KR20090081788A - 데이터 기록/재생 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20090081788A
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이재성
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Abstract

본 발명은 기록/재생 방법 및 장치에 관한 것으로 하나 이상의 기준 마크를 포함하는 이미지를 기록 매체로부터 로딩하는 단계, 상기 기준 마크의 위치를 기 설정된 위치값과 비교하여 위치차를 검출하는 단계, 상기 검출된 위치차를 이용해 상기 기록 매체의 회전각을 검출하는 단계를 포함하는 기록 매체의 기록/재생 방법에 관한 것이다.
디스크, 회전각, 이미지

Description

데이터 기록/재생 방법 및 장치{A Data Recording/Reproducing Method and an Apparatus}
본 발명은 기록/재생 방법 및 장치에 관한 것으로 하나 이상의 기준 마크를 포함하는 이미지를 기록 매체로부터 로딩하는 단계, 상기 기준 마크의 위치를 기 설정된 위치값과 비교하여 위치차를 검출하는 단계, 상기 검출된 위치차를 이용해 상기 기록 매체의 회전각을 검출하는 단계를 포함하는 기록 매체의 기록/재생 방법에 관한 것이다.
현재 보급되고 있는 CD(compact disk)나 DVD(digital versatile disk) 등의 기록매체에 정보를 기록 및 재생하는 장치는 기록매체의 단층기록면에 정보를 기록하거나 단층기록면에 기록된 정보를 재생한다. 상기 기록매체의 기록/재생면을 적층화함으로써 저장용량의 증대가 가능하지만, 단일 기록매체에 적층될 수 있는 기록/재생면은 4층 정도이므로 저장용량의 증대에는 한계가 따른다. 이와 같은 저장용량 한계의 문제점에 기인하여, 최근 홀로그래피를 이용한 저장 기술이 주목을 받고 있다.
홀로그래피란 광신호를 원형 그대로 재현할 수 있는 기술로서, 정보를 가진 신호광과 상기 신호광과 다른 각도에서 조사되는 기준광에 의해 만들어지는 간섭 패턴을 기록매체에 저장하거나 또는 상기 저장된 간섭 패턴의 회절을 이용하여 정보를 재생하는 기술이다. 홀로그래피를 기술을 데이터의 기록에 이용하면, 기록매체의 두께 방향으로 3차원 공간적으로 간섭 패턴을 중첩하여 기록할 수 있기 때문에 저장 용량의 비약적인 증대를 꾀할 수 있다. 즉, 기준광의 입사각도, 위상, 파장 등을 변화시켜가며 정보를 기록하면, 일정한 기록용량에 여러 페이지의 홀로그래피 정보를 기록하는 것이 가능하다. 즉, 기록매체 트랙의 한 위치에 다수개의 페이지를 기록할 수 있다.
홀로그래피 기술을 이용하여 기록된 데이터를 재생하는 기록 매체의 경우, 기록매체의 일정 영역에 기록된 수십 내지 수백 페이지의 데이터를 재생하기 위해서는 기록매체를 일정 각도로 회전시키고 정지시킨 다음 기록매체로부터 반사되는 재생광을 촬영하는 과정을 수십 번 반복해야 한다. 이와 같이 기록이나 재생 방식이 여타의 기록 재생 방식과 상이한 홀로그래피 기술을 이용하는 경우 이에 적합한 광학계나 기록 재생 방법이 요구되고 있는 실정이다.
여기서, 디스크는 모터를 통하여 회전하게 되지만 회전 과정에서 자칫 디스크의 관성으로 인해, 원래 홀로그래피가 기록될 위치에서 벗어난 곳에 상기 홀로그래피가 기록된다는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 도 1에서 디스크 회전 오차가 발생할 때의 픽업과 기록된 홀로그래피의 상태를 도시하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스크가 정상적으로 회전하고 있다면 픽업은 기 록된 홀로그래피의 위치에서 상기 홀로그래피를 향해 광빔을 출사하여야 한다. 하지만, 디스크가 회전하는 동안 관성등의 영향으로 원래 홀로그래피가 기록된 곳으로부터 벗어난 위치로 픽업이 광빔을 출사하게 되는 것이다. 따라서 도 1에 도시된 바와 같이 디스크 회전으로 인한 오차각이 형성되는 것이다. 상기 오차각만큼 디스크를 회전하게 되므로 상기 오차각을 후술할 회전각과 동일한 의미로 사용하겠다. 또한, 상기 회전 반경은 디스크의 회전각을 검출하기 위해 쓰이는 것으로 자세한 내용은 후술할 것이다.
