KR20090034760A - 광 정보 기록 매체 - Google Patents

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KR20090034760A
KR20090034760A KR1020080097058A KR20080097058A KR20090034760A KR 20090034760 A KR20090034760 A KR 20090034760A KR 1020080097058 A KR1020080097058 A KR 1020080097058A KR 20080097058 A KR20080097058 A KR 20080097058A KR 20090034760 A KR20090034760 A KR 20090034760A
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blue light
optical
optical disk
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KR1020080097058A
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노리히로 다나베
요시히또 후꾸시마
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

광 정보 기록 매체는, 제1 빔과 그 수렴 각도가 상기 제1 빔보다 작은 제2 빔이 상호 중첩되는 곳에 형성되는 간섭 빔이 홀로그램으로서 기록되는 기록 영역으로서, 상기 제1 및 제2 빔은 동일한 광원으로부터 조사되고 제1 빔은 일 표면을 향하며 제2 빔은 다른 표면을 향하는 기록 영역; 상기 제1 빔이 조사되는 기록 영역의 일 표면을 커버하고 제1 빔을 통과시킬 수 있는 제1 기저 영역; 및 상기 제1 기저 영역보다 두껍게 만들어지고, 상기 제2 빔이 조사되는 기록 영역의 다른 표면을 커버하며, 제2 빔을 통과시킬 수 있는 제2 기저 영역을 구비한다.
간섭 빔, 기록 영역, 기저 영역, 반사 및 투과 필름, 홀로그램

Description

광 정보 기록 매체{OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM}
본 발명은 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조되는, 2007년 10월 4일자로 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제JP2007-261345호에 관한 주제를 포함한다.
본 발명은 광 정보 기록 매체에 관한 것이며, 예를 들어 홀로그램을 기록하는 광 디스크에 바람직하게 적용된다.
CD, DVD, 및 BD(Blue-ray Disc)와 같은 광 디스크에 광선을 조사하고 그 반사광을 판독함으로써 이들 광 디스크로부터 정보를 재생할 수 있는 광 디스크 장치가 상당한 인기를 끌고 있다.
더욱이, 상기 광 디스크 장치는 광 디스크 상의 반사율 등을 국소적으로 변경하도록 광 디스크에 광선을 조사한다. 이런 식으로, 정보가 기록된다.
이 광 디스크에 있어서, 광 디스크 상에 형성되는 광 스폿의 크기는 실질적으로 λ/NA[λ는 광선의 파장이며, NA는 개구수(numerical aperture)를 의미]에 기초하여 결정되고, 해상도는 λ/NA에 비례하여 결정되는 것으로 알려져있다. 예를 들어, Y.Kasami, Y.Kuroda, K.Seo, O.Kawakubo, S.Takagawa, M.Ono, M.Yamada의 일본 응용 물리학 저널 39, 756(2000)에는, 그 120mm-직경의 광디스크에 25GB의 데이 터를 기록할 수 있는 BD가 상술되어 있다.
그런데, 광 디스크에는 음악 콘텐츠 및 영상 콘텐츠를 포함한 각종 콘텐츠 및 컴퓨터용 데이터를 포함한 각종 데이터와 같은 각종 정보가 기록될 수 있다. 특히 근년에는, 그래픽 해상도 및 음질의 향상으로 인해 정보의 양이 증가하고 있으며, 더 많은 양의 콘텐츠를 저장할 수 있는 광 디스크가 요망되고 있다. 따라서, 대용량 광 디스크가 요구된다.
따라서, I.Ichimura 등의 국제 광메모리 학회(ISOM) '04 논문, pp52(2005년 10월 11일-15일 제주도)에 개시되어 있듯이, 광 디스크의 내부에 복수의 기록층을 공동 배치함으로써 광 디스크의 성능을 증가시키는 것이 제안되었다.
한편, 광 디스크에 대한 정보 기록 방법으로는, R.R. McLeod 등의 "마이크로홀로그래픽 다층 광 디스크 데이터 스토리지", 응용 광학, 44호, 2005, pp3197에 개시되어 있듯이, 광 디스크 장치가 홀로그램을 사용하는 것이 제안되었다.
예를 들어, 도1a에 도시하듯이, 광 디스크 장치(1)는 광 헤드(7)로부터 광선을 출사(emit)하고, 이 광선을 그 굴절율이 출사 빔의 강도에 따라 변하는 감광성수지(photopolymer)와 같은 재료로 만들어진 광 디스크(8) 내부의 한 지점에 포커싱시킨다. 그후, 광 디스크(8)의 아래에(즉, 도1a의 하부에) 제공된 반사 장치(9)를 사용하여, 광 디스크 장치(1)는 광 디스크(8)의 뒤로부터 광선을 출사하고 이 광선을 동일 지점 상에 포커싱시킨다.
광 디스크 장치(1)는 레이저(2)로부터 광선 또는 레이저 광을 출사하고, 그 광파를 음향 광 변조기(3)를 사용하여 변조하며, 이를 콜리메이터(collimator) 렌 즈(4)를 사용하여 평행하게 만든다. 이어서, 광선은 편광 빔 스플리터(5)를 통과하며, 1/4파 플레이트(6)에 의해 선형 편광된 광으로부터 원형 편광된 광으로 변환된 후 광 헤드(7)에 진입한다.
광 헤드(7)는 정보를 기록 및 재생할 수 있다. 거울(7A)은 광선을 반사시키며, 대물 렌즈(7B)는 이를 집광한 후 스핀들 모터(도시되지 않음)에 의해 회전되는 광 디스크(8)에 조사한다.
이때, 광 디스크(8) 내부의 한 지점에 포커싱된 후, 광선은 광 디스크(8) 아래에 배치된 반사 장치(9)에 의해 반사되고, 광 디스크(8) 뒤로부터 동일 지점으로 출사된다. 부수적으로, 반사 장치(9)는 집광 렌즈(condenser lens)(9A), 셔터(9B), 집광 렌즈(9C), 및 반사경(9D)을 구비한다.
그 결과, 도2a에 도시하듯이, 광선의 초점에서 정재파(standing wave)가 발생하고, 기록 마크(RM: recording mark) 또는 홀로그램이 형성되는 바, 상기 홀로그램의 크기는 광 스폿의 크기와 동일하고, 그 형상은 기저부가 조합된 두 개의 원추 형상과 유사하다. 이런 식으로, 기록 마크(RM)는 정보로서 기록된다.
광 디스크(8)의 내부에 복수의 기록 마크(RM)를 기록할 때, 광 디스크 장치(1)는 광 디스크(8)를 회전시켜 동심형 또는 나선형 트랙을 따라서 각각의 기록 마크(RM)를 형성함으로써 하나의 마크 기록층을 발생시킨다. 더욱이, 광선의 초점을 조절함으로써, 광 디스크 장치(1)는 마크 기록층이 적층되도록 각각의 기록 마크(RM)를 기록할 수 있다.
따라서, 광 디스크(8)는 복수의 마크 기록층을 갖는 다층 구조를 갖는다. 예를 들어, 광 디스크(8)에서는, 도2b에 도시하듯이, 기록 마크(RM) 사이의 간격(마크 피치)(p1)은 1.5㎛이고, 트랙 사이 간격(트랙 피치)(p2)은 2㎛이며, 층 사이 간격(p3)은 22.5㎛이다.
더욱이, 기록 마크(RM)가 기록되는 디스크(8)로부터 정보를 재생할 때, 광 디스크 장치(1)는 반사 장치(9)의 셔터(9B)를 폐쇄하여 광 디스크(8) 뒤로부터의 광선 출사를 중지시킨다.
이때, 광 디스크 장치(1)는 광 디스크(8) 내부의 기록 마크(RM)에 광선이 조사되도록 광 헤드(7)를 제어하며, 기록 마크(RM)로부터 발생된 재생 광선을 광 헤드(7)로 인도한다. 재생 광선은 1/4파 플레이트(6)에 의해 원형 편광된 광으로부터 선형 편광된 광으로 변환되며, 편광 빔 스플리터(5)에 의해 반사된다. 그후, 재생 광선은 집광 렌즈(10)에 의해 집광된 후 핀홀(11)을 거쳐서 광검출기(12)에 도달한다.
광 디스크 장치(1)의 광검출기(12)는 재생 광선의 강도를 검출한다. 검출 결과에 기초하여, 광 디스크 장치(1)는 정보를 재생한다.
또한, 일본 특허 제3452106호에는, 그 부분이 도1a의 대응 부분과 동일한 부호로 지칭되는 도3에 도시된 광 디스크 장치(13)와 같이, 기록 과정 중에, 광선이 하나는 광 디스크(8)의 상면을 향하고 다른 하나는 광 디스크(8)의 뒷면을 향하는 두 개의 광선으로 분할되며, 따라서 이들 광선은 상호 중첩된다.
이 광 디스크 장치(13)에서, 레이저 다이오드(14A)로부터 출사된 광선은 콜리메이터 렌즈(4)에 의해 평행화되며, 빔 스플리터(5A)에 의해 두 개의 광선, 즉 제1 광선과 제2 광선으로 분할된다.
광 디스크 장치(13)는 빔 스플리터(5A)를 통과한 제1 광선을 빔 스플리터(5B, 5C)를 거쳐서 대물 렌즈(7B)로 인도한다. 대물 렌즈(7B)는 제1 광선을 집광하며, 이를 광 디스크(8X)의 제1 표면(8A)을 향해서 출사한다.
이때, 광 디스크 장치(13)의 광검출기(12B)는 광 디스크(8X)의 기저판(8C)과 유전층(8D) 사이의 경계에서 반사되는 제1 광선의 부분을 대물 렌즈(7B), 빔 스플리터(5C, 5B), 및 원통형 렌즈(18)를 거쳐서 수광한다. 광 디스크 장치(13)의 매트릭스 증폭기(19)는 수광되는 빔의 강도에 따라 변하는 검출 신호를 증폭시킨다. 광 디스크 장치(13)는 이후 증폭된 검출 신호로부터 서보 제어 신호를 발생시킨다.
그리고 광 디스크 장치(13)는 서보 제어 신호에 기초하여 액추에이터(7B)를 구동시킴으로써 대물 렌즈(7B)를 움직인다.
한편, 광 디스크 장치(13)는 빔 스플리터(5A)에 의해 반사된 제2 광선을 거울(15A, 15B, 15C, 15D)을 사용하여 볼록 렌즈(7C)로 인도한다. 볼록 렌즈(7C)는 제2 광선을 집광하며, 이를 광 디스크(8X)의 제2 표면(8B)을 향해서 출사한다.
이때, 광 디스크 장치(13)는, 제1 및 제2 광선이 상호 중첩하고 상호 간섭하는 영역(음영 표시 영역)에서 기록 마크(RM) 또는 홀로그램을 발생시킨다. 이런 식으로, 기록 마크(RM)는 기록층(8E) 상에 정보로서 기록된다.
더욱이, 재생 과정 중에, 광 디스크 장치(13)는 제2 광선의 광로에 배치된 셔터(16)를 사용하여 제2 빔을 차단한다. 그리고 광 디스크(8X)에 기록된 기록 마크(RM)에서 광선이 반사된 후 발생되는 반사 빔, 또는 재생 광선은 대물 렌즈(7B), 빔 스플리터(5C), 오목 렌즈(17), 집광 렌즈(10) 및 핀홀 플레이트(11)를 거쳐서 광검출기(12A)에 의해 수광된다.
광검출기(12)는 재생 광선의 강도를 검출하고, 광 디스크 장치(13)는 검출 결과에 기초하여 정보를 재생한다.
그런데, 광 디스크 장치(13)는 대물 렌즈의 개구수(NA)를 증가시키고 기록 마크를 작은 크기로 만들어서 기록 밀도를 높일 수 있을 것으로 생각된다.
이 경우, 광 디스크(8X)의 뒤틀림(distortion), 회전하는 광 디스크(8X)의 진동 등으로 인해 광 디스크(8X)가 기울어지면, 수차가 발생한다[이하, 이 수차를 "경사 수차"로 지칭함]. 따라서, 광 디스크 장치(13)는 광 디스크(8)에 대해 어느 정도의 공차[소위 경사-여유(tilt-margin)]를 필요로 할 수 있다.
일반적으로, 대물 렌즈의 개구수(NA)가 증가하면, 수렴되는 광선의 수렴 각도 역시 증가하여, 경사 수차의 증가로 이어진다. 따라서, 개구 수차(NA)가 큰 대물 렌즈가 사용되면, 대물 렌즈에서 가장 먼 마크 기록층 상에 위치하고 그곳에 광선이 포커싱되는 타겟 마크 위치로부터 광 디스크의 표면까지의 거리[이 거리는 "표면-대-기록 거리(surface-to-recording distance)"로 지칭됨]를 가능한 한 짧게 만들어 경사 수차를 감소시킴으로써 경사 여유가 확보된다.
예를 들어, 대물 렌즈에 근접한 커버층의 두께는 BD에 대해 대략 0.1mm로 설정되며, 이 경우 대물 렌즈의 개구수(NA)는 0.85이고, 광 디스크의 한쪽 면에만 광선이 조사된다. 그리고 BD에 있어서, 광선이 조사되지 않는 그 기저판은 충분한 기계적 강도를 전반적으로 보장하도록 두껍게 만들어진다.
실제로, 그 각 표면이 상이한 광선에 노출되는 광 디스크(8X)에 있어서, 홀로그램이 기록되는 기록층(8E)은 보호되어야 한다. 따라서, 광 디스크(8X)는 기저 판(8C)을 구비할 뿐 아니라, 기록층을 보호하기 위해 기록 마크가 일절 기록되지 않는 기저판 영역 또는 기저층으로서의 기저판을 구비하는 바, 이 기저판은 기록층(8E)의 반대쪽에 배치된다. 따라서, 개구수(NA)가 큰 대물 렌즈가 사용되면, 두 개의 기저판은 표면-대-기록 거리를 가능한 한 짧게 만들기 위해 얇게 만들어질 필요가 있을 수 있다.
그러나, 제1 및 제2 광선은 두 개의 대물 렌즈를 거쳐서 광 디스크(8X)의 양면에 조사된다. 따라서, 양면의 기저판은 경사 여유를 위해 얇게 만들어질 필요가 있다. BD에 사용된 것과 동일한, 0.85의 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈가 광 디스크 장치(13) 용으로 사용되면, 광 디스크(8X)는 전체적으로 얇아지며, 광 디스크(8X)의 충분한 기계적 강도를 확보하기가 어려워진다.
즉, 기록 마크를 작은 크기로 만들어 그 기록 밀도를 높이기 위해 대물 렌즈의 개구수(NA)가 증가되면, 광 디스크(8X)의 충분한 기계적 강도를 확보하기 어려워진다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 기록 마크를 작은 크기로 만든 결과 얻어지는 증가된 기록 밀도, 및 충분한 기계적 강도를 갖는 광 정보 기록 매체를 제공하려는 것이다.
본 발명의 일 태양에서, 광 정보 기록 매체는, 제1 빔과 그 수렴 각도가 상기 제1 빔보다 작은 제2 빔이 상호 중첩되는 곳에 형성되는 간섭 빔이 홀로그램으로서 기록되는 기록 영역으로서, 상기 제1 및 제2 빔은 동일한 광원으로부터 조사 되고 제1 빔은 일 표면을 향하며 제2 빔은 다른 표면을 향하는 기록 영역; 상기 제1 빔이 조사되는 기록 영역의 일 표면을 커버하고 제1 빔을 통과시킬 수 있는 제1 기저 영역; 및 상기 제1 기저 영역보다 두껍게 만들어지고, 상기 제2 빔이 조사되는 기록 영역의 다른 표면을 커버하며, 제2 빔을 통과시킬 수 있는 제2 기저 영역을 구비한다.
따라서, 광 정보 기록 매체에 있어서, 그 수렴 각도가 큰 제1 빔은 제1 기저 영역에 진입하며, 그 빔 허리 직경을 작게 만들 수 있다. 제2 빔의 빔 허리 직경이 상대적으로 크더라도, 제1 및 제2 빔이 상호 중첩하는 작은 간섭 빔에 의해 작은 기록 마크(RM)가 기록될 수 있다. 더욱이, 제2 기저 영역은 광 정보 기록 매체의 기계적 강도를 증가시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 정보 기록 매체에 있어서, 그 수렴 각도가 큰 제1 빔은 제 1 기저 영역에 진입하며, 그 빔 허리 직경을 작게 만들 수 있다. 제2 빔의 빔 허리 직경이 상대적으로 크더라도, 제1 및 제2 빔이 상호 중첩하는 작은 간섭 빔에 의해 작은 기록 마크(RM)가 기록될 수 있다. 더욱이, 제2 기저 영역은 광 정보 기록 매체의 기계적 강도를 증가시킨다. 따라서, 기록 마크를 작은 크기로 만든 결과로서 얻어지는 증가된 기록 밀도, 및 충분한 기계적 강도를 갖는 광 정보 기록 매체가 실현될 수 있다.
