하는 기록 재생 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 2는 본 발명의 기록 재생 장치에 구비되는 광 픽업 광학계의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예를 구성하는 광 픽업의 렌즈부의 일 실시예를 기록 매체와 함께 도시한 개략 단면도이다.

도 4는 발명에 구비된 액정 소자의 일 실시예를 도시한 측 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 조절부에 의한 광 경로 변화를 대물 렌즈와 함께 도시한 개략도이다.

도 6의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 포커스 조절부의 구체적 실시예를 도시한 개략도이다.

도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 포커스 조절부의 일 실시예에 있어서 포커싱 위치의 변화를 도시한 개략도이다.

도 8은 도 3의 렌즈부에 있어서 제1 기록층에 포커싱되는 광의 흐름을 함께 도시한 개략도이다.

도 9는 도 3의 렌즈부에 있어서 제2 기록층에 포커싱되는 광의 흐름을 함께 도시한 개략도이다.

도 10은 렌즈부와 기록 매체의 간격에 따른 갭 에러 신호(GE)의 변화를 도시한 상관관계도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기록 재생 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 광 픽업 2:신호 생성부

3: 제1 제어부 4: 갭 서보 구동부

5: 트랙킹 서보 구동부 6: 슬레드 서보 구동부

7: 디코더 8: 엔코더

9: 제2 제어부 10: 광원

20, 30: 분리합성부 40: 렌즈부

41: 대물 렌즈 42: 고굴절률 렌즈, 근접장 형성 렌즈

43: 액정 소자 50: 포커스 조절부

55: 편광판 60, 70: 수광부

100: 기록 매체

Claims (24)

1. 광원에서 출력된 광을 기록 매체에 집광하는 제1 렌즈와;

   상기 제1 렌즈의 개구수를 높혀 근접장을 형성하는 제2 렌즈와;

   상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈에 포함된 구면수차를 보상하는 액정 소자;를 포함함을 특징으로 하는 렌즈 유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정 소자는,

   상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 사이에 마련되고, 인가되는 전압에 상응하여 액정 소자를 구성하는 입자의 배향성이 변화됨을 특징으로 하는 렌즈 유닛.
3. 제2항에 있어서, 상기 액정 소자는,

   서로 다른 입사각을 가지고 상기 액정에 입사하는 광에 대해 서로 다른 굴절률을 가짐을 특징으로 하는 렌즈 유닛.
4. 광원에서 출력된 광을 기록 매체에 집광하는 제1 렌즈와;

   상기 제1 렌즈의 개구수를 높혀 근접장을 형성하는 제2 렌즈와;

   상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈에 포함된 구면수차를 보상하는 액정 소자와;

   상기 대물 렌즈에 입사하는 광의 입사각을 변화시키는 포커스 조절부와;

   상기 광의 경로를 분리하거나 합성하는 분리합성부; 및

   상기 렌즈 유닛을 통하여 기록 매체에 반사되어 집광된 광을 수광하여 전기 신호를 생성하는 수광부;를 포함함을 특징으로 하는 광학 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 액정 소자는,

   상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 사이에 마련되고, 인가되는 전압에 상응하여 액정 소자를 구성하는 입자의 배향성이 변화됨을 특징으로 하는 광학 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 액정 소자는,

   서로 다른 입사각을 가지고 상기 액정에 입사하는 광에 대해 서로 다른 굴절률을 가짐을 특징으로 하는 광학 시스템.
7. 제4항에 있어서, 상기 포커스 조절부는,

   이동 가능한 렌즈를 포함하는 적어도 두 개의 포커스 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 광학 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 분리합성부는,

   광의 일부를 통과시키고 일부를 반사시키는 비편광 소자와:

   편광 방향에 따라 소정 방향으로 편광된 광을 통과시키는 편광 소자:를 포함함을 특징으로 하는 광학 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 수광부는,