종래에는 상기 디스크 회전 오차를 판단하고 보정하기 위해 CCD(charge-coupled device)등의 이미지 검출기를 통해 검출된 재생 전후의 이미지를 비교하고 상기 비교 결과를 바탕으로 이미지를 보정하기도 하였다. 그러나, 도 1의 회전각을 이용하여 기록 매체를 회전하는 방식은 아직까지 존재하지 않는다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기록 매체의 회전각을 검출하여 상기 기록 매체를 회전하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기록/재생 방법은 하나 이상의 기준 마크를 포함하는 이미지를 기록 매체로부터 로딩하는 단계, 상기 기준 마크의 위치를 기 설정된 위치값과 비교하여 위치차를 검출하는 단계 및 상기 검출된 위치차를 이용해 상기 기록 매체의 회전각을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기록/재생 장치는 광을 광디스크에 조사하고, 상기 광디스크로부터 반사/회절된 광을 수광하여 상기 광에 상응하는 전기 신호를 생성하는 광처리부, 상기 광처리부에 의해 반사/회절된 광을 이용하여 이미지를 생성하는 이미지 센서부 및 상기 이미지 센서로부터 하나 이상의 기준 마크를 포함하는 이미지를 로딩하고, 상기 로딩된 이미지의 기준 마크의 위치를 기 설정된 위치값과 비교해 위치차를 검출한 후, 상기 검출된 기준 마크의 위치차를 이용해 기록 매체의 회전각을 검출하는 제어부를 포함할 수 있다.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 재생 방법과 장치에 의하면, 재생 전후의 이미지 상태 변화에 따른 기록 매체의 회전이 가능해진다.
또한, 기록 매체의 자세 측정을 위한 특별한 신호 검출기를 따로 하드웨어적으로 구현하지 않아 상기 기록 매체의 단가를 낮출 수 있으며, 상기 기록 매체의 크기를 소형화할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명을 구성하는 기록/재생 방법과 장치의 일 실시예를 들어 구체적으로 설명한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 기록 방법 및 장치의 예를 들어 구체적으로 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기록/재생 장치의 시스템을 블록 구성으로 도시한 도면이다. 상기 기록 매체를 다른 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기록/재생 장치는 광 처리부(210), 이미지 센서부(220), 제어부(230) 및 모터부(240)를 포함할 수 있다.
광 처리부(210)은 광을 광디스크에 조사하고, 상기 광디스크로부터 반사/회절된 광을 수광하여 상기 광에 상응하는 전기 신호를 생성한다. 상기 광 처리부(210)의 구성은 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 기록/기록 매체에 포함되는 광 처리부(210)의 구체적인 실 시예의 구성을 도시한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 광 처리부(210)은 광원(211), 광 분할부(212), 광 변조부(213), 및 광 경로 조정부(214)를 포함할 수 있다.
광원(211)은 간섭성이 매우 높은 광, 예를 들어 레이저빔과 같은 광을 발생시키는 기체 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저, 또는 반도체 다이오드 등으로 구성된다. 상기 광원(211)에서 출력된 광이 분산되지 않도록 모아주는 렌즈(collimation lens)가 상기 광원(211)의 출력단쪽에 배치될 수 있다.
광 분할부(212)는 광원(211)에서 출력된 광을 받아 신호광 및 기준광으로 분할한다. 광 분할부(212)는 하나 이상의 투명기판과 광을 회절시키는 하나 이상의 격자층으로 구성되거나, 혹은 광의 일부를 반사하고 나머지를 통과시키는 거울로 구성될 수 있다. 광 분할부(212)를 통과한 광의 일부는 광 변조부(213)로 입사하고, 일부는 광 경로 조정부(214)로 입사한다.
광 변조부(213)는 데이터를 기록하는 경우 신호광에 신호 패턴(데이터 패턴)을 포함시키는 부분이다. 예를 들어, 상기 광 변조부(15)는 기록 매체에 조사되는 상기 신호광에 흑백의 도트 패턴으로 표현되는 2진 데이터를 포함시키도록 구성될 수 있다.