본 발명의 특징, 원리 및 용도는 유사한 구성요소가 유사한 도면부호로 지칭되고 있는 첨부도면을 참조하여 검토되는 하기 상세한 설명으로부터 보다 명료해질 것이다.
본 발명의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명할 것이다.
(1) 기본 개념
도4에 도시하듯이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 광 디스크(DC)는 기록층(LY1) 및 기저판(LY2, LY3)을 구비하며, 상기 기록층(LY1)은 기저판(LY2, LY3) 사이에 샌드위치된다. 상기 기록층(LY1)에는 정보 기록을 위해 기록 마크(RM)가 형성된다.
광 디스크 장치(DV)(도시되지 않음)는 광원으로부터 출사된 청색 광선(Lb0)을 두 개의 청색 광선(Lb1, Lb2)으로 분할한다. 청색 광선(Lb1)은 제1 대물 렌즈(OL1)를 거쳐서 광 디스크(DC)의 일 표면(기저판 LY2)에 조사되고, 청색 광선(Lb2)은 제2 대물 렌즈(OL2)를 거쳐서 광 디스크(DC)의 다른 표면(기저판 LY3)에 조사된다. 이런 식으로, 기록 마크(RM)가 형성된다.
광 디스크 장치(DV)에서, 광 디스크(DC)가 뒤틀림이나 진동에 의해 기울어지면, 수차가 발생하며(이 수차는 이하 "경사 수차"로도 지칭됨), 이는 광 디스크(DC) 상의 뒤틀린 스폿과 같은 문제를 초래한다. 광 디스크(DC)의 표면으로부터 기록 마크(RM)가 기록되는 위치까지의 거리(Dp)가 길어질수록 또한 제1 및 제2 대물 렌즈(OL1, OL2)의 개구수(NA)가 커질수록 경사 수차가 커지는 것으로 알려져있다(기록 마크(RM)가 기록되는 위치를 "기록 마크 위치"로 지칭하고, 광 디스크(DC)의 표면으로부터 기록 마크 위치까지의 거리를 "표면-대-기록 거리"로 지칭함).
광 디스크 장치(DC)에서, 표면-대-기록 거리(Dp)의 감소는 경사 여유를 크게 만든다. 한편, 광 디스크 장치(DV)에서, 전술한 수차 특징에 따르면, 제1 및 제2 대물 렌즈(OL1, OL2)의 개구수의 감소는 경사 여유를 크게 만든다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 대물 렌즈(OL1)의 개구수(NA)는 제2 대물 렌즈의 개구수(NA)보다 크다.
경사 여유를 고려하여, 기저판(LY2)의 두께(t2)를 감소시킬 필요가 있을 수 있는 바, 기저판(LY2)은 그 개구수(NA)가 큰 제1 대물 렌즈(OL1)에 대해 기저판(LY1)보다 가깝다. 그러나, 이로 인해 기저판(LY1)의 두께(t3)를 증가시킬 수 있게 만드는 바, 기저판(LY1)은 그 개구수(NA)가 작은 제2 대물 렌즈(OL2)에 대해 기저판(LY2)보다 가깝다. 따라서, 광 디스크(DC)에 있어서, 전체 광 디스크(DC)의 두께(ta)는 기계적 강도를 확보하기 위해 증가될 수 있다.
전술했듯이, 기록 마크(RM) 또는 홀로그램은, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)에 근접한 영역 및 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)에 근접한 영역이 상호 중첩되는 밀착-중첩 영역에만 형성된다[초점(Fb1)에 근접한 영역을 "초점-근접 영역(Af1)"으로 지칭하고, 초점(Fb2)에 근접한 영역을 "초점-근접 영역(Af2)"으로 지칭함].
더욱이, 제2 대물 렌즈(OL2)에 의해 집광되는 광선(Lb2)의 제2 수렴 각도(α2)는 제1 대물 렌즈(OL1)에 의해 집광되는 청색 광선(Lb1)의 제1 수렴 각도(α2)보다 작다.
즉, 광 디스크 장치(DV)에서, 초점(Fb2) 주위에서의 청색 광선(Lb2)의 직경은 초점(Fb1) 주위에서의 청색 광선(Lb1)의 직경보다 크다[이하, 초점(Fb2) 주위에 서의 청색 광선(Lb2)의 직경을 "빔 허리 직경(S2)"으로 지칭하고, 초점(Fb1) 주위에서의 청색 광선(Lb1)의 직경을 "빔 허리 직경(S1)"으로 지칭함].
그 결과, 도5에 도시하듯이, 빔 직경의 방향으로, 청색 광선(Lb1)이 존재하는 초점-근접 영역(Af1)만이 밀착-중첩 영역으로 간주된다. 기록 마크(RM)는 밀착-중첩 영역에만 형성된다.
이런 식으로, 기록층에 기록되는 기록 마크(RM)의 크기가 청색 광선(Lb1)의 빔 허리 직경(S1)에 기초하여 결정되므로, 형성되는 기록 마크(RM)의 크기는 빔 허리 직경(S1)의 두 광선을 중첩시킴으로써 발생되는 기록 마크(RM)와 거의 동일하다. 따라서, 광 디스크 장치(DV)가 빔 허리 직경(S2)의 청색 광선(Lb2)을 출사함에도 불구하고, 광 디스크(DC)의 기록 밀도는 유지될 수 있다.
도6a에 도시하듯이, 청색 광선(Lb1, Lb2)에 있어서 회절 현상이 없다고 가정하면, 초점Fb(Fb1, Fb2)는 제1 및 제2 대물 렌즈(OL1, OL2)에 의해 집광되는 청색 광선(Lb1, Lb2)의 광축(Lx)에 형성되는 화상 형성 지점이다.
더욱이, 청색 광선(Lb1, Lb2)의 아웃라인(주변)Lo(Lo1, Lo2)에 대한 청색 광선(Lb1, Lb2)의 광축(Lx)의 각도는 수렴 각도α(제1 수렴 각도α1 및 제2 수렴 각도α2)로 지칭된다.
실제로, 도6b에 도시하듯이, 청색 광선(Lb1, Lb2)의 초점(Fb1, Fb2)은 회절 현상으로 인한 "지점"이 아니다. 청색 광선(Lb1, Lb2)의 직경이 최소인 곳에서의 빔 허리(BW)와 광축(Lx)의 교차점이 초점(Fb1, Fb2)으로 간주된다.
그런데, 이 실시예에서, 대물 렌즈(OL2)의 개구수(NA)를 대물 렌즈(OL1)의 개구수(NA)보다 작게 만듦으로써, 제2 수렴 각도(α2)가 제1 수렴 각도(α1)보다 작아진다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 대물 렌즈(OL2)의 개구수(NA)가 대물 렌즈(OL1)의 개구수(NA) 이상이면, 대물 렌즈(OL2)에 진입하는 청색 광선(Lb2)의 직경을 청색 광선(Lb1)의 직경보다 작게 만듦으로써 제2 수렴 각도(α2)는 제1 수렴 각도(α1)보다 작을 수 있다.
(2) 광 디스크의 구성
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 기록 매체로서 사용되는 광 디스크(100)에 대해 설명한다. 도7a는 광 디스크(100)의 외관도이다. 광 디스크(100)는 전반적으로, 통상적인 CD, DVD, BD와 같이 그 직경이 대략 120mm인 원판(discoid) 디스크이다. 구멍(100H)은 그 중심부에 형성된다.
도7b는 광 디스크(100)의 단면도이다. 중심에 기록층(101)이 형성되는 바, 기록층(101)에 정보가 기록된다. 기록층(101)은 판(102, 103) 사이에 샌드위치된다.
기저판(102, 103)은 폴리카보네이트 또는 유리와 같이 투과율이 높고 광학 이방성이 낮은 재료로 제조된다. 기저판(102, 103)은 고투과율로 통과하는 광선의 편광을 변경하지 않는다. 기저판(102, 103)은 또한 기록층(101)을 보호하는 작용을 한다. 부수적으로, 불필요한 반사를 방지하기 위해 기저판(102, 103)의 표면에 반사방지 코팅이 도포될 수 있다.
광 디스크(8)(도1a)와 마찬가지로, 기록층(101)은, 그 굴절율이 출사 빔의 강도에 따라 변화하고 405nm의 파장을 갖는 청색 광선에 대해 반응하는 감광성수지 등으로 제조된다. 도7b에 도시하듯이, 두 개의 비교적 강한 청색 광선(Lb1, Lb2)이 기록층(101)에서 상호 간섭하면, 기록층(101)에 정재파가 발생한다. 따라서, 도2a에 도시하듯이, 홀로그램의 특징을 갖는 간섭이 형성된다.
더욱이, 광 디스크(100)는 반사층으로서 반사 및 투과 필름(104)을 구비하며, 상기 반사 및 투과 필름(104)은 기록층(101)과 기저판(102) 사이의 경계에 배치된다. 반사 및 투과 필름(104)은 유전성 다층 등으로 제조되며, 예를 들면 스퍼터링과 같은 방법에 의해 제조되는 알루미늄 또는 은과 같은 금속 필름, 및 산화규소 또는 질화규소를 포함하는 무기 필름으로 만들어진다. 더욱이, 반사 및 투과 필름(104)이 청색 광선(Lb) 또는 적색 광선(Lr)에 노출될 때 기록층(101)과 반응하지 못하도록, 반사 및 투과 필름(104)에는 UV(자외선) 경화성 수지가 형성될 수 있다.
반사 및 투과 필름(104)은 파장 선택성을 갖는 바, 파장이 405nm인 청색 광선[Lb1, Lb2, Lb3(Lb3은 청색 재생 광선임)]을 통과시킬 수 있는 반면 그 파장이 660nm인 적색 광선을 반사시킬 수 있다.
더욱이, 반사 및 투과 필름(104)은 서보 트랙킹(tracking)을 위한 안내홈을 구비한다. 구체적으로, 통상적인 BD-R(Recordable) 디스크와 같이 랜드와 홈에 의해 나선형 트랙이 형성된다. 이 트랙에서, 각각의 기록 유닛이 숫자 또는 어드레스와 연관됨으로써, 트랙을 정보 기록 및 재생을 위한 어드레스에 의해 식별할 수 있다.
부수적으로, 반사 및 투과 필름(104)(또는 기록층(101)과 기저판(102) 사이 의 경계)에는, 안내홈 대신에 피트(pit) 등이 형성될 수도 있으며, 대안적으로 안내홈과 피트가 둘다 사용될 수도 있다.
적색 광선(Lr1)이 기저판(102)을 거쳐서 반사 및 투과 필름(104)에 조사되면, 반사 및 투과 필름(104)은 이를 기저판(102)으로 반사한다. 반사된 빔은 "적색 반사 광선(Lr2)"으로 지칭된다.
광 디스크 장치에서는, 예를 들어, 제1 대물 렌즈(OL1)의 위치 제어(즉, 포커스 제어 및 트랙킹 제어)를 위해 적색 반사 광선(Lr2)이 사용될 것으로 기대되는 바, 적색 반사 광선(Lr2)은 소정의 제1 대물 렌즈(OL1)에 의해 집광되는 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)을 타겟 트랙 상에 위치하도록 조절하는데 사용된다.
부수적으로, 이하, 기저판(102)에 가까운 광 디스크(100) 표면은 "안내면(100A)"으로 지칭하고, 기저판(103)에 가까운 광 디스크(100) 표면은 "기록빔 노출면(100B)"으로 지칭한다.
실제로, 광 디스크(100)에 정보가 기록될 때는, 도7b에 도시하듯이, 그 위치가 제어되는 제1 대물 렌즈(OL1)가 적색 광선(Lr1)을 집광하여, 이를 반사 및 투과 필름(104) 상의 타겟 트랙에 포커싱시킨다.
더욱이, 광축(Lx)을 적색 광선(Lr1)과 공유하고 제1 대물 렌즈(OL1)에 의해 집광되는 청색 광선(Lb1)은 기저판(102)과 반사 및 투과 필름(104)을 통과하며, 기록층(101) 내부의 소정 트랙 바로 뒤의 위치(이 위치는 기저판(102)에 가깝다)에 포커싱된다. 이때, 공유되는 광축(Lx) 상에서, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 제1 대물 렌즈(OL1)로부터 초점(Fr)보다 멀리 위치한다.
또한, 청색 광선(Lb1)과 동일한 파장을 가지며 광축(Lx)을 공유하는 청색 광선(Lb2)은, 그 개구수(NA)가 제1 대물 렌즈(OL1)보다 작은 제2 대물 렌즈(OL2)에 의해 집광된 후, 청색 광선(Lb1)과 반대 방향으로[기저판(103)을 향하여] 조사된다. 대물 렌즈(OL2)의 위치가 제어되므로, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)은 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 동일한 위치에 배치된다.
이때, 기록층(101)에서는, 수렴하는 청색 광선(Lb1, Lb2)이 상호 중첩하며, 기록 마크(RM)는 그 강도가 소정 레벨 이상이 되는 밀착-중첩 영역에 형성된다. 그 결과, 광 디스크(100)의 기록층(101) 내부의 타겟 트랙의 바로 뒤에 존재하는 초점(Fb1, Fb2) 위치에 비교적 작은 간섭 패턴 또는 기록 마크(RM)가 형성되는 바, 기록 마크(RM)의 크기는 제1 대물 렌즈(OL1)의 개구수(NA)에 기초하여 결정된다.
기록 마크(RM)는 도2a에 도시하듯이, 그 기저부가 조합된 두 개의 원추 형상과 유사하며, 가운데(원추의 바닥 주위)에서 교축되어 있다.
여기에서, 전술했듯이, 광 디스크(100)에 청색 광선(Lb1, Lb2)을 조사하는 광 디스크 장치(20)는, 광 디스크(100)가 광 디스크(100)의 뒤틀림이나 회전하는 광 디스크(100)의 진동으로 인해 경사질 때 발생하는 수차(이하, "경사 수차"로 지칭함)에 대해 어느 정도의 공차(소위 경사 여유)를 확보할 필요가 있을 수 있다.
일반적으로, 그 개구수(NA)가 0.85인 대물 렌즈가 사용될 경우에는, 기저판(102)의 표면으로부터 기록 마크의 위치까지의 거리인 표면-대-기록 거리(Dp)가 대략 0.1mm 이하인 것이 바람직하다.
도8에 도시하듯이, 광 디스크(100)에서는, 네 개의 가상 마크 기록층Lm(Lm1 내지 Lm4)에 기록 마크(RM)가 기록된다. 마크 기록층(Lm1)은 반사 및 투과 필름(104)에 부착된다. 마크 기록층(Lm1, Lm4)의 두께(pa)는 대략 0.020mm로 설정되며, 마크 기록층(Lm2, Lm3)의 두께(pb)는 대략 0.015mm로 설정된다.
따라서, 각각의 마크 기록층(Lm)의 중간에 기록 마크(RM)가 기록되면, 마크 기록층(Lm4) 내부의 기록 마크 위치로부터 반사 및 투과 필름(104)까지의 거리가 약 0.06mm이며, 마크 기록층(Lm4)은 제1 대물 렌즈(OL1)로부터 가장 멀리있다.
따라서, 광 디스크(100)에 있어서, 기저판(102)의 두께(t2)를 0.04mm 미만으로 만듦으로써, 표면-대-기록 거리(Dp4) 또는 제1 대물 렌즈(OL1)로부터 마크 기록층(Lm4) 내부의 기록 마크까지의 거리가 대략 0.1mm일 수 있다.
기저판(103)의 두께(t3)를 살펴보면, 제2 대물 렌즈(OL2)의 개구수가 제1 대물 렌즈(OL1)와 동일하거나 0.85이면, 기저판(103)의 두께(t3)는 비슷한 이유로 기저판(102)의 두께(t2)와 동일하거나 0.04mm로 설정되어야 한다.
이 경우, 광 디스크(100)의 총 두께(ta)가 대략 0.14mm로 매우 얇아지며, 광 디스크(100)의 기계적 강도를 확보하기에 충분하지 못하다.