   상기 편광 소자에 의해 분리된 반사광을 수광하는 RF 수광부:와

   상기 비편광 소자에 의해 분리된 반사광을 수광하는 GE 수광부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 광학 시스템.
10. 광원에서 출력된 광을 기록 매체에 집광하는 제1 렌즈와;

    상기 제1 렌즈의 개구수를 높혀 근접장을 형성하는 제2 렌즈와;

    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈에 포함된 구면수차를 보상하는 액정 소자와;

    상기 대물 렌즈에 입사하는 광의 입사각을 변화시키는 포커스 조절부와;

    상기 광의 경로를 분리하거나 합성하는 분리합성부와;

    상기 렌즈 유닛을 통하여 기록 매체에 반사되어 집광된 광을 수광하여 전기 신호를 생성하는 수광부와;

    상기 수광부의 전기 신호에 상응하여 제어 신호를 출력하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 액정 소자는,

    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 사이에 마련되고, 인가되는 전압에 상응하여 액정 소자를 구성하는 입자의 배향성이 변화됨을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 액정 소자는,

    서로 다른 입사각을 가지고 상기 액정에 입사하는 광에 대해 서로 다른 굴절률을 가짐을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,

    데이터의 기록이나 재생의 대상이 되는 기록층에 따라 상기 액정 소자에 인가될 전원의 세기에 대한 데이터가 저장된 메모리와;

    상기 메모리에서 인가될 전원의 세기를 결정하고, 결정된 값에 따라 제어 신호를 출력하는 선택부;를 포함함을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
14. 제10항에 있어서, 상기 포커스 조절부는,

    이동 가능한 렌즈를 포함하는 적어도 두 개의 포커스 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 제어부는,

    상기 포커스 조절부의 이동 가능한 렌즈를 구동하는 구동 신호를 출력하여, 서로 다른 기록층에 광이 조사되도록 제어함을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
16. 제11항에 있어서, 상기 분리합성부는,

    광의 일부를 통과시키고 일부를 반사시키는 비편광 소자와:

    편광 방향에 따라 소정 방향으로 편광된 광을 통과시키는 편광 소자:를 포함함을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 수광부는,

    상기 편광 소자에 의해 분리된 반사광을 수광하는 RF 수광부:와

    상기 비편광 소자에 의해 분리된 반사광을 수광하는 GE 수광부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 제어부는,

    상기 GE 수광부의 신호에 상응하는 갭 에러 신호에 따라 상기 제2 렌즈와 상기 기록 매체의 간격을 제어함을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
19. 제11항에 있어서, 상기 기록 재생 장치는,

    상기 기록 매체에 데이터를 기록하거나 상기 기록 매체에 기록된 데이터를 재생하는 명령을 상기 제어부로 출력하는 제2 제어부;를 더 포함함을 특징으로 하는 기록 재생 장치.
20. 포커스 조절부를 구동하여 다층 기록 매체의 해당 기록층으로 광을 포커싱하는 단계와;

    해당 기록층에 해당하는 세기의 전원을 액정 소자에 인가하여 구면 수차를 보상하는 단계; 및

    해당 기록층에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 기록 재생 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 포커스 조절부의 구동은,

    상기 포커스 조절부를 구성하는 포커스 렌즈를 이동시켜, 렌즈 유닛으로 입사하는 광의 입사각을 변화시킴을 특징으로 하는 기록 재생 방법.
22. 제20항에 있어서, 상기 액정 소자에 전원을 인가함은,

    기 저장된 데이터에서 데이터의 기록 또는 재생의 대상이 되는 해당 기록층의 위치와 그 위치에 상응하는 전원의 세기를 찾아 인가함을 특징으로 하는 기록 재생 방법.
23. 제20항에 있어서, 상기 기록 재생 방법은,

    갭 에러 신호를 이용하여 갭 서보를 수행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 기록 재생 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 갭 서보의 수행은,

    상기 갭 에러 신호가 일정한 값을 유지하도록 피드백 제어하면서, 렌즈 유닛과 상기 기록 매체가 일정한 간격을 유지하도록 제어함을 특징으로 하는 기록 재생 방법.

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