광 경로 조정부(214)는 입사되는 기준광의 입사각도, 방향, 파장, 위상 등을 조절하여 상기 기록 매체에 조사하는 부분이다. 구체적으로 설명하면, 광 경로 조정부(214)는 홀로그래픽 기술을 이용하여 기록 매체에 데이터를 기록 또는 재생하기 위해 기록하기 위하여 기준광의 각도를 다중화(multiplex)시킨다. 여기서 다중 화란, 상기 기록 매체의 일정영역에 조사되는 상기 기준광의 입사각도를 연속적으로 변화시키면서 데이터를 기록 또는 재생하는 것을 말한다. 이 방법을 이용하면 2진 데이터의 페이지 단위로 구성되는 수백 내지 수천 개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할 수 있다. 즉, 상기 기록 매체에 많은 데이터를 페이지 단위로 기록 또는 재생함으로써 높은 저장 밀도로 데이터를 기록 또는 재생하는 것이 가능하게 된다.
도 2의 이미지 센서부(220)는 반사광을 이용하여 데이터 이미지를 촬영하는 부분이다. 예를 들면, 이미지 센서부(220)는 반사되는 광의 광량이 최대가 될 때 데이터 이미지를 촬영하도록 구성할 수 있다. 이를 위하여 상기 이미지 센서부(220)는 CCD(charge-coupled device) 등과 같은 반도체 촬상소자로 구성되는 상기 이미지 센서를 포함한다.
본 발명에 따른 이미지 센서부(220)는 광 처리부(210)에 의해 반사/회절된 광을 이용하여 이미지를 생성할 수 있다. 상술하자면, 광 처리부(210)의 광 변조부(213)를 통해 변조된 신호광 및 광 경로 조정부(214)를 통해 각도가 다중화된 기준광이 기록매체에서 서로 간섭을 일으켜 정보 저장을 하게 된다. 정보를 읽어낼 때에는 기록매체에 기준광만을 조사하게 되고 이로서 신호광이 재생되어 이미지 센서부(220)에 입사됨으로서 이미지가 생성되는 것이다. 상기 이미지는 사용자에 의해 영역이 설정될 수 있다.
제어부(230)는 상기 이미지 센서부(220)로부터 하나 이상의 기준 마크를 포함하는 이미지를 로딩하고, 상기 로딩된 이미지의 기준 마크의 위치를 기 설정된 위치값과 비교해 위치차를 검출한 후, 상기 검출된 기준 마크의 위치차를 이용해 기록 매체의 회전각을 검출한다. 또한, 상기 기준 마크의 위치차가 소정의 범위내인지 판단하여 상기 기록 매체의 회전 여부를 결정한다.
상기 제어부(230)는 기준 마크의 위치차를 기준 마크의 이동 거리 및 이동 방향으로 판별할 수 있다. 특히, 상기 기준 마크의 위치차를 2차원 이미지 상에서 상기 기준 마크의 가로 방향 및 세로 방향으로의 이동 거리로 판별할 수 있는 것이다. 이에 대하여는 도 4 및 도 5에서 상술할 것이다.
도 4 및 도 5는 본원 발명에 따른 이미지 상의 기준 마크의 위치차를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 디스크에 회전 오차가 발생하지 않은 경우 기준 마크는 (a)의 각 모서리 위치에 위치할 수 있다. 본원 발명에서는 모서리에 위치한 4개의 기준 마크 이외에 더 많은 혹은 더 적은 수의 기준 마크 역시 포함할 수 있으며 상기 모서리 위치 이외의 다양한 위치에 상기 기준 마크가 위치할 수도 있다. 회전 오차가 발생하더라도 (b)와 같이 상기 회전 오차값이 사용자가 설정한 소정의 범위 이내라면 회전각을 검출하지 않고 상기 오차가 발생한 상태에서 디스크를 재생할 수 있다. 다만, (c) 혹은 (d)와 같이 회전 오차가 발생하여 원래 예약된 기준 마크 위치에서 벗어난 곳에 상기 기준 마크가 위치한다면 디스크가 회전해야할 각도를 검출하여 상기 디스크의 모터를 회전할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이 예약된 기준 마크의 위치에서 벗어난 곳에 기준 마크가 위치하고 있다. 2차원 이미지 상에서 상기 기준 마크가 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 이동한 거리를 측정함으로서 상기 기준 마크의 위치차(i,j)를 판별할 수 있다. 여기서 i = |x1-x2|, j = |y1-y2| 로 연산할 수 있다.