따라서, 제2 대물 렌즈(OL2)의 개구수(NA)가 0.85 미만으로 설정됨을 전제로 하여, 기저판(103)의 두께(t3)는 1.0mm로 설정된다. 그러므로, 광 디스크(100)의 총 두께가 1.1mm로 설정될 수 있어서, 광 디스크(100)의 충분한 기계적 강도를 확보할 수 있게된다. 또한, 이는 광 디스크 장치(20)가 그 개구수(NA)가 0.85인 제1 대물 렌즈(OL1)를 사용할 수 있게 한다.
부수적으로, 기록층(101)의 두께를 증가시키기 위해서는 기저판(102)의 두 께(t2)가 가능한 한 얇아야하며, 광 디스크 장치(20)가 사용하는 제1 대물 렌즈(OL1)는 큰 개구수(NA)를 가져야 하는 바, 기저판(102)의 두께(t2)는 0.2mm 미만인 것이 바람직하고, 0.1mm 미만인 것이 더 바람직하다. 한편, 보호층으로서 충분한 강도를 확보하기 위해서는, 두께(t2)가 0.01mm를 초과하여 설정되는 것이 바람직하고, 0.02mm를 초과하여 설정되는 것이 더 바람직하다.
더욱이, 기저판(103)의 두께(t3)는 전체 광 디스크(100)의 충분한 기계적 강도(강성)를 확보하기 위해 0.4mm를 초과하여 설정되는 것이 바람직하며, 0.7mm를 초과하여 설정되는 것이 더 바람직하다. 더욱이, 광 디스크 장치(20)가 사용하는 제2 대물 렌즈(OL2)가 너무 작은 값으로 설정되면, 청색 광선(Lb2)의 빔 허리 직경(S2)이 지나치게 커지고, 밀착-중첩 영역을 구성하지 않는 영역을 증가시키며, 청색 광선(Lb2)에 대한 에너지 손실의 증가를 초래한다. 따라서, 상기 두께(t3)는 1.5mm 미만으로 설정되는 것이 바람직하고, 1.2mm 미만으로 설정되는 것이 더 바람직하다.
또한, 광 디스크(100)는 기록층(101)의 두께(t1)(0.07mm)가 기록 마크(RM)의 높이(DBh)(후술함)보다 크도록 설계된다. 따라서, 광 디스크(100)에서, 기록 마크(RM)가 기록될 때, 그 기록 위치로부터 반사 및 투과 필름(104)까지의 거리가 변화된다(이하, 이 거리를 "깊이"로 지칭함). 그 결과, 도2b에 도시하듯이 마크 기록층이 광 디스크(100)의 두께 방향으로 적층되는 것처럼 다층 기록이 실현된다.
이 경우, 청색 광선(Lb1, Lb2)의 초점(Fb1, Fb2)의 깊이가 광 디스크(100)의 기록층(101) 내부에서 조절됨으로써, 기록 마크(RM)의 깊이가 제어된다. 예를 들 어, 광 디스크(100)에서, 기록 마크(RM)간의 상호 간섭 등을 고려하여, 하나의 마크 기록층에서 다음 마크 기록층까지의 거리(p3)가 대략 15㎛로 설정될 수 있으며, 이는 기록층(101) 내부에 네 개의 마크 기록층을 형성할 수 있게 한다. 15㎛ 대신에, 상기 거리(p3)는 기록 마크(RM)간의 상호 간섭 등을 고려할 경우 다른 값으로 설정될 수도 있다.
한편, 광 디스크(100)에 있어서, 정보 재생 과정 중에, 정보 기록 과정과 마찬가지로, 제1 대물 렌즈(OL1)의 위치는 제1 대물 렌즈에 의해 집광되는 적색 광선(Lr1)이 반사 및 투과 필름(104) 상의 타겟 트랙에 포커싱되도록 제어된다.
또한, 제1 대물 렌즈(OL1), 기저판(102), 반사 및 투과 필름(104)을 통과하는 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 기록층(101) 내부의 타겟 트랙 바로 뒤에 있고 타겟 깊이에 위치하는 타겟 마크 위치에 포커싱된다.
이때, 초점(Fb1) 위치에 기록된 기록 마크(RM)는 홀로그램 특징을 가지므로, 타겟 마크 위치에 기록된 기록 마크(RM)로부터 청색 재생 광선(Lb3)이 발생된다. 청색 재생 광선(Lb3)은 기록 마크(RM)를 기록하기 위해 출사되는 청색 광선(Lb2)과 거의 동일한 광학 특징을 갖는다. 청색 재생 광선(Lb3)은 청색 광선(Lb2)과 동일한 방향으로 이동하는 바, 즉 기록층(101)으로부터 기저판(102)으로 확산 이동한다.
이런 식으로, 광 디스크(100)에서는, 기록 과정 중에, 적색 광선(Lr1)은 위치 제어를 위해 사용되며, 청색 광선(Lb1, Lb2)은 정보 기록을 위해 사용된다. 따라서, 초점(Fb1, Fb2)이 기록층(101) 내에서 상호 중첩되는 위치, 또는 반사 및 투 과 필름(104) 내부에서 타겟 트랙의 바로 뒤가 되고 타겟 깊이에 위치하는 타겟 마크 위치에, 기록 마크(RM)가 정보로서 기록된다.
더욱이, 광 디스크(100)에서는, 기록된 정보의 재생 과정 중에, 적색 광선(Lr1)은 위치 제어를 위해 사용되며, 청색 광선(Lb1)은 정보 재생을 위해 사용된다. 따라서, 타겟 마크 위치에 기록된 기록 마크(RM), 또는 초점(Fb1)의 위치로부터, 청색 재생 광선(Lb3)이 생성된다.
(3) 광 디스크 장치의 구성
이하에서는 상기 광 디스크(100)를 지지하는 광 디스크 장치(20)에 대해 설명한다. 도9에 도시하듯이, 광 디스크 장치(20)는 그 전체적인 제어를 위해 제어 섹션(21)을 사용한다.
제어 섹션(21)은 주 성분으로서 CPU(중앙 처리 장치)(도시되지 않음)를 구비한다. CPU는 ROM(Read Only Memory)(도시되지 않음)으로부터 기본 프로그램, 정보 기록 프로그램, 초점 깊이 조절 프로그램, 및 기타 프로그램을 읽어들이고, 이들을 RAM(Random Access Memory)(도시되지 않음)에 로딩하여, 정보 기록 과정을 포함한 다양한 과정을 수행한다.
예를 들어, 광 디스크(100)가 장치 내에 배치된 이후 외부 기기 등(도시되지 않음)으로부터 정보 기록 지령, 기록 정보, 및 기록 어드레스 정보를 수신할 때, 제어 섹션(21)은 구동 지령 및 기록 어드레스 정보를 구동 제어 섹션(22)에 공급하며, 기록 정보를 신호 처리 섹션(23)에 공급한다. 부수적으로, 어드레스 정보는 광 디스크(100)의 기록층(101)의 어드레스 중 하나이며, 기록 정보는 어드레스에 대응하는 영역에 기록된다.
구동 제어 섹션(22)은 구동 지령을 추종하며, 스핀들 모터(24)를 제어 및 구동하여 광 디스크(100)를 소정의 회전 속도로 회전시킨다. 구동 제어 섹션(22)은 또한 모터(25)를 제어 및 구동하여, 광 픽업(26)을 진행중인 샤프트(25A, 25B)를 따라서 이동시킨다. 따라서 광 픽업(26)은 광 디스크(100)의 직경 방향으로(즉, 내주 또는 외주를 향해서) 진행하며, 기록 어드레스 정보에 대응하는 위치에서 정지한다.
신호 처리 섹션(23)은 공급된 기록 정보에 대해 소정의 부호화(coding) 및 변조 처리를 수행하고, 기록 신호를 생성하여, 이를 광 픽업(26)에 공급한다.
도10에 도시하듯이, 광 픽업(26)은 실질적으로 U형 부품이다. 도7b에 도시하듯이, 광 픽업(26)은 광 디스크(100)의 양면에 광선을 조사하여, 이를 동일 위치에 포커싱시킨다.
구동 제어 섹션(22)(도9)의 제어 하에, 광 픽업(26)은 포커스 제어 처리 및 트랙킹 제어 처리를 수행한다. 따라서, 광 픽업(26)은 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 어드레스 정보에 대응하는 트랙(이하 "타겟 트랙"으로 지칭됨)에 광선을 조사하고, 신호 처리 섹션(23)(후술됨)으로부터 공급되는 기록 신호에 따라서 기록 마크(RM)를 기록한다.
더욱이, 예를 들어, 외부 기기(도시되지 않음)로부터 정보 재생 지령, 및 기록 정보의 어드레스를 나타내는 재생 어드레스 정보를 수신할 때, 제어 섹션(21)은 구동 지령을 구동 제어 섹션(22)에 공급하며 재생 처리 지령을 신호 처리 섹션(23) 에 공급한다.
구동 제어 섹션(22)은 정보를 기록할 때와 마찬가지로 스핀들 모터(24)를 제어 및 구동하여, 광 디스크(100)를 소정의 회전 속도로 회전시킨다. 동시에, 구동 제어 섹션(22)은 슬레드 모터(25)를 제어 및 구동하여 광 픽업(26)을 재생 어드레스 정보에 대응하는 위치로 이동시킨다.
구동 제어 섹션(22)(도9)의 제어 하에, 광 픽업(26)은 포커스 제어 처리 및 트랙킹 제어 처리를 수행하며, 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 재생 어드레스 정보에 대응하는 트랙(즉, 타겟 트랙)에 소정 강도의 광선을 조사한다. 그때, 광 픽업(26)은 광 디스크(10)의 기록층(101)의 기록 마크(RM)로부터 생성된 재생 광선을 검출하고, 재생 광선의 강도에 따라 변하는 검출 신호를 신호 처리 섹션(23)(후술됨)에 공급한다.
신호 처리 섹션(23)은 공급된 검출 신호에 대해 소정의 복조 및 복호화 처리와 기타 신호 처리 공정을 수행하여 재생 정보를 재생하고, 이를 제어 섹션(21)에 공급한다. 제어 섹션(21)은 이후 재생 정보를 외부 기기(도시되지 않음)에 송신한다.
이런 식으로, 광 디스크 장치(20)는 제어 섹션(21)을 사용하여 광 픽업(26)을 제어한다. 따라서, 광 디스크 장치(20)는 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 타겟 트랙에 정보를 기록하고, 또한 타겟 트랙으로부터 정보를 재생한다.
(4) 광 픽업의 구성
이하에서는 광 픽업(26)의 구성에 대해 설명한다. 도11에 개략 도시하듯이, 광 픽업(26)은 다수의 광학 성분을 구비하는 바, 이들 광학 성분은 안내면 위치 제어 광학계(30), 안내면 정보 광학계(50), 및 기록빔 노출면 광학계(70)의 세 그룹으로 분할된다.
(4-1) 안내면 위치 제어 광학계의 구성
안내면 위치 제어 광학계(30)는 광 디스크(100)의 안내면(100A)에 적색 광선(Lr1)을 조사하고, 광 디스크(100)로부터 반사광 또는 적색 반사 광선(Lr2)을 수광한다.
도12에 도시하듯이, 안내면 위치 제어 광학계(30)의 레이저 다이오드(31)는 그 파장이 대략 660nm인 적색 레이저빔을 출사한다. 실제로, 제어 섹션(21)(도9)의 제어 하에, 레이저 다이오드(31)는 소정 강도의 적색 광선(Lr1)을 콜리메이터 렌즈(32)에 출사하는 바, 적색 광선(Lr1)은 발산형 빔이다. 콜리메이터 렌즈(32)는 발산형 적색 광선(Lr1)을 평행 상태로 만든다. 평행해진 적색 광선(Lr1)은 이후 슬릿(33)을 통과한 후 비편광 빔 스플리터(34)에 진입한다.
비편광 빔 스플리터(34)는 적색 광선(Lr1)의 약 50퍼센트가 반사 및 투과 평면(34A)을 통과할 수 있게 하며, 이를 교정 렌즈(35)로 인도한다. 교정 렌즈(35)와 교정 렌즈(36)는 적색 광선(Lr1)을 발산 이후 수렴시켜 이색(dichroic) 프리즘(37)으로 인도한다.
이색 프리즘(37)의 반사 및 투과 평면(37S)은 파장 선택성을 갖는 바, 그 투과 및 반사율은 광선의 파장에 따라 달라진다. 반사 및 투과 평면(37S)은 적색 광선의 거의 100퍼센트를 통과시킬 수 있는 반면, 청색 광선의 거의 100퍼센트를 반 사시킨다. 따라서, 적색 광선(Lr1)은 이색 프리즘(37)의 반사 및 투과 평면(37S)을 통과한 후, 제1 대물 렌즈(38)에 진입한다.
제1 대물 렌즈(38)는 적색 광선(Lr1)을 집광하여 광 디스크(100)의 안내면(100A)에 조사한다. 이때, 도7b에 도시하듯이, 적색 광선(Lr1)은 기저판(102)을 통과하고, 반사 및 투과 필름(104)에서 반사되며, 적색 광선(Lr1)과 반대 방향으로 진행하는 적색 반사 광선(Lr2)이 된다.
부수적으로, 설계 단계 중에, 제1 대물 렌즈(38)는 청색 광선(Lb1)에 대해 최적화된다. 적색 광선(Lr1)에 있어서, 슬릿(33)과 교정 렌즈(35, 36) 등 사이의 광학 거리로 인해, 제1 광학 렌즈(38)는 그 개구수가 예를 들어 0.41인 집광 렌즈로서 작용한다.
그후, 적색 반사 광선(Lr2)은 제1 대물 렌즈(38), 이색 프리즘(37), 및 교정 렌즈(36, 35)를 통과하며, 평행 상태로 되어 비편광 빔 스플리터(34)에 진입한다.
비편광 빔 스플리터(34)는 적색 반사 광선(Lr2)의 약 50퍼센트를 거울(40) 쪽으로 반사시킨다. 거울(40)은 적색 반사 광선(Lr2)을 집광 렌즈(41) 쪽으로 반사시킨다.
집광 렌즈(41)는 적색 반사 광선(Lr2)을 수렴하고, 이 광선에 대해 원통형 렌즈(42)로 비점수차를 부여하여, 이를 광검출기(43)로 인도한다.
그런데, 광 디스크 장치(20)에서는, 회전 광 디스크(100)에 있어서, 축방향 런아웃(run-out) 등이 발생할 수 있으며, 안내면 위치 제어 광학계(30)에 대한 타겟 트랙의 상대 위치가 변할 수 있다.
따라서, 안내면 위치 제어 광학계(30)에 있어서, 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)(도7b)이 타겟 트랙을 따르도록 하려면, 초점(Fr)은 광 디스크(100)에 대해 근접 또는 이격하도록 따라서 이동할 수 있는 선의 방향인 포커스 방향으로 이동하거나, 광 디스크(100)의 내주 상의 지점과 외주 상의 지점을 연결하는 선의 방향인 트랙킹 방향으로 이동해야 한다.
따라서, 제1 대물 렌즈(38)는 2축 액추에이터(38A)에 의해 2축 방향으로, 즉 포커스 방향 및 트랙킹 방향으로 이동될 수 있다.
더욱이, 안내면 위치 제어 광학계(30)(도12)에 있어서, 각각의 광학 성분의 위치는, 집광 렌즈(41)에 의해 집광된 후 광검출기(43)에 도달하는 적색 반사 광선(Lr2)의 인-포커스 상태가, 제1 대물 렌즈(38)에 의해 집광된 후 광 디스크(100)의 반사 및 투과 필름(104)에 도달하는 적색 광선(L1)의 인-포커스 상태를 반영하도록 광학적으로 조절된다.
도13에 도시하듯이, 적색 반사 광선(Lr2)이 조사되는 광검출기(43')의 표면은 망상 패턴으로 네 개의 검출 영역(43A, 43B, 43C, 43D)으로 분할된다. 부수적으로, 화살표 a1로 표시되는 방향(도면에서 수직 방향)은 적색 광선(Lr1)이 반사 및 투과 필름(104)(도7a 및 도7b)에 조사될 때 트랙의 진행 방향과 일치한다.
광검출기(43)의 검출 영역(43A, 43B, 43C, 43D)의 각각은 적색 반사 광선(Lr2)의 부분을 검출하고, 검출된 빔의 강도에 따라 검출 신호(SDAr, SDBr, SDCr, SDDr)를 발생시키며, 이들 신호를 신호 처리 섹션(23)(도9)에 전송한다.