이 때, 도 2의 제어부(230)는 상기 기준 마크의 위치차가 소정의 범위내인지 여부를 하기에 언급된 cross correlation 연산식을 이용하여 판단할 수 있다.
Figure 112008006260297-PAT00001
상기 cross correlation 연산식에서 I는 재생 이미지를 R은 기준 마크(Reserved Block)를 각각 의미하고, 기준 마크와 재생 이미지간에 cross correlation 연산을 함으로서 기준 마크의 위치차를 판별하는 데 기준이 되는 소정의 범위를 얻을 수 있는 것이다.
|기준 마크의 위치차| < cross correlation의 계산 범위 / 2
제어부(230)는 상기 2차원 이미지 상에서 기준 마크의 x 축 방향으로의 위치차인 i 및 y축 방향으로의 위치차인 j가 각각 수학식 1의 cross correlation의 연산 범위/2 범위내에 있는가를 판별할 수 있다. i, j가 각각 상기 범위내에 있다면 이는 회전 오차가 허용되는 범위내에 기준 마크가 위치한 것이므로 따로 회전각 검출 과정을 거치지 않고 재생할 수 있다. 하지만, i 와 j가 각각 상기 범위를 벗어난다면 회전 오차가 허용되는 범위를 넘어선 것이므로 회전각을 검출할 수 있는 것이다.
도 2의 제어부(230)는 상기 기준 마크의 위치차 및 광축과 광처리부로부터 출사된 빔 사이의 회전 반경을 이용하여 회전각을 검출할 수 있다. 상기 회전각 검출은 도 6에서 상술할 것이다.
도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 디스크 회전각을 검출하는 예를 도시한 도면이다. (a)는 도 1의 픽업의 회전 반경에 따른 실험값을 나타내고, (b)는 (a)의 선형 특성을 반영화하여 1차식으로 단순화한 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 도 1의 디스크 중심에서 외부로 갈수록 같은 각도만큼 회전하여 발생하는 위치차이가 커지므로 도 6의 각 그래프에서도 내주에서 외주로 갈수록 기울기가 커지는 것을 알 수 있다.
도 1에서 현재 픽업이 위치한 회전 반경 및 도 6에서 기준 마크의 위치차인 y 좌표값을 안다면 이로 인한 회전각인 x 좌표값도 알 수 있는 것이다. 예를 들어, 현재 픽업은 회전 반경이 내주인 곳에 빔을 출사하고 있고, x좌표가 -3(실 측정 단위는 생략), y좌표가 10인 값이 회전 반경이 내주일 때의 회전 오차 허용 범위라고 가정하자. 이 때, 기준 마크의 위치차가 15(y좌표값)라면 이는 회전 오차의 허용 범위를 넘어선 것이므로 5(x좌표값)만큼 회전할 수 있는 것이다. 다만, 기준 마크의 위치차가 5(y좌표값)라면 이는 회전 오차의 허용 범위내에 있으므로 회전각 검출 없이 재생과정을 바로 거칠 수 있다.
도 2의 모터부(240)는 제어부(230)로부터 검출된 재생 장치의 회전각을 이용하여 재생 장치를 회전할 수 있다. 상기 모터부(240)는 슬레드 모터를 포함할 수 있다.
상기 도 2의 각 구성요소의 동작에 상응하는 본 발명의 일 실시예에 따른 기 록/재생 방법에 대하여 첨부한 도면 7을 참조하여 설명해 본다. 단, 본원 발명의 방법 실시예가 도 7에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기록/재생 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.