신호 처리 섹션(23)은 소위 비점수차법에 따라 포커스 제어 처리를 수행하도 록 설계된다. 아래의 방정식(1)에 기초하여, 신호 처리 섹션(23)은 포커스 에러 신호(SFEr)를 산출하고, 이를 구동 제어 섹션(22)에 공급한다:
SFEr = (SDAr + SDCr) - (SDBr + SDDr) ……(1)
이 포커스 에러 신호(SFEr)는 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)과 광 디스크(100)의 반사 및 투과 필름(104) 사이의 위치 차이를 나타낸다.
더욱이, 신호 처리 섹션(23)은 소위 푸시-풀(push-pull) 방법에 따라 트랙킹 제어 처리를 수행한다. 아래 방정식(2)에 기초하여, 신호 처리 섹션(23)은 트랙킹 에러 신호(STEr)를 산출하고, 이를 구동 제어 섹션(22)에 공급한다:
STEr = (SDAr + SDDr) - (SDBr + SDCr) ……(2)
이 트랙킹 에러 신호(STEr)는 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)과 광 디스크(100)의 반사 및 투과 필름(104) 사이의 위치 차이를 나타낸다.
구동 제어 섹션(22)은 포커스 에러 신호(SFEr)로부터 포커스 구동 신호(SFDr)를 발생시키고, 이 포커스 구동 신호(SFDr)를 2축 액추에이터(38A)에 공급한다. 이런 식으로, 구동 제어 섹션(22)은 제1 대물 렌즈(38)에 대해 피드백 제어(즉, 포커스 제어)를 수행하며, 따라서 적색 광선(Lr1)이 반사 및 투과 필름(104)에 포커싱된다.
더욱이, 구동 제어 섹션(22)은 트랙킹 에러 신호(STEr)로부터 트랙킹 구동 신호(STDr)를 발생시키고, 이 트랙킹 구동 신호(STDr)를 2축 액추에이터(38A)에 공급한다. 이런 식으로, 구동 제어 섹션(22)은 제1 대물 렌즈(38)에 대해 피드백 제어(즉, 트랙킹 제어)를 수행하며, 따라서 적색 광선(Lr1)이 광 디스크(100)의 반사 및 투과 필름(104) 상의 타겟 트랙에 포커싱된다.
이런 식으로, 안내면 위치 제어 광학계(30)는 광 디스크(100)의 반사 및 투과 필름(104)에 적색 광선(Lr1)을 조사하고, 반사광 또는 적색 반사 광선(Lr2)을 검출하며, 검출된 결과를 신호 처리 섹션(23)에 공급한다. 이에 따라, 구동 제어 섹션(22)은 적색 광선(Lr1)이 반사 및 투과 필름(104)의 타겟 트랙에 포커싱되도록 제1 대물 렌즈(38)의 포커스 제어 및 트랙킹 제어 처리를 수행한다.
(4-2) 안내면 정보 광학계의 구성
안내면 정보 광학계(50)는 광 디스크(100)의 안내면(100A)에 청색 광선(Lb1)을 조사하고, 광 디스크(100)로부터 청색 광선(Lb2) 및 청색 재생 광선(Lb3)을 수광하도록 설계된다.
(4-2-1) 청색 광선의 출사
도14를 참조하면, 안내면 정보 광학계(50)의 레이저 다이오드(51)는 그 파장이 대략 405nm인 청색 레이저빔을 출사할 수 있다. 실제로, 제어 섹션(21)(도9)의 제어 하에, 레이저 다이오드(51)는 발산형 청색 광선(Lb0)을 콜리메이터 렌즈(52)에 출사한다. 콜리메이터 렌즈(52)는 청색 광선(Lb0)을 평행 상태로 만들어서, 1/2파 플레이트(53)로 인도한다.
이때, 청색 광선(Lb0)의 편광 방향은 1/2파 플레이트(53)에 의해 소정 각도 회전된다. 이런 식으로, p-편광대 s-편광의 비율이 조절된다. 추가로, 그 강도 분포가 아나몰픽 프리즘(54)에 의해 형성된 후, 청색 광선(Lb0)은 편광 빔 스플리터(55)의 평면(55A)에 진입한다.
편광 빔 스플리터(55)의 반사 및 투과 평면(55S)은 광선을 부분적으로 투과 및 반사시키는 바, 투과대 반사의 비율은 광선의 편광 방향에 따라 변화한다. 예를 들어, 반사 및 투과 평면(55S)은 p-편광된 광선의 약 50퍼센트를 반사시키고 그 나머지를 통과시킬 수 있으며, 반사 및 투과 평면(55S)은 s-편광된 광선의 약 100퍼센트를 반사시킨다.
실제로, 편광 빔 스플리터(55)의 반사 및 투과 평면(55S)은 p-편광된 청색 광선(Lb0)의 약 50퍼센트를 반사시키며, 이를 평면(55B)을 거쳐서 1/4파 플레이트(56)로 인도한다. 반사 및 투과 평면(55S)은 나머지 청색 광선(Lb0)이 이를 통해 통과하는 것을 허용하여 평면(55D)을 거쳐 셔터(71)로 인도한다. 반사 및 투과 평면(55S)에 의해 반사된 청색 광선은 "청색 광선(Lb1)"으로 지칭되고, 반사 및 투과 평면(55S)을 통과한 청색 광선은 "청색 광선(Lb2)"으로 지칭된다.
1/4파 플레이트(56)는 선형 편광된 청색 광선(Lb1)을 원형 편광된 청색 광선(Lb1)으로 변환하고, 이를 가동 거울(57)로 인도한다. 1/4파 플레이트(56)는 또한, 가동 거울(57)에 의해 반사된 원형 편광된 청색 광선(Lb1)을 선형 편광된 청색 광선(Lb1)으로 변환하고, 이를 편광 빔 스플리터(55)의 평면(55B)으로 인도한다.
이때, 청색 광선(Lb1)은 예를 들어, 1/4파 플레이트(56)에 의해 p-편광된 빔에서 좌측 원형 편광된 빔으로 변환되고, 가동 거울(57)에 의해 반사될 때 좌측 원형 편광된 빔에서 우측 원형 편광된 빔으로 변환되며, 다시 1/4파 플레이트(56)에 의해 우측 원형 편광된 빔에서 s-편광된 빔으로 변환된다. 따라서, 평면(55B)으로부터 나오는 청색 광선(Lb1)의 편광 방향은, 가동 거울(57)에 의해 반사된 후 평 면(55B)에 진입하는 청색 광선(Lb1)의 편광 방향과 상이하다.
평면(55B)으로부터 나오는 청색 광선(Lb1)(s-편광됨)의 편광 방향에 따르면, 편광 빔 스플리터(55)의 반사 및 투과 평면(55S)은 전체 청색 광선(Lb1)을 통과시킬 수 있으며, 이를 평면(55C)을 거쳐서 편광 빔 스플리터(58)로 인도한다.
이런 식으로, 안내면 정보 광학계(50)에서는, 청색 광선(Lb1)의 광로가 편광 빔 스플리터(55), 1/4파 플레이트(56) 및 가동 거울(57)에 의해 연장될 수 있다.
편광 빔 스플리터(58)의 반사 및 투과 평면(58S)은 예를 들어 p-편광된 광선의 약 100퍼센트를 반사시키며, s-편광된 광선의 약 100퍼센트를 통과시킬 수 있다. 실제로, 편광 빔 스플리터(58)의 반사 및 투과 평면(58S)은 전체 청색 광선(Lb1)의 통과를 허용한다. 1/4파 플레이트(59)에 의해 선형 편광된 빔(s-편광된 빔)으로부터 원형 편광된 빔(우측 원형 편광된 빔)으로 변환된 후, 청색 광선(Lb1)은 릴레이 렌즈(60)에 진입한다.
릴레이 렌즈(60)는 가동 렌즈(61)를 사용하여 청색 광선(Lb1)을 평행한 빔에서 수렴형 빔으로 변환시킨다. 발산된 후, 청색 광선(Lb1)은 고정 렌즈(62)에 의해 다시 수렴형 빔으로 변환되고, 이색 프리즘(37)에 진입한다.
여기에서, 가동 렌즈(61)는 액추에이터(61A)에 의해 청색 광선(Lb1)의 광축 방향으로 이동될 수 있다. 실제로, 제어 섹션(21)(도9)의 제어 하에, 릴레이 렌즈(60)의 액추에이터(61A)는 가동 렌즈(61)를 움직여서, 고정 렌즈(62)로부터 출사되는 청색 광선(Lb1)의 수렴 상태를 변경시킨다.
이색 프리즘(37)의 반사 및 투과 평면(37S)은 청색 광선(Lb1)을 청색 광 선(Lb1)의 파장에 따라 반사시키며, 이를 제1 대물 렌즈(38)로 인도한다. 부수적으로, 원형 편광된 청색 광선(Lb1)의 편광 방향은, 반사 및 투과 평면(37S)에서 반사될 때 예를 들어 우측 편광된 빔에서 좌측 편광된 빔으로 역전된다.
제1 대물 렌즈(38)는 청색 광선(Lb1)을 집광하여, 이를 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로 인도한다. 부수적으로, 청색 광선(Lb1)에 대해, 제1 대물 렌즈(38)는, 제1 대물 렌즈(38)에서 릴레이 렌즈(60)까지의 거리 등으로 인해 0.85의 개구수(NA)를 갖는 집광 렌즈로서 작용한다.
이때, 도7b에 도시하듯이, 청색 광선(Lb1)은 기저판(102)과 반사 및 투과 필름(104)을 통과하며, 기록층(101)에 포커싱된다. 여기에서, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)의 위치는 릴레이 렌즈(60)의 고정 렌즈(62)로부터 출사된 청색 광선(Lb1)의 수렴 상태에 기초하여 결정된다. 즉, 가동 렌즈(61)의 위치에 따라, 초점(Fb1)은 기록층(101) 내에서 안내면(100A)을 향하여 또는 기록빔 노출면(100B)을 향하여 이동한다.
실제로, 안내면 정보 광학계(50)에서, 가동 렌즈(61)의 위치는 제어 섹션(21)(도9)에 의해 제어되는 바, 반사 및 투과 필름(104)으로부터 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)(도7b)까지의 거리 또는 깊이(d1)가 조절된다. 그런데, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)의 조절 방법은 후술한다.
초점(Fb1)에 포커싱된 후, 청색 광선(Lb1)은 발산되며, 기록층(101), 기저판(103), 및 기록빔 노출면(100B)을 통과하고, 제2 대물 렌즈(79)(후술됨)에 진입한다.
이런 식으로, 안내면 정보 광학계(50)에서, 청색 광선(Lb1)은 광 디스크(100)의 안내면(100A)에 조사되며, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 기록층(101) 내부에 형성된다. 더욱이, 릴레이 렌즈(60)의 가동 렌즈(61)의 위치에 따라, 초점(Fb1)의 깊이(d1)가 조절된다.
(4-2-2) 청색 광선의 수광
그런데, 광 디스크(100)는 기록빔 노출면 광학계(70)의 제2 대물 렌즈(79)로부터 기록빔 노출면(100B)으로 출사되는 청색 광선(Lb2)을 통과시킬 수 있으며, 이를 안내면(100A)(후술됨)으로부터 발산형 빔으로서 출사한다. 부수적으로, 청색 광선(Lb2)은 원형 편광된 빔(예를 들어, 우측 원형 편광된 빔)으로 변환된다.
이때, 안내면 정보 광학계(50)에서, 도15에 도시하듯이, 청색 광선(Lb2)은 제1 대물 렌즈(38)에 의해 어느 정도 수렴되며, 이색 프리즘(37)에 의해 반사되어 릴레이 렌즈(60)에 진입한다. 부수적으로, 원형 편광된 청색 광선(Lb2)의 편광 방향은 반사 및 투과 평면(37S)에서 반사될 때, 예를 들어 우측 편광된 빔에서 좌측 편광된 빔으로 역전된다.
이어서, 청색 광선(Lb2)은 릴레이 렌즈(60)의 가동 렌즈(61) 및 고정 렌즈(62)에 의해 평행 빔으로 변환된다. 1/4파 플레이트(59)에 의해 원형 편광된 빔(좌측 원형 편광된 빔)으로부터 선형 편광된 빔(p-편광된 빔)으로 변환된 후, 청색 광선(Lb2)은 편광 빔 스플리터(58)에 진입한다.
편광 빔 스플리터(58)는 청색 광선(Lb2)을 청색 광선(Lb2)의 편광 방향에 따라 반사시키며, 이를 집광 렌즈(63)로 인도한다. 집광 렌즈(63)는 청색 광선(Lb2) 을 집광하며, 이를 청색 광선(Lb2)에 비점수차를 부여하는 원통형 렌즈(64)를 거쳐서 광검출기(65)로 인도한다.
부수적으로, 안내면 정보 광학계(50)의 각 광학 성분은 청색 광선(Lb2)이 광검출기(65)에 포커싱되도록 배치된다.
광검출기(65)는 청색 광선(Lb2)의 강도를 검출하고, 검출된 강도에 따라 재생 검출 신호(SDp)를 발생하며, 이를 신호 처리 섹션(23)(도9)에 공급한다.
그러나, 청색 광선(Lb2)의 강도에 따라 광검출기(65)에 의해 발생되는 재생 검출 신호(SDp)는 사용되지 않을 수도 있다. 따라서, 재생 검출 신호(SDp)가 공급되어도, 신호 처리 섹션(23)(도9)은 일체의 신호 처리 공정을 수행하지 않는다.
한편, 전술했듯이, 광 디스크(100)의 기록층(101)에 기록 마크(RM)가 기록되면, 기록 마크(RM)는 홀로그램으로서 작용하며 따라서 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 기록 마크(RM)를 때린 후 청색 재생 광선(Lb3)을 발생시킨다.
홀로그램의 특징 때문에, 청색 재생 광선(Lb3)은, 기록 마크(RM)를 기록하기 위해 청색 광선(Lb1)과 함께 출사되는 광선, 즉 청색 광선(Lb2)과 동등하다. 따라서, 안내면 정보 광학계(50)에서, 청색 반사 광선(Lb3)은 청색 광선(Lb2)과 동일한 경로를 따라서 진행하며, 최종적으로 광검출기(65)에 도달하다.
여기에서, 전술했듯이, 안내면 정보 광학계(50)의 각각의 광학 성분은 광검출기(65)에 청색 광선(Lb2)이 포커싱되도록 배치된다. 따라서, 청색 광선(Lb2)과 마찬가지로, 청색 광선(Lb3)이 광검출기(65)에 포커싱된다.
광검출기(65)는 청색 광선(Lb3)의 강도를 검출하고, 검출된 강도에 따라 재 생 검출 신호(SDp)를 발생하며, 이를 신호 처리 섹션(23)(도9)에 공급한다.
이 경우에, 재생 검출 신호(SDp)는 광 디스크(100)에 기록된 정보를 나타낸다. 따라서, 신호 처리 섹션(23)은 재생 검출 신호(SDp)에 대해 소정의 복조 및 복호화 처리와 기타 처리를 수행하여 재생 정보를 발생하며, 이 재생 정보를 제어 섹션(21)에 공급한다.
이런 식으로, 안내면 정보 광학계(50)는 광 디스크(100)의 안내면(100A)으로부터 제1 대물 렌즈(38)로 진행하는 청색 광선(Lb2) 또는 청색 재생 광선(Lb3)을 수광하고, 수광 결과를 신호 처리 섹션(23)에 공급한다.
(4-3) 기록빔 노출면 광학계의 구성
기록빔 노출면 광학계(70)(도11)는 청색 광선(Lb2)을 광 디스크(100)의 기록빔 노출면(100B)으로 출사하도록 구성되고, 또한 안내면 정보 광학계(50)로부터 출사되어 광 디스크(100)를 통과하는 청색 광선(Lb1)을 수용한다.
(4-3-1) 청색 광선의 출사
도15를 참조하면, 안내면 정보 광학계(50)에서, 전술했듯이, 편광 빔 스플리터(55)의 반사 및 투과 평면(55S)은 p-편광된 청색 광선(Lb0)의 약 50퍼센트를 통과시킬 수 있으며, 이를 평면(55D)을 거쳐서 셔터(71)로 인도한다.
제어 섹션(21)(도9)의 제어 하에, 셔터(71)는 청색 광선(Lb2)을 차단하거나 또는 통과시킬 수 있다. 셔터(71)가 청색 광선(Lb2)의 통과를 허용하면, 청색 광선(Lb2)은 편광 빔 스플리터(72)에 진입한다.
부수적으로, 셔터(71)는 기계적 셔터이며, 이는 청색 광선(Lb2)을 차단하거 나 그 통과를 허용하기 위해 셔터판을 기계적으로 제어하는[청색 광선(Lb2)을 차단하는] 기계적 셔터, 청색 광선(Lb2)을 차단하거나 그 통과를 허용하기 위해 액정 패널에 상이한 전압을 인가하는 액정 셔터 등이다.
편광 빔 스플리터(72)의 반사 및 투과 평면(72S)은 예를 들어 p-편광된 광선의 약 100퍼센트를 통과시킬 수 있으며, s-편광된 광선의 약 100퍼센트를 반사한다. 실제로, 편광 빔 스플리터(72)는 전체 p-편광된 청색 광선(Lb2)의 통과를 허용한다. 그후, 청색 광선(Lb2)은 거울(73)에 의해 반사되며, 1/4파 플레이트(74)에 의해 선형 편광된 빔(p-편광된 빔)으로부터 원형 편광된 빔(좌측 원형 편광된 빔)으로 변환된 후 릴레이 렌즈(75)에 진입한다.
릴레이 렌즈(75)는 릴레이 렌즈(60)와 동일한 구조를 갖는다. 릴레이 렌즈(75)는 가동 렌즈(76), 액추에이터(76A), 및 고정 렌즈(77)를 구비하며, 이들은 가동 렌즈(61), 액추에이터(61A), 및 고정 렌즈(62)에 각각 대응한다.
릴레이 렌즈(75)의 가동 렌즈(76)는 청색 광선(Lb2)을 평행한 빔에서 수렴형 빔으로 변환한다. 발산된 후, 청색 광선(Lb2)은 고정 렌즈(77)에 의해 다시 수렴되고, 갈바노(galvanometer) 거울(78)에 진입한다.
더욱이, 릴레이 렌즈(60)와 같이, 제어 섹션(21)(도9)의 제어 하에, 릴레이 렌즈(75)의 액추에이터(76A)는 가동 렌즈(76)를 움직여서, 고정 렌즈(77)로부터 출사된 청색 광선(Lb2)의 수렴 상태를 변경한다.
갈바노 거울(78)은 청색 광선(Lb2)을 반사하며, 이를 제2 대물 렌즈(79)로 인도한다. 부수적으로, 원형 편광된 청색 광선(Lb2)의 편광 방향은 반사될 때, 예 를 들어 좌측 원형 편광된 빔에서 우측 원형 편광된 빔으로 역전된다.
더욱이, 갈바노 거울(78)은 반사 평면(78A)의 각도를 변경할 수 있다. 제어 섹션(21)(도9)의 제어 하에, 갈바노 거울(78)은 반사 평면(78A)의 각도를 조절하여 청색 광선(Lb2)의 진행 방향을 조절한다.
제2 대물 렌즈(79)와 2축 액추에이터(79A)는 단일 유닛으로 형성된다. 제1 대물 렌즈(38)와 같이, 제2 대물 렌즈(79)는 2축 액추에이터(79A)에 의해, 광 디스크(100)에 대해 근접 또는 이격하도록 따라서 이동할 수 있는 선의 방향인 포커스 방향으로 이동하거나, 광 디스크(100)의 내주 상의 지점과 외주 상의 지점을 연결하는 선의 방향인 트랙킹 방향으로 이동된다.
제2 대물 렌즈(79)는 청색 광선(Lb2)을 집광하여, 이를 광 디스크(100)의 기록빔 노출면(100B)에 조사한다. 부수적으로, 청색 광선(Lb1)에 대해, 제2 대물 렌즈(79)는 제2 대물 렌즈(79)에서 릴레이 렌즈(60)까지의 거리 등으로 인해 그 개구수(NA)가 0.55인 집광 렌즈로서 작용한다.
이때, 도7b에 도시하듯이, 청색 광선(Lb2)은 기저판(103)을 통과하며, 기록층(101) 상에 포커싱된다. 여기서, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 위치는 릴레이 렌즈(75)의 고정 렌즈(77)로부터 출사된 청색 광선(Lb2)의 수렴 상태에 기초하여 결정된다. 즉, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 같이, 초점(Fb2)은 가동 렌즈(76)의 위치에 따라 기록층(101) 내부에서 안내면(100A)을 향하여 또는 기록빔 노출면(100B)을 향하여 이동한다.
구체적으로, 안내면 정보 광학계(50)와 같이, 기록빔 노출면 광학계(70)는 가동 렌즈(76)의 진행 거리가 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 진행 거리와 거의 비례하도록 설계된다. 예를 들어, 가동 렌즈(76)가 1mm 이동하면, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)은 30㎛ 이동한다.
실제로, 기록빔 노출면 광학계(70)에서, 릴레이 렌즈(75)의 가동 렌즈(76)의 위치는, 릴레이 렌즈(60)의 가동 렌즈(61)와 함께, 제어 섹션(21)(도9)에 의해 제어된다. 따라서, 광 디스크(100)의 기록층(101) 내에서 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 깊이(d2)가 조절된다.
이때, 광 디스크 장치(20)에서, 제어 섹션(21)(도9)은 광 디스크(100)의 축방향 런아웃 등이 발생하지 않는 것으로(즉, 이상 상태에서) 가정하고, 제1 및 제2 대물 렌즈(38, 79)가 둘다 그 참조 위치에 위치할 때 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)이 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1) 상에 놓이도록 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)을 이동시킨다.
초점(Fb2)으로서 포커싱된 후, 청색 광선(Lb2)은 기록층(101), 반사 및 투과 필름(104), 기저판(102)을 통과할 때 발산되며, 안내면(100A)으로부터 나온 이후 제1 대물 렌즈(38)에 진입한다.
이런 식으로, 기록빔 노출면 광학계(70)는 광 디스크(100)의 기록빔 노출면(100B)에 청색 광선(Lb2)을 조사하며, 기록층(101) 내부에 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)을 형성한다. 더욱이, 릴레이 렌즈(75)의 가동 렌즈(76)의 위치에 따라서, 초점(Fb2)의 깊이(d2)가 조절된다.
(4-3-2) 청색 광선의 수광
그런데, 전술했듯이, 안내면 정보 광학계(50)(도14)의 제1 대물 렌즈(38)로부터 출사되는 청색 광선(Lb1)은 광 디스크(100)의 기록층(101) 내부에서 수렴되며, 이후 발산된 후 제2 대물 렌즈(79)에 진입한다.
이때, 기록빔 노출면 광학계(70)에서, 청색 광선(Lb1)은 제2 대물 렌즈(79)에 의해 어느 정도 수렴되고, 갈바노 거울(78)에 의해 반사된 후 릴레이 렌즈(75)에 진입한다. 부수적으로, 원형 편광된 청색 광선(Lb1)의 편광 방향은 반사 평면(78A)에 의해 반사될 때, 예를 들어 좌측 원형 편광된 빔에서 우측 원형 편광된 빔으로 역전된다.
이어서, 청색 광선(Lb1)은 릴레이 렌즈(75)의 고정 렌즈(77) 및 가동 렌즈(76)에 의해 평행해지며, 1/4파 플레이트(74)에 의해 원형 편광된 빔(우측 원형 편광된 빔)에서 선형 편광된 빔(s-편광된 빔)으로 변환된다. 이후 청색 광선(Lb1)은 거울(73)에 의해 반사되어 편광 빔 스플리터(72)에 진입한다.
편광 빔 스플리터(72)는 청색 광선(Lb1)의 편광 방향에 따라 청색 광선(Lb1)을 반사시키며, 이를 집광 렌즈(80)로 인도한다. 집광 렌즈(80)는 청색 광선(Lb1)을 수렴하고, 이를 청색 광선(Lb1)에 비점수차를 부여하는 원통형 렌즈(81)를 거쳐서 광검출기(82)에 조사한다.
그러나, 실제로는 광 디스크(100)의 축방향 런아웃이 발생할 수 있다. 따라서, 전술했듯이, 안내면 위치 제어 광학계(30), 구동 제어 섹션(22)(도9) 등은 제1 대물 렌즈(38)의 포커스 및 트랙킹 제어 처리를 수행한다.
이때, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 제1 대물 렌즈(38)의 움직임에 따라 이 동하며, 따라서 제2 대물 렌즈(79)가 그 참조 위치에 있을 때 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)이 위치하는 위치로부터 멀리 이동한다.
따라서, 기록빔 노출면 광학계(70)에서, 각각의 광학 성분의 광학 위치는, 집광 렌즈(80)에 의해 집광되어 광검출기(82)에 출사되는 청색 광선(Lb1)의 출사 상태가 기록층(101) 내에서 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2) 사이의 위치 차이를 반영하도록 조절된다.
도16에 도시하듯이, 광검출기(43)와 같이, 청색 반사 광선(Lb1)이 조사되는 광검출기(82')의 표면은 망상 패턴으로 네 개의 검출 영역(82A, 82B, 82C, 82D)으로 분할된다. 부수적으로, 화살표 a2로 표시되는 방향(도면에서 수평 방향)은 청색 광선(Lb1)이 조사될 때 반사 및 투과 필름(104)(도7a 및 도7b) 상의 트랙의 진행 방향과 일치한다.
광검출기(82)의 검출 영역(82A, 82B, 82C, 82D)의 각각은 청색 광선(Lb1)의 부분을 검출하고, 검출된 빔의 강도에 따라 검출 신호(SDAb, SDBb, SDCb, SDDb)를 발생시키며, 이들 신호를 신호 처리 섹션(23)(도9)에 전송한다.
신호 처리 섹션(23)은 소위 비점수차법에 따라 포커스 제어 처리를 수행하도록 설계된다. 아래의 방정식(3)에 기초하여, 신호 처리 섹션(23)은 포커스 에러 신호(SFEb)를 산출하고, 이를 구동 제어 섹션(22)에 공급한다:
SFEb = (SDAb + SDCb) - (SDBb + SDDb) ……(3)
이 포커스 에러 신호(SFEb)는 포커스 방향으로 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2) 사이의 위치 차이를 나타낸다.
더욱이, 신호 처리 섹션(23)은 소위 푸시-풀 신호를 사용하여 트랙킹 제어 처리를 수행한다. 아래 방정식(4)에 기초하여, 신호 처리 섹션(23)은 트랙킹 에러 신호(STEb)를 산출하고, 이를 구동 제어 섹션(22)에 공급한다:
STEb = (SDAb + SDBb) - (SDCb + SDDb) ……(4)
이 트랙킹 에러 신호(STEb)는 트랙킹 방향으로 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2) 사이의 위치 차이를 나타낸다.
더욱이, 신호 처리 섹션(23)은 또한 접선(tangential) 제어를 위한 접선 에러 신호를 발생한다. 이 접선 제어는 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)을 접선 방향(또는 트랙에 접선적인 방향)을 따라서 타겟 위치로 이동시키는 제어 처리이다.
구체적으로, 신호 처리 섹션(23)은 푸시-풀 신호를 사용하여 접선 제어 처리를 수행한다. 아래 방정식(5)에 기초하여, 신호 처리 섹션(23)은 접선 에러 신호(SNEb)를 산출하고, 이를 구동 제어 섹션(22)에 공급한다:
SNEb = (SDAb + SDDb) - (SDBb + SDCb) ……(5)
접선 에러 신호(SNEb)는 접선 방향으로 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2) 사이의 위치 차이를 나타낸다.
구동 제어 섹션(22)은 포커스 에러 신호(SFEb)로부터 포커스 구동 신호(SFDb)를 발생시키고, 이를 2축 액추에이터(79A)에 공급한다. 따라서, 포커스 방향으로 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2) 사이의 위치 차이를 감소시키기 위해 제2 대물 렌즈(79)에 대해 포커스 제어가 수행된다.
더욱이, 구동 제어 섹션(22)은 트랙킹 에러 신호(STEb)로부터 트랙킹 구동 신호(STDb)를 발생시키고, 이를 2축 액추에이터(79A)에 공급한다. 따라서, 트랙킹 방향으로 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2) 사이의 위치 차이를 감소시키기 위해 제2 대물 렌즈(79)에 대해 트랙킹 제어가 수행된다.
추가로, 구동 제어 섹션(22)은 접선 에러 신호(SNEb)로부터 접선 구동 신호(SNDb)를 발생시키고, 이를 갈바노 거울(78)에 공급한다. 따라서, 접선 방향으로 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)과 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2) 사이의 위치 차이가 감소되도록 갈바노 거울(78)의 반사 평면(78A)의 각도를 조절하기 위해 접선 제어가 수행된다.
이런 식으로, 기록빔 노출면 광학계(70)는 광 디스크(100)의 기록빔 노출면(100B)으로부터 제2 대물 렌즈(79)로 진행하는 청색 광선(Lb1)을 수광하고, 수광 결과를 신호 처리 섹션(23)에 공급한다. 이에 반응하여, 구동 제어 섹션(22)은 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)이 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1) 상으로 이동하도록 제2 대물 렌즈(79)의 포커스 및 트랙킹 제어 처리와 갈바노 거울(78)의 접선 제어 처리를 수행한다.
(4-4) 광로 길이의 조절
그런데, 전술했듯이, 정보를 기록할 때, 광 디스크(20)의 광 픽업(26)은 편광 빔 스플리터(55)(도14)를 사용하여 청색 광선(Lb0)을 청색 광선(Lb1, Lb2)으로 분할하며, 기록층(101) 내의 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)를 기록하기 위해 청색 광선(Lb1, Lb2)을 광 디스크(100)의 기록층(101) 내에서 상호 간섭시킨다.
홀로그램의 전체적인 형성 조건을 고려하면, 광 디스크(100)의 기록층(101) 에 기록 마크(RM) 또는 홀로그램을 정확히 기록하기 위해서는 레이저 다이오드(51)로부터 출사되는 청색 광선(Lb0)의 가간섭성(coherent) 길이가 홀로그램의 크기 이상이어야 한다.
실제로, 통상적인 레이저 다이오드와 같이, 레이저 다이오드(51)의 가간섭성 길이는 레이저 다이오드(51) 내부에서의 공진기(도시되지 않음) 길이에 공진기의 굴절율을 곱하여 산출된 값과 동일하며, 대략 100㎛ 내지 1mm 사이이다.
한편, 광 픽업(26)에서, 청색 광선(Lb1)은 안내면 정보 광학계(50)(도14) 내부의 광로를 따라서 진행하여 광 디스크(100)의 안내면(100A)에 도달하며, 청색 광선(Lb2)은 기록빔 노출면 광학계(70)(도15) 내부의 광로를 따라서 진행하여 광 디스크(100)의 기록빔 노출면(100B)에 도달한다. 즉, 광 픽업(26)에서, 청색 광선(Lb1)의 광로는 청색 광선(Lb2)의 광로와 다르며, 청색 광선(Lb1)의 광로의 길이는 청색 광선(Lb2)의 광로의 길이와 다르다(이 경우 각각의 광로는 레이저 다이오드(51)로부터 타겟 마크 위치로 연장된다).
더욱이, 전술했듯이, 광 픽업(26)에서, 릴레이 렌즈(60, 75)의 가동 렌즈(61, 76)의 위치는 광 디스크(100)의 기록층(101) 내부의 타겟 마크 위치의 깊이(타겟 깊이)를 변경하기 위해 조절된다. 이때, 광 픽업(26)은 타겟 마크 위치의 깊이를 변경함으로써 청색 광선(Lb1, Lb2)의 광로의 길이를 변경한다.
그러나, 홀로그램의 전체적인 형성 조건을 고려하면, 광 픽업(26)에서는, 간섭 패턴을 형성하려면 청색 광선(Lb1, Lb2)의 광로 사이의 길이 차이가 가간섭성 길이(대략 100㎛ 및 1mm임) 이하여야 한다.
따라서, 제어 섹션(21)(도9)은 가동 거울(57)의 위치를 제어하여 청색 광선(Lb1)의 광로 길이를 조절한다. 이 경우, 제어 섹션(21)은 릴레이 렌즈(60)의 가동 렌즈(61)의 위치와 타겟 마크 위치의 깊이 사이의 관계를 이용하여, 가동 거울(57)을 가동 렌즈(61)의 위치에 따라 움직인다. 이런 식으로, 청색 광선(Lb1)의 광로의 길이가 변경될 수 있다.
그 결과, 광 픽업(26)은 청색 광선(Lb1, Lb2)의 광로 사이의 길이 차이를 가간섭성 길이보다 짧게 제한할 수 있으며, 기록층(101) 내부의 타겟 위치에 적절한 기록 마크(RM) 또는 홀로그램을 기록할 수 있다.
이런 식으로, 광 디스크 장치(20)의 제어 섹션(21)은 가동 거울(57)의 위치를 제어하여 청색 광선(Lb1, Lb2)의 광로 사이의 길이 차이를 광 픽업(26)에서의 가간섭성 길이 미만으로 제한함으로써, 기록층(101) 내부의 타겟 마크 위치에 적절한 기록 마크(RM)를 기록할 수 있다.
(5) 정보의 기록 및 재생
(5-1) 광 디스크에 대한 정보 기록
이하 광 디스크(100)에 대한 정보 기록 방법을 설명한다. 전술했듯이, 외부 기기 등(도시되지 않음)으로부터 정보 기록 지령, 기록 정보, 및 기록 어드레스 정보를 수신할 때, 광 디스크 장치(20)의 제어 섹션(21)(도9)은 구동 지령 및 기록 어드레스 정보를 구동 제어 섹션(22)에 공급하며, 기록 정보를 신호 처리 섹션(23)에 공급한다.
이때, 구동 제어 섹션(22)은 광 픽업(26)의 안내면 위치 제어 광학계(30)(도 12)를 사용하여 광 디스크(100)의 안내면(100A)에 적색 광선(Lr1)을 조사하며, 반사광 또는 적색 반사 광선(Lr2)의 검출 결과에 기초하여, 제1 대물 렌즈(38)의 포커스 및 트랙킹 제어 처리(즉, 위치 제어)를 수행하여 적색 광선(Lr1)의 초점(Fr)이 기록 어드레스 정보에 대응하는 타겟 트랙을 따르게 한다.
더욱이, 제어 섹션(21)은 안내면 정보 광학계(50)(도14)를 사용하여 광 디스크(100)의 안내면(100A)에 청색 광선(Lb1)을 조사한다. 이때, 이 광선은 그 위치가 제어되는 제1 대물 렌즈(38)에 의해 집광되므로, 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 타겟 트랙의 바로 뒤에 위치한다.
또한, 제어 섹션(21)은 초점(Fb1)의 깊이(d1)(도7b)가 타겟 깊이와 같아지도록 릴레이 렌즈(60)의 가동 렌즈(61)의 위치를 제어한다. 그 결과, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 타겟 마크 위치를 때린다.
한편, 제어 섹션(21)은 청색 광선(Lb2)의 통과를 허용하도록 기록빔 노출면 광학계(70)(도15)의 셔터(71)를 제어하여, 청색 광선(Lb2)을 광 디스크(100)의 기록빔 노출면(100B)으로 인도한다.
제어 섹션(21)은 또한 릴레이 렌즈(60)의 가동 렌즈(61)의 위치에 따라 릴레이 렌즈(75)의 가동 렌즈(76)의 위치를 제어하여 청색 광선(Lb2)의 깊이(d2)(도7b)를 조절한다. 따라서, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)의 깊이(d2)가 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)의 깊이(d1)와 같아지는 바, 이 경우 깊이(d1)는 광 디스크(100)의 축방향 런아웃이 발생하지 않는다는 전제 하에 결정된다.
더욱이, 제어 섹션(21)은 기록빔 노출면 광학계(70)가 제1 및 제2 대물 렌 즈(38, 79)를 통과한 청색 광선(Lb1)을 검출하게 한다. 검출 결과에 기초하여, 제어 섹션(21)은 구동 제어 섹션(22)이 제2 대물 렌즈(79)의 포커스 및 트랙킹 제어 처리(위치 제어)와 갈바노 거울(78)의 접선 제어 처리를 수행하게 한다.
그 결과, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)은 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)의 위치 또는 타겟 마크 위치를 때린다.
추가로, 제어 섹션(21)은 릴레이 렌즈(60)의 가동 렌즈(61)의 위치에 따라 가동 거울(57)의 위치를 조절하여 청색 광선(Lb1, Lb2)의 광로 사이의 길이 차이를 가간섭성 길이 미만으로 제한한다.
따라서, 광 디스크 장치(20)의 제어 섹션(21)은 광 디스크(100)의 기록층(101) 내부의 타겟 마크 위치에 적절한 기록 마크(RM)를 형성할 수 있다.
그런데, 신호 처리 섹션(23)(도9)은 예를 들어 외부 기기 등(도시되지 않음)으로부터 공급되는 기록 정보로부터 "0"과 "1"값의 이진 데이터를 나타내는 기록 신호를 생성한다. 이들 신호에 기초하여, 예를 들어, 레이저 다이오드(51)는 기록 신호가 "1"의 값을 나타낼 때 청색 광선(Lb0)을 출사하고, 기록 신호가 "0"의 값을 나타낼 때는 청색 광선(Lb0)을 출사하지 않는다.
따라서, 광 디스크 장치(20)에서, 기록 신호가 "1"의 값을 나타낼 때는, 광 디스크(100)의 기록층(101) 내의 기록 마크 위치에 기록 마크(RM)가 형성되고, 기록 신호가 "0"의 값을 나타낼 때는, 기록 마크 위치에 기록 마크(RM)가 형성되지 않는다. 이런 식으로, 기록 마크(RM)가 존재하는지 여부에 따라 기록 신호의 값 "1" 또는 "0"이 타겟 마크 위치에 기록된다. 따라서, 광 디스크(100)의 기록 층(101)에 기록 정보가 기록된다.
(5-2) 트랙킹 제어를 위해 요구되는 로드의 감소
그런데, 광 디스크 장치(20)는, 전술했듯이, 그 위치가 반사 및 투과 필름(104)에 형성된 홈에 대해 결정되는 타겟 트랙에 청색 광선(Lb1)이 조사되도록 제1 대물 렌즈(38)를 구동한다. 한편, 광 디스크 장치(20)는 청색 광선(Lb2)의 광축(Lx2)이 청색 광선(Lb1)의 광축(Lx1)을 따르도록 제2 대물 렌즈(79)를 구동함으로써 트랙킹 제어 처리를 수행하며, 청색 광선(Lb1, Lb2)을 타겟 트랙에 조사한다.
빔 허리 직경(S1)이 빔 허리 직경(S2)과 동일하면, 광 디스크 장치(20)는 그 직경이 빔 허리 직경(S1)과 동일한 기록 마크(RM)를 형성하기 위해 광축(Lx1)이 광축(Lx2)과 정확히 일치하도록 보장해야만 한다.
한편, 광 디스크 장치(20)는 빔 허리 직경(S2)을 빔 허리 직경(S1)보다 크도록 확대시킬 수 있다. 따라서, 광축(Lx1)이 광축(Lx2)과 정확히 일치하지 않아도, 광 디스크 장치(20)는 초점-근접 영역(Af1, Af2)이 상호 중첩하게 만들 수 있다.
예를 들어, 도17에 도시하듯이, 청색 광선(Lb1)의 광축(Lx1)이 청색 광선(Lb2)의 광축(Lx2)과 정확히 일치하지 않아도, 초점-근접 영역(Af1)은 초점-근접 영역(Af2) 주위에서 청색 광선(Lb2)의 아웃라인 부분(Lo2)이 청색 광선(Lb1)의 아웃라인 부분(Lo1) 내에 머무는 한 밀착-중첩 영역으로 간주될 수 있다. 따라서, 그 직경이 빔 허리 직경(S1)과 동일한 기록 마크(RM)가 형성되도록 보장된다.
즉, 제2 대물 렌즈(79)에 의해 제어되는 청색 광선(Lb2)이 청색 광선(Lb1)의 이동을 따를 수 없어도, 광 디스크 장치(20)는, 빔 허리 직경(S2)이 크기 때문에 청색 광선(Lb2)의 아웃라인 부분(Lo2)이 청색 광선(Lb1)의 아웃라인 부분(Lo1) 내에 머무는 한 초점-근접 영역(Af1, Af2)을 중첩시킴으로써 간섭 빔을 형성할 수 있다.
따라서, 광 디스크 장치(20)는 제1 대물 렌즈(38)를 구동시킴으로써 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)를 형성할 수 있다. 그리고 광 디스크 장치(20)는 그 직경이 빔 허리 직경(S1)과 동일한 기록 마크(RM)를 기록층(101)에 형성할 수 있다.
빔 허리 직경(S1)이 빔 허리 직경(S2)의 2/3이므로, 초점-근접 영역(Af1) 주위에서의 빔의 치수는 초점-근접 영역(Af2)의 빔 치수의 대략 4/9(22/32)이다.
상기 사실을 고려하여, 광 디스크 장치(20)는, 제1 대물 렌즈(38)에 진입하는 청색 광선(Lb1)의 강도["제1 대물 렌즈 입사 강도(PW1)"로 지칭]가 제2 대물 렌즈(79)에 진입하는 청색 광선(Lb2)의 강도["제2 대물 렌즈 입사 강도(PW2)"로 지칭]의 대략 4/9이도록 조절 처리를 수행한다. 따라서, 초점-근접 영역(Af1) 주위에서의 청색 광선(Lb1)의 단위면적당 강도(즉, 광도 및 광밀도)가 초점-근접 영역(Af2) 주위에서의 청색 광선(Lb2)의 그것과 거의 동일하여, 간섭 특징을 향상시킨다. 따라서, 깨끗한 홀로그램이 기록 마크(RM)로서 형성될 수 있다.
여기에서, 도18에 도시하듯이, 청색 광선(Lb1, Lb2)의 파면은 초점-근접 영역(Af1, Af2) 주위에서 거의 편평하다. 그러나, 광선이 초점(Fb1, Fb2)으로부터 멀어질수록, 그 파면은 구부러진다. 이들 파면은 밀착-중첩 영역에 형성된 홀로그램에 영향을 미치는 바, 파면이 평탄하면 평탄한 스트라이프가 기록 마크(RM)로서 기록되고 파면이 곡선이면 곡선형 스트라이프가 기록 마크(RM)로서 기록된다.
부수적으로, 청색 광선(Lb1)의 직경은 실제로 청색 광선(Lb2)의 직경과 다르다. 그러나, 설명을 쉽게하기 위해, 이들은 도면에서 동일한 것으로 도시된다.
광 디스크 장치(20)는 릴레이 렌즈(60, 75)를 사용하여 청색 광선(Lb1, Lb2)의 수렴 상태를 조절하며, 청색 광선(Lb1, Lb2)의 초점-근접 영역(Af1, Af2)이 상호 중첩하도록 초점(Fb1, Fb2)을 타겟 깊이에 위치시킨다. 따라서, 평탄한 스트라이프를 갖는 기록 마크(RM)가 기록층(101)에 형성될 수 있다.
따라서, 재생 처리 중에, 광 디스크 장치(20)에서는, 평탄-스트라이프 홀로그램을 갖는 기록 마크(RM)가 청색 광선(Lb1)을 반사시킨다. 그러므로, 적절한 청색 재생 광선(Lb3)이 생성된다.
구체적으로, 광 디스크 장치(20)에서는, p-편광된 빔대 s-편광된 빔의 비율에 관한 1/2파 플레이트(53)의 조절 및 빔 스플리터(55)에 의한 p-편광 및 s-편광된 빔으로의 분리로 인해, 청색 광선(Lb0)의 약 44퍼센트가 안내면 정보 광학계(50)의 1/4파 플레이트(56)에 청색 광선(Lb1)으로서 진입하고, 그 나머지 약 66퍼센트는 기록빔 노출면 광학계(70)에 청색 광선(Lb2)으로서 진입한다.
광 디스크 장치(20)의 기록빔 노출면 광학계(70)는 s-편광된 빔으로 분리된 청색 광선(Lb2)을 그 강도를 유지하면서 제2 대물 렌즈(79)로 인도한다.
따라서, 광 디스크 장치(20)에서, 제1 대물 렌즈 입사 강도(PW1)는 제2 대물 렌즈 입사 강도(PW2)의 약 4/9가 되며, 그러므로 초점-근접 영역(Af1)의 광도 및 광밀도는 초점-근접 영역(Af2)의 그것과 거의 동일하다.
더욱이, 광 디스크(100)의 재생 과정 중에, 광 디스크 장치(20)는 청색 광선(Lb1)을 제1 대물 렌즈(38)(도16)를 거쳐서 광 디스크(100)에 조사하고, 광검출기(65)는 광 디스크(100)로부터 반사광을 청색 재생 광선(Lb3)으로서 수광한다.
이 경우, 광 디스크 장치(20)에서는, 청색 광선(Lb2)이 제2 대물 렌즈(79)를 거쳐서 조사될 때에 비해, 빔 허리 직경(S1)이 빔 허리 직경(S2)보다 작다. 이는 타겟 마크 위치에 인접한 기록 마크(RM)에 의해 소위 크로스토크 또는 청색 광선(Lb1)의 반사를 감소시킬 수 있다. 그 결과, 기록 마크(RM) 사이의 간격이 감소될 수 있어, 기록 밀도가 증가된다.
이런 식으로, 광 디스크 장치(20)에서, 빔 허리 직경(S2)은 청색 광선(Lb1)의 빔 허리 직경(S1)보다 크다. 따라서, 청색 광선(Lb1)의 광축(Lx1)이 청색 광선(Lb2)의 광축(Lx2)과 정확히 일치하지 않아도 기록 마크(RM)가 형성될 수 있다. 이는 청색 광선(Lb1)의 광축(Lx1)이 청색 광선(Lb2)의 광축(Lx2)을 따르게 하는 트랙킹 제어 처리를 위해 요구되는 로드를 감소시킬 수 있다.
부수적으로, 기록 마크(RM)의 크기를 감소시키고 기록 밀도를 증가시키기 위해서는 제1 대물 렌즈(38)의 개구수(NA)가 0.7 이상인 것이 바람직하다. 더욱이, 제1 대물 렌즈(39)의 개구수(NA)가 너무 크면, 기록층(101)의 두께(t1)와 기저판(102)의 두께(t2)가 경사 여유를 위해 얇게 만들어질 필요가 있어서, 기록층(101)의 충분한 두께를 보장하기 어렵게 된다. 따라서, 제1 대물 렌즈(38)의 개구수(NA)는 0.95 이하인 것이 바람직하다.
경사 여유를 증가시키고 기저판(103)의 충분한 두께(t3)를 확보하기 위해서 는 제2 대물 렌즈(79)의 개구수(NA)는 0.65 이하인 것이 바람직하다. 더욱이, 제2 대물 렌즈(79)의 개구수(NA)가 너무 작으면, 초점-근접 영역(Af2)의 면적이 불필요하게 증가할 수 있어서, 청색 광선(Lb2)의 에너지 손실이 증가한다. 따라서, 제2 대물 렌즈(79)의 개구수(NA)는 0.2 이하인 것이 바람직하다.
(5-3) 광 디스크로부터의 정보 재생
광 디스크(100)로부터 정보를 재생할 때, 광 디스크 장치(20)의 제어 섹션(21)(도9)은 광 픽업(26)의 안내면 위치제어 광학계(30)(도12)가 광 디스크(100)의 안내면(100A)에 적색 광선(Lr1)을 조사하게 한다. 그리고 상기 제어 섹션(21)은 구동 제어 섹션(22)이 반사광 또는 적색 반사 광선(Lr2)의 검출 결과에 기초하여 제1 대물 렌즈(38)의 포커스 제어 및 트랙킹 제어 처리(즉, 위치 제어)를 수행하도록 한다.
더욱이, 제어 섹션(21)은 안내면 정보 광학계(50)(도14)가 광 디스크(100)의 안내면(100A)에 청색 광선(Lb1)을 조사하게 한다. 이때, 이 광선이 그 위치가 제어되는 제1 대물 렌즈(38)에 의해 제어되고 있으므로, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)은 타겟 트랙의 바로 뒤에 위치한다.
부수적으로, 제어 섹션(21)은 재생 처리를 위한 레이저 다이오드(51)의 출력 파워를 억제한다. 이는 기록 마크(RM)가 청색 광선(Lb1)에 의해 잘못 지워지는 것을 방지한다.
또한, 제어 섹션(21)은 릴레이 렌즈(60)의 가동 렌즈(61)의 위치를 조절하여 초점(Fb1)의 깊이(d1)(도7b)를 타겟 깊이와 동일하게 만든다. 그 결과, 청색 광 선(Lb1)의 초점(Fb1)은 타겟 마크 위치에 놓여진다.
한편, 제어 섹션(21)은 청색 광선(Lb2)을 차단하도록 기록빔 노출면 광학계(70)(도15)의 셔터(71)를 제어하여, 청색 광선(Lb2)이 광 디스크(100)에 도달하지 못하게 한다.
즉, 광 픽업(26)은 광 디스크(100)의 기록층(101) 내부의 타겟 마크 위치에 기록된 기록 마크(RM)에 소위 참조 빔으로서 청색 광선(Lb1)만을 조사한다. 이에 반응하여, 기록 마크(RM)는 홀로그램으로서 작용하며, 소위 재생 빔으로서 청색 반사 광선(Lb3)을 안내면(101A) 쪽으로 생성한다. 이때, 안내면 정보 광학계(50)는 청색 재생 광선(Lb3)을 검출하며, 이후 검출 결과에 기초하여 검출 신호를 발생한다.
이런 식으로, 광 디스크 장치(20)의 제어 섹션(21)은 광 디스크(100)의 기록층(101) 내부의 타겟 마크 위치에 기록된 기록 마크(RM)가 청색 재생 광선(Lb3)을 생성할 수 있게 하며, 이를 수광한다. 따라서, 제어 섹션(21)은 기록된 기록 마크(RM)를 검출할 수 있다.
광 디스크 장치(20)에서, 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)가 전혀 없으면, 타겟 마크 위치로부터 청색 재생 광선(Lb3)이 발생하지 않는다. 따라서, 안내면 정보 광학계(50)는 그것이 청색 재생 광선(Lb3)을 수광하지 않았음을 나타내는 검출 신호를 생성한다.
검출 신호에 기초하여, 신호 처리 섹션(22)은 청색 재생 광선(Lb3)의 검출 여부에 따라 "0" 또는 "1"의 값을 인식하고, 인식 결과에 기초하여 재생 정보를 발 생한다.
따라서, 광 디스크 장치(20)가 광 디스크(100)의 기록층(101) 내부의 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)가 형성될 때는 청색 재생 광선(Lb3)을 수광하거나 또는 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)가 형성되지 않을 때는 청색 재생 광선(Lb3)을 수광하지 않기 때문에, 광 디스크 장치(20)는 타겟 마크 위치에 기록된 "1" 또는 "0"의 값을 인식할 수 있다. 그 결과, 광 디스크(100)의 기록층(101)에 기록된 정보가 재생될 수 있다.
이런 식으로, 광 디스크 장치(20)는 제1 대물 렌즈(38) 및 제2 대물 렌즈(79)로부터 각각 청색 광선(Lb1, Lb2)을 출사하며, 제1 대물 렌즈(38)의 개구수(NA)는 약 0.85이고 제2 대물 렌즈(79)의 개구수(NA)는 제1 대물 렌즈(38)의 약 2/3이거나 약 0.55이다. 이런 식으로, 광 디스크(100)의 기록 및 재생 처리가 수행된다.
더욱이, 광 디스크(100)에 있어서, 제1 대물 렌즈(38)에 대해 기저판(103)보다 가까운 기저판(102)의 두께(t2)는 0.04mm로 설정되고, 제2 대물 렌즈(79)에 대해 가까운 기저판(103)의 두께(t3)는 1.0mm로 설정된다.
따라서, 광 디스크 장치(20)에서는, 제1 대물 렌즈(38)의 큰 개구수(NA)에도 불구하고, 기저판(102)의 얇은 두께(t2)로 인한 광 디스크(100)의 경사에 대해 발생하는 경사 수차가 감소될 수 있어서, 경사 여유를 확보할 수 있다.
더욱이, 광 디스크 장치(20)에서, 기저판(103)의 큰 두께(t3)에도 불구하고, 제2 대물 렌즈(79)의 작은 개구수(NA)는 경사 수차를 감소시켜서, 경사 여유를 확 보할 수 있다.
(6) 기록 마크의 특징
이하에서는 제1 대물 렌즈(38)의 개구수(NA)가 0.85이고 제2 대물 렌즈(79)의 개구수(NA)가 0.55일 때 형성되는 간섭 빔(DB1)에 대한 시뮬레이션 결과를 설명한다.
비교를 위해, 간섭 빔(DB, DB3)에 대한 시뮬레이션도 실시하는 바; 간섭 빔(DB)은 제1 대물 렌즈(38)의 개구수(NA)와 제2 대물 렌즈(79)의 개구수(NA)가 동일하게 0.85일 때 형성되며, 간섭 빔(DB3)은 제1 대물 렌즈(38)의 개구수(NA)와 제2 대물 렌즈(79)의 개구수(NA)가 동일하게 0.55일 때 형성된다.
도19에 도시하듯이, 이 시뮬레이션에서, 간섭 빔(DB)은, 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)과 정확히 일치할 때 발생하는 간섭 빔에 관해 초점 직경(DBb)과 높이(DBh)(후술됨)를 갖는 영역을 나타낸다[초점(Fb1)과 초점(Fb2)이 상호 중첩되는 지점은 "초점(Fbz)"으로도 지칭됨].
도20의 그래프는 광 디스크(100)에 평행한 디스크 표면의 방향으로 초점(Fbz)을 통과하는 선(Z1)(도19)을 따라서 간섭 빔(DB)(DB1 내지 DB3)의 광도 분포("표면-방향 광도 분포"로 지칭됨)를 도시한다. 그래프의 중심은 초점(Fbz)을 나타낸다.
이 그래프로부터 자명한 것은, 간섭 빔(DB1)의 표면-방향 광도 분포가 간섭 빔(DB3)의 그것보다 상당히 좁다는 것이다. 간섭 빔(DB1)의 표면-방향 광도 분포가 간섭 빔(DB2)의 그것보다 약간 넓지만, 간섭 빔(DB1)의 표면-방향 광도 분포는 간섭 빔(DB2)의 그것과 유사하다.
이 표면-방향 광도 분포에 있어서, 간섭 빔(DB)의 초점 직경(DBd)이 그 광도가 초점(Fbz)의 광도와 동일하게 중심 광도(Cp)의 1/e2(e=2.718)인 간섭 빔(DB)의 직경이라면, 간섭 빔(DB2)의 초점 직경(DBd2)은 0.39㎛이며, 간섭 빔(DB3)의 초점 직경(DBd3)은 0.61㎛이다.
즉, 간섭 빔(DB1)의 초점 직경(DBd1)은 간섭 빔(DB2)의 초점 직경(DBd2)보다 약간 크지만, 간섭 빔(DB3)의 초점 직경(DBd3)보다 상당히 작다. 간섭 빔(DB1)의 초점 직경(DBd1)은 초점 직경(DBd2)과 근사하다.
부수적으로, 디스크-표면 방향으로 볼 때, 초점(Fbz)을 포함하는 간섭 빔(DB1)의 영역은 간섭 빔(DB2)에 비해 약 28퍼센트 증가하였고, 간섭 빔(DB3)에 비해 약 76퍼센트 감소하였다. 즉, 광 디스크 장치(20)가 0.85의 개구수(NA)를 갖는 제1 대물 렌즈(38)와 0.55의 개구수(NA)를 갖는 제2 대물 렌즈(79)를 사용하므로, 마크 기록층(Lm)당 기록 밀도는, 둘다 0.85의 개구수(NA)를 갖는 제1 및 제2 대물 렌즈가 사용되는 경우에 비해 약 28퍼센트 저하되었다.
더욱이, 둘다 0.55의 개구수(NA)를 갖는 제1 및 제2 대물 렌즈가 사용되는 경우에 비해, 마크 기록층(Lm)당 기록 밀도는 약 76퍼센트 증가하였다.
더욱이, 도21 내지 도23의 그래프는, 광 디스크(100)에 수직한 방향으로 초점(Fbz)을 통과하는 선을 따라서 간섭 빔(DB)(DB1 내지 DB3)의 광도 분포("깊이-방향 광도 분포"로도 지칭됨)를 나타낸다. 그래프의 중심은 초점(Fbz)을 나타낸다.
광도가 급감하는(그래프에서 화살표가 가리키는) 부분은 각각의 간섭 빔(DB)의 높이(DBh)를 나타내며, 간섭 빔(DB1)의 높이(DBh1)는 3.4㎛이고, 간섭 빔(DB2)의 높이는 2.6㎛이며, 간섭 빔(DB3)의 높이는 6.4㎛이다. 이는 간섭 빔(DB1)의 높이(DBh1)가 그 초점도 간섭 빔(DB1)의 초점에 근접한 간섭 빔(DB2)의 그것에 근접함을 의미한다. 따라서, 간섭 빔(DB1)은 간섭 빔(DB2)을 닮아있다.
도24는 간섭 빔(DB1 내지 DB3)을 개략 도시한다. 간섭 빔(DB1)은 간섭 빔(DB3)보다 훨씬 작으며, 간섭 빔(DB2)을 닮아있다.
이하에서는 가상 기록 마크가 가상 기록 마크(RC)로서 간주될 때 간섭 빔(DB1 내지 DB3)에 기초하여 가상 기록 마크(RC1 내지 RC3)의 디트랙(de-track) 의존성을 설명한다.
도25에서, 곡선(Sn1 내지 Sn4)은 청색 광선(LB1)이 광 디스크(100)의 반경 방향으로 타겟 마크 위치로부터 이격되거나 디트랙될 때의 회절 효율[즉, 가상 기록 마크(RC)에 의한 반사 결과 발생하는 청색 재생 광선(Lb3)에 관한 광량의 비율]을 나타낸다. 이 경우, 각각의 가상 기록 마크(RC)(RC1 내지 RC3)에 있어서는, 각각의 가상 기록 마크(RC)를 형성하는 각각의 간섭 빔(DB)의 초점(Fb)(또는 타겟 마크 위치)이 기준이다(디트랙 양이 0㎛임).
부수적으로, 곡선(Sn1 내지 Sn3)은 0.85의 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈를 거쳐서 각각의 가상 기록 마크(RC1, RC2, RC3)에 청색 광선(Lb1)이 조사될 때의 회절 효율을 나타낸다. 곡선(Sn4)은 0.55의 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈를 거쳐서 가상 기록 마크(RC3)에 청색 광선(Lb1)이 조사될 때의 회절 효율을 나타낸다. 도 26의 그래프는 도25의 정규화 그래프를 도시한다.
가상 기록 마크(RC2)에 대한 곡선(Sn2)에 있어서, 회절 효율은 디트랙 양에 대해 급격히 저하된다. 가상 기록 마크(RC3)(개구수NA=0.55)에 대한 곡선(Sn4)에 있어서, 회절 효율은 디트랙 양에 대해 점진적으로 저하된다. 더욱이, 가상 기록 마크(RC1)에 대한 곡선(Sn1)은 곡선(Sn2)을 닮아있다. 따라서, 가상 기록 마크(RC1)의 디트랙 의존성은 가상 기록 마크(RC2)의 그것과 근사하다.
부수적으로, 가상 기록 마크(RC3)에 대한 곡선(Sn3)에 있어서[이 경우, 청색 광선(Lb1)은 0.85의 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈를 거쳐서 출사됨], 회절 효율은 가상 기록 마크(RC1, RC2)에 비해 점진적으로 저하된다. 따라서, 대물 렌즈의 개구수(NA)뿐 아니라 가상 기록 마크(RC3) 자체도 디트랙 의존성에 영향을 미치는 것이 입증된다.
여기에서, 광자기 디스크(MO)의 사양은, 크로스토크를 방지하기 위해서는 인접한 기록 마크 사이의 회절 효율이 초점(Fb)의 회절 효율에서 26dB 이상을 차감한 결과와 같아야 한다고 규정하고 있다. 하기 수치들은 각각의 간섭 빔(DB)의 회절 효율을 -26dB 이하로 만들기 위한 타겟 마크 위치에서 각각의 가상 기록 마크까지의 거리이며; 가상 기록 마크(RC1)에 대해서는 0.29㎛이고, 가상 기록 마크(RC2)에 대해서는 0.26㎛이며, 가상 기록 마크(RC3)(개구수NA=0.85)에 대해서는 0.38㎛이고, 가상 기록 마크(RC3)(개구수NA=0.55)에 대해서는 0.4㎛이다.
이들 값 또는 거리가 배증되며 가상 기록 마크(RC)가 배증된 거리를 갖고 광 디스크(100)에 형성되면, 가상 기록 마크(RC1)의 기록 밀도는 가상 기록 마크(RC2) 의 기록 밀도의 약 80퍼센트이거나 가상 기록 마크(RC3)의 기록 밀도의 약 200퍼센트가 될 것이다.
따라서, 그 개구수(NA)가 0.55인 제2 대물 렌즈(79)를 사용하면, 그 개구수(NA)가 모두 0.85인 두 개의 대물 렌즈가 사용될 때에 비해 마크 기록층(Lm)당 기록 밀도를 현저히 변경시키지 않고도 기저판(103)이 두껍게 만들어질 수 있다.
이하에서는 각각의 간섭 빔(DB)에 기초하여 형성된 가상 기록 마크(RC)(RC1 내지 RC3)의 디포커스 의존성에 대해 설명한다.
도27에서, 곡선(Sm1 내지 Sm4)은 청색 광선(LB1)이 포커스 방향으로 타겟 마크 위치로부터 이격되거나 디포커스될 때의 회절 효율을 나타낸다. 이 경우, 각각의 가상 기록 마크(RC)(RC1 내지 RC3)에서는, 타겟 마크 위치가 기준이다(디포커스 양이 0㎛임).
부수적으로, 도25 및 도26에 도시된 것처럼, 곡선(Sm1 내지 Sm3)은 0.85의 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈를 거쳐서 각각의 가상 기록 마크(RC1, RC2, RC3)에 청색 광선(Lb1)이 조사될 때의 회절 효율을 나타낸다. 곡선(Sm4)은 0.55의 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈를 거쳐서 가상 기록 마크(RC3)에 청색 광선(Lb1)이 조사될 때의 회절 효율을 나타낸다. 도28의 그래프는 도27의 정규화 그래프를 도시한다.
그래프에서, 가상 기록 마크(RC2)에 대한 곡선(Sm2)에 있어서, 회절 효율은 디포커스 양에 대해 급격히 저하된다. 가상 기록 마크(RC3)에 대한 곡선(Sm3, Sm4)에 있어서, 회절 효율은 디포커스 양에 대해 점진적으로 저하된다. 더욱이, 가상 기록 마크(RC1)에 대한 곡선(Sm1)은 가상 기록 마크(RC2)에 대한 곡선(Sm2)을 닮아있다. 따라서, 가상 기록 마크(RC1)의 디트랙 의존성이 가상 기록 마크(RC2)의 그것과 근사함이 입증된다.
하기 수치들은 각각의 간섭 빔(DB)의 회절 효율을 -26dB 이하로 만들기 위한 타겟 마크 위치에서 각각의 가상 기록 마크까지의 거리이며; 가상 기록 마크(RC1)에 대해서는 2.0㎛이고, 가상 기록 마크(RC2)에 대해서는 1.5㎛이며, 가상 기록 마크(RC3)(개구수NA=0.85)에 대해서는 3.5㎛이고, 가상 기록 마크(RC3)(개구수NA=0.55)에 대해서는 3.7㎛이다.
따라서, 마크 기록층(Lm)당 기록 밀도가 고려되는 경우와 같이, 가상 기록 마크(RC1) 사이의 거리는 가상 기록 마크(RC2) 사이의 거리 정도로 단축될 수 있다.
이런 식으로, 0.85 및 0.55의 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈를 사용하여 형성되는 간섭 빔(DB1) 및 가상 기록 마크(RC1)의 특징은, 둘다 0.85의 개구수(NA)를 갖는 제1 및 제2 대물 렌즈를 사용하여 형성되는 간섭 빔(DB2) 및 가상 기록 마크(RC2)의 특징과 근사하다.
따라서, 광 디스크(100)에 있어서는, 0.85의 개구수(NA)를 갖는 제1 대물 렌즈(38) 및 0.55의 개구수(NA)를 갖는 제2 대물 렌즈(79)가 사용된다. 그러므로, 모두 0.85의 개구수(NA)를 갖는 두 개의 대물 렌즈가 사용될 때에 비해, 기록 밀도를 현저히 변경시키지 않고도 광 디스크(100)의 기계적 강도를 증가시키기 위해 기저판(103)의 두께(t3)를 두껍게 만들 수 있다.
(7) 작동 및 효과
전술했듯이, 광 디스크(100)는 간섭 빔이 홀로그램으로서 기록되는 기록층(101)을 구비하는 바; 간섭 빔은 청색 광선(Lb1) 또는 제1 빔과 청색 광선(Lb2) 또는 제2 빔이 상호 중첩되는 곳에 형성된다. 청색 광선(Lb1, Lb2)은 동일 광원으로부터 출사된다. 청색 광선(Lb2)의 수렴 각도(α)는 청색 광선(Lb1)의 그것보다 작다.
더욱이, 광 디스크(100)는 기저판(102, 103)을 구비하는 바; 기저판(102)은 청색 광선(Lb1)이 조사되는 기록층(101)의 일 표면을 커버하고, 청색 광선(Lb1)의 통과를 허용하며; 기저판(102)보다 두껍게 만들어지는 기저판(103)은 청색 광선(Lb2)이 조사되는 기록층(101)의 다른 표면을 커버하며, 제2 빔의 통과를 허용한다.
따라서, 광 디스크(100)에 있어서는, 광 디스크(100)의 기계적 강도를 확보하기 위해 기저판(103)의 두께(t3)를 증가시킬 수 있다. 동시에, 그 두께(t2)가 작은 기저판(102)에 청색 광선(Lb1)을 조사함으로써 빔 허리 직경(S1)을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 광 디스크(100) 상에는, 초점-근접 영역(Af1, Af2)이 상호 중첩하는 곳에 형성되는 작은 간섭 빔에 의해 작은 기록 마크(RM)가 형성될 수 있다. 그러므로, 광 디스크(100)의 기계적 강도가 보장되고, 기록 밀도가 증가한다.
광 디스크(100)는, 적색 광선(Lr1) 또는 제3 빔을 반사하는 한편 청색 광선(Lb1, Lb2)의 대부분 또는 전부를 통과시킬 수 있는 반사 및 투과 필름(104)을 구비한다. 적색 광선(Lr1)은 청색 광선(Lb1)과 동일한 방향으로부터 나온다.
따라서, 적색 반사 광선(Lr2) 또는 광 디스크(100)의 반사 및 투과 필름(104)으로부터의 반사광은 광 디스크 장치(20)가 트랙킹 제어 처리를 수행할 수 있게 한다.
더욱이, 광 디스크(100)는 원판 광 디스크이다. 따라서, 광 디스크(100)를 회전시킴으로써 원활한 판독 및 기록 처리가 실현될 수 있다.
상기 구성에 따르면, 광 디스크(100)에 있어서는, 기저판(102)의 두께(t2)를 작게 만듦으로써 광 디스크(100)의 경사에 관한 수차가 억제될 수 있다. 이로인해 광 디스크 장치(20)가 큰 수렴 각도(α)로 인해 광 디스크(100)의 경사에 관한 수차를 증가시킬 것으로 생각되는 큰 개구수(NA)를 갖는 제1 대물 렌즈(38)를 사용할 수 있으며, 따라서 기록 마크(RM)의 크기를 감소시킬 수 있다. 더욱이, 광 디스크(100)는 광 디스크 장치(20)가 작은 수렴 각도(α)로 인해 광 디스크의 경사에 관한 수차를 감소시킬 것으로 생각되는 작은 개구수(NA)를 갖는 제2 대물 렌즈(79)를 사용할 수 있게 하며, 따라서 광 디스크(100)의 기계적 강도를 증대시키기 위해 기저판(103)의 두께(t3)를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 기록 밀도를 증가시키고 충분한 기계적 강도를 확보하기 위해 기록 마크의 크기를 감소시킬 수 있는 광 정보 기록 매체가 실현될 수 있다.
(8) 기타 실시예
전술한 실시예에서, 반사 및 투과 필름(104)은 기록층(101)과 기저판(102) 사이의 경계에 형성된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 예를 들면, 도29에 도시하듯이, 반사 및 투과 필름(104)은 기록층(101)과 기저판(103) 사 이의 경계에 형성될 수도 있다.
더욱이, 전술한 실시예에서, 기록층(101)과 기저판(102, 103)은 상이한 재료로 제조되며, 기록층(101)과 기저판(102, 103)이 적층되는 층상 구조를 형성한다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 예를 들면, 도30에 도시하듯이, 광 디스크(100a)는 기록 영역(101a)과 기저 영역(102a, 103a)을 구비할 수 있으며; 기저 영역(102a, 103a)에 의해 보호되는 기록 영역(101a)에 기록 마크(RM)가 기록된다. 반사 및 투과 필름(104)은 기록 영역(101a)과 기저 영역(102a 또는 103a) 사이의 경계에 반드시 형성되지 않을 수도 있으며; 반사 및 투과 필름(104)은 기록층(101a) 내부에 형성되거나 기저 영역(102a)의 표면에 형성될 수 있다.
추가로, 전술한 실시예에서, 반사 및 투과 필름(104)은 청색 광선(Lb1, Lb2)의 대부분을 통과시킬 수 있고 적색 광선(Lr)의 대부분을 반사시키는 이색 필름이다. 그러나 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 반사 및 투과 필름(104)은 청색 광선(Lb1, Lb2)의 대부분(예를 들면, 80퍼센트)을 통과시킬 수 있으며, 적색 광선(Lr)의 일부(예를 들면, 20퍼센트)를 반사시킨다. 대안적으로, 반사 및 투과 필름(104)은 청색 광선(Lb1, Lb2)의 일부(예를 들면, 50퍼센트)를 통과시키거나 또는 반사시킬 수 있다. 더욱이, 제3 빔은 반드시 적색 광선(Lr)일 필요가 없으며, 제3 빔은 청색 광선(Lb1, Lb2)과 동일한 파장을 갖는 광선, 그 색상이 다른 광선 등일 수 있다.
추가로, 전술한 실시예에서는, 기록 마크(RM) 또는 홀로그램이 원판 광 디스크(100)에 기록된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 기록 마크(RM) 가 입체 광정보 기록 매체에 형성될 수도 있다.
추가로, 전술한 실시예에서는, 네 개의 기록 마크(RM)가 청색 광선(Lb1, Lb2)의 광축 방향으로 기록된다[즉, 네 개의 기록 마크(Lm)에 기록된다]. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 임의 개수의 기록 마크(RM)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 단 하나의 기록 마크(RM)가 기록될 수 있거나 또는 20개의 기록 마크(RM)가 기록될 수 있다.
추가로, 전술한 실시예에서는, 동일한 길이를 갖는 기록 마크(RM)가 필요에 따라 기록된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 예를 들면, 도30에 도시하듯이, BD 또는 DVD에 기록된 기록 마크(RM)가 상이한 길이를 가질 수 있다.
추가로, 전술한 실시예에서, 제2 대물 렌즈(79)는 청색 광선(Lb1)의 광축(Lx1)이 청색 광선(Lb2)의 광축(Lx2)과 정확히 일치하도록 트랙킹 방향으로 구동된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제2 대물 렌즈(79)는 제1 대물 렌즈(38)와 같이, 트랙킹 에러 신호(STEb)에 기초하여 구동될 수도 있다.
이때, 광 디스크(100)가 휘어지거나 구부러지면, 청색 광선(Lb2)의 초점(Fb2)이 타겟 마크 위치로부터 약간 벗어난다. 그러나, 초점(Fb2)이 타겟 위치 근처에 위치하고 초점-근접 영역(Af1, Af2)이 상호 중첩하도록 청색 광선(Lb2)이 출사되는 한 아무런 문제도 없다.
즉, 광 디스크 장치(20)는, 그 빔 허리 직경(S1)이 작은 청색 광선(Lb1)의 초점(Fb1)이 타겟 마크 위치에 정확히 배치되는 한, 청색 광선(Lb1)에 따라 타겟 마크 위치에 기록 마크(RM)를 정확히 형성할 수 있다.
따라서, 청색 광선(Lb2)의 광축(Lx2)을 청색 광선(Lb1)의 광축(Lx1)과 일치시키기 위해 사용되는 광학 성분[편광 빔 스플리터(72), 집광 렌즈(80), 원통형 렌즈(81), 및 광검출기(82)]이 불필요하여, 광 픽업의 구조를 간단하게 한다.
추가로, 전술한 실시예에서는, 제2 대물 렌즈(79)의 개구수(NA)가 제1 대물 렌즈(38)의 개구수(NA)보다 작으며, 청색 광선(Lb2)의 수렴 상태는 제2 수렴 각도(α2)를 제1 수렴 각도(α1)보다 작게 만들고 초점(Fb2)을 타겟 깊이에 배치하기 위해 릴레이 렌즈(75)에 의해 조절된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 제2 대물 렌즈(79)로서, 제1 대물 렌즈(38)와 동일한 제품이 사용될 수 있는 바; 청색 광선(Lb2)의 직경을 작게 만들기 위해 각종 렌즈 및 개구와 같은 광학 성분이 제2 대물 렌즈(79) 앞에 사용될 수 있으며, 따라서 제2 대물 렌즈(79)에 진입하는 청색 광선(Lb2)의 직경은 제1 대물 렌즈(38)에 진입하는 청색 광선(Lb1)의 직경보다 작다. 이 구성은 전술한 실시예와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
더욱이, 제1 및 제2 대물 렌즈(38, 79)의 굴절율 및 개구수(NA)와, 제1 및 제2 대물 렌즈(38, 79)에 진입하는 청색 광선(Lb1, Lb2)의 수렴 상태 및 직경은, 제2 수렴 각도(α2)를 제1 수렴 각도(α1)보다 작게 만들고 초점(Fb2)을 타겟 깊이에 위치시키기 위해 적절히 선택될 수 있다.
추가로, 전술한 실시예에서는, 제2 수렴 각도(α2)가 제1 수렴 각도(α1)의 약 절반이다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 제2 수렴 각도(α2)는 청색 광선(Lb2)에 대한 트랙킹 제어 처리의 정확도, 광 디스크(100)의 곡도(degree of curve), 및 출력 청색 광선(Lb0)의 광도를 포함하는 각종 상황에 따라 적절히 결정될 수 있다.
추가로, 전술한 실시예에서는, 초점(Fb1) 주위의 청색 광선(Lb1)의 광도 및 광밀도가 초점(Fb2) 주위의 청색 광선(Lb2)의 그것과 거의 동일하다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 이들은 서로 상이할 수 있다.
추가로, 전술한 실시예에서는, 재생 처리 중에, 그 빔 허리 직경(S1)이 작은 청색 광선(Lb1)이 기록층(101)에 조사된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 대신에, 청색 광선(Lb2)이 기록층(101)에 조사될 수 있다.
추가로, 전술한 실시예에서는, 초점(Fb1, Fb2) 주위의 광도 및 광밀도를 조절하기 위해 청색 광선(Lb1, Lb2)의 비율이 1/2파 플레이트(53) 및 편광 빔 스플리터(55)에 의해 조절된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 소정 양의 청색 광선(Lb1)을 절취하는 소위 ND 필터를 포함하는 각종 방법이 적용될 수 있다.
추가로, 전술한 실시예에서는, 기록 마크(RM)가 원판 광 디스크(100)에 형성된다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 기록 마크(RM)는 장방형 평행육면체 형상인 광 정보 기록 매체에 형성될 수 있다.
추가로, 전술한 실시예에서는, 광 정보 기록 매체의 균등물인 광 디스크(100)가, 기록 영역의 균등물인 기록층(101), 제1 기저 영역의 균등물인 기저판(102), 및 제2 기저 영역의 균등물인 기저판(103)을 구비한다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 광 정보 기록 매체는 상이한 구조를 갖는 기록층, 제1 기저 영역, 및 제2 기저 영역을 구비할 수 있다.
상기 방법은 음악 콘텐츠 및 영상 콘텐츠를 구비하는 각종 데이터를 다량 기록할 수 있는 기록 매체에 적용될 수 있다.
당업자라면 설계 요건 및 기타 요인에 따라 청구범위 또는 그 균등물의 범위 내에 포함되는 다양한 수정, 조합, 서브-조합, 변경이 이루어질 수 있음을 알아야 한다.
도1a는 기존의 정재파-기록형 광 디스크 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도.
도2a 및 도2b는 홀로그램이 형성되는 방법을 도시하는 개략도.
도3은 기존의 정재파-기록형 광 디스크 장치(2)의 구성을 도시하는 개략도.
도4는 기본 개념을 설명하는 개략도.
도5는 홀로그램(1)의 형성을 도시하는 개략도.
도6a 및 도6b는 초점 및 빔 허리를 도시하는 개략도.
도7a 및 도7b는 광 디스크(1)의 구성을 도시하는 개략도.
도8은 광 디스크(2)의 구성을 도시하는 개략도.
도9는 광 디스크 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도10은 광 픽업의 외관을 도시하는 개략도.
도11은 광 픽업의 구성을 도시하는 개략도.
도12는 적색 광선의 광로를 도시하는 개략도.
도13은 광검출기(1)의 검출 영역의 구성을 도시하는 개략도.
도14는 청색 광선(1)의 광로를 도시하는 개략도.
도15는 청색 광선(2)의 광로를 도시하는 개략도.
도16은 광검출기(2)의 검출 영역의 구성을 도시하는 개략도.
도17은 홀로그램(2)의 형성을 도시하는 개략도.
도18은 청색 광선의 파면을 도시하는 개략도.
도19는 방향의 정의를 도시하는 개략도.
도20은 표면-방향 광도 분포를 도시하는 개략도.
도21은 간섭 빔(DB1)에 관한 깊이-방향 광도 분포를 도시하는 개략도.
도22는 간섭 빔(DB2)에 관한 깊이-방향 광도 분포를 도시하는 개략도.
도23은 간섭 빔(DB3)에 관한 깊이-방향 광도 분포를 도시하는 개략도.
도24는 간섭 빔의 강도 분포를 도시하는 개략도.
도25는 회절 효율(1)의 디트랙 의존성을 도시하는 개략도.
도26은 회절 효율(2)의 디트랙 의존성을 도시하는 개략도.
도27은 회절 효율(1)의 디포커스 의존성을 도시하는 개략도.
도28은 회절 효율(2)의 디포커스 의존성을 도시하는 개략도.
도29는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 디스크(1)의 구성을 도시하는 개략도.
도30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 디스크(2)의 구성을 도시하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20: 광 디스크 장치 21: 제어 섹션
22: 구동 제어 섹션 26: 광 픽업
30: 안내면 위치 제어 광학계 31, 51: 레이저 다이오드
34: 비편광 빔 스플리터 37: 이색 프리즘
38, 79: 대물 렌즈 41, 80: 집광 렌즈
43, 82: 광검출기 50: 안내면 정보 광학계
57: 가동 거울 60, 75: 릴레이 렌즈
70: 기록빔 노출면 광학계 71: 셔터
100: 광 디스크 101: 기록층
102, 103: 기저판 104: 반사 및 투과 필름
Fb, Fb1, Fb2: 초점 Lb0, Lb1, Lb2: 청색 광선
Lr1: 적색 광선 OL1, OL2: 대물 렌즈
RM: 기록 마크

Claims (7)

  1. 광 정보 기록 매체이며,
    제1 빔과 수렴 각도가 상기 제1 빔보다 작은 제2 빔이 상호 중첩되는 곳에 형성되는 간섭 빔이 홀로그램으로서 기록되는 기록 영역으로서, 상기 제1 및 제2 빔은 동일한 광원으로부터 조사되고 제1 빔은 일 표면을 향하며 제2 빔은 다른 표면을 향하는 기록 영역과,
    상기 제1 빔이 조사되는 기록 영역의 일 표면을 커버하고 제1 빔을 통과시킬 수 있는 제1 기저 영역과,
    상기 제1 기저 영역보다 두껍게 만들어지고, 상기 제2 빔이 조사되는 기록 영역의 다른 표면을 커버하며, 제2 빔을 통과시킬 수 있는 제2 기저 영역을 포함하는 광 정보 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 빔과 동일한 방향으로부터 나오는 제3 빔의 적어도 일부를 반사시키고 상기 제1 및 제2 빔의 일부 또는 전부를 통과시킬 수 있는 반사 및 투과 필름을 더 포함하는 광 정보 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광 정보 기록 매체는 원판 광 디스크인 광 정보 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기록 영역에서, 상기 홀로그램은 상기 제1 및 제2 빔의 광축 방향을 따라서 기록되는 광 정보 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 기저 영역은 0.01mm 이상 0.2mm 이하인 광 정보 기록 매체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 기저 영역은 0.4mm 이상 1.5mm 이하인 광 정보 기록 매체.
  7. 제2항에 있어서, 상기 반사 및 투과 필름은, 상기 제1 및 제2 빔의 대부분을 통과시킬 수 있고 파장이 상기 제1 및 제2 빔의 파장과 다른 제3 빔의 대부분을 반사시키는 이색 필름인 광 정보 기록 매체.
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