도 7에 의하면, 제어부(230)에서 하나 이상의 기준 마크를 포함하는 이미지를 기록 매체로부터 로딩한 후(S10), 상기 로딩된 이미지 상의 기준 마크의 위치를 이미 예약된 기준 마크의 위치값과 비교하여 위치차를 검출한다(S20). 이 때, 기준 마크의 위치차를 검출하는 방법은 도 4 및 도 5에서 전술한 바와 같다. 상기 위치차를 검출한 제어부(230)는 상기 기준 마크의 위치차가 소정의 범위내인지 여부를 수학식 1 및 수학식 2에서 전술한 cross correlation 연산으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어부(230)는 상기 기준 마크의 위치차가 소정의 범위를 넘는다고 판단할 경우, 상기 검출된 위치차를 이용해 상기 기록 장치의 회전각을 검출할 수 있다. 제어부(230)로부터 회전각이 검출되면 모터부(240)는 이를 이용해 상기 기록 매체를 회전할 수 있는 것이다.
이상 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명했지만 구체적인 방법은 이들 실시예에 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계변경 등도 포함된다.
도 1은 디스크 회전 오차가 발생할 때의 픽업과 기록된 홀로그래피의 상태를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기록/재생 장치의 시스템을 블록 구성으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 기록/기록 매체에 포함되는 광 처리부(210)의 구체적인 실시예의 구성을 도시한 도면.
도 4 및 도 5는 본원 발명에 따른 이미지 상의 기준 마크의 위치차를 도시한 도면.
도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 디스크 회전각을 검출하는 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기록/재생 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.

Claims (20)

  1. 하나 이상의 기준 마크를 포함하는 이미지를 기록 매체로부터 로딩하는 단계;
    상기 기준 마크의 위치를 기 설정된 위치값과 비교하여 위치차를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 위치차를 이용해 상기 기록 매체의 회전각을 검출하는 단계;를 포함하는 기록 매체의 기록/재생 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 마크의 위치차가 소정의 범위내인지 판단하는 단계;를 더 포함하는 기록 매체의 기록/재생 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 마크의 위치차는,
    기준 마크의 이동 거리 및 이동 방향으로 판별하는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 마크의 위치차는,
    2차원 이미지 상에서 상기 기준 마크의 가로 방향 및 세로 방향으로의 이동 거리로 판별하는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 기준 마크의 위치차가 소정의 범위내인지 여부는,
    하기에 언급된 cross correlation 연산식을 이용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
    Figure 112008006260297-PAT00002
  6. 제 2항 또는 제 5항에 있어서,
    하기와 같은 연산식이 성립하는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
    |기준 마크의 위치차| < cross correlation의 계산 범위 / 2
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 소정의 범위는,
    사용자가 미리 설정하거나, 기록 매체에서 출고시에 미리 정한 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 회전각을 검출하는 단계는,
    상기 기준 마크의 위치차 및 광축과 광처리부로부터 출사된 빔 사이의 회전 반경을 이용하여 회전각을 검출하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 검출된 회전각을 이용하여 상기 기록 장치를 회전하는 단계;를 더 포함하는 기록/재생 방법.
  10. 광을 광디스크에 조사하고, 상기 광디스크로부터 반사/회절된 광을 수광하여 상기 광에 상응하는 전기 신호를 생성하는 광처리부;
    상기 광처리부에 의해 반사/회절된 광을 이용하여 이미지를 생성하는 이미지 센서부; 및
    상기 이미지 센서로부터 하나 이상의 기준 마크를 포함하는 이미지를 로딩하고, 상기 로딩된 이미지의 기준 마크의 위치를 기 설정된 위치값과 비교해 위치차를 검출한 후, 상기 검출된 기준 마크의 위치차를 이용해 기록 매체의 회전각을 검출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기준 마크의 위치차가 소정의 범위내인지 판단하는 재생 장치의 기록/ 재생 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 기준 마크는 다분할 영역으로 구성되어 있으며, 각 분할 영역은 반전/회전/대칭 관계에 있는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 이미지는,
    2차원 페이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기준 마크의 위치차를 상기 기준 마크의 이동 거리 및 이동 방향으로 판별하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기준 마크의 위치차를 2차원 이미지 상에서 상기 기준 마크의 가로 방향 및 세로 방향으로의 이동 거리로 판별하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기준 마크의 위치차가 소정의 범위내인지 여부를,
    하기에 언급된 cross correlation 연산식을 이용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 재생 장치.
    Figure 112008006260297-PAT00003
  17. 제 11항 또는 제 16항에 있어서,
    하기와 같은 연산식이 성립하는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
    |기준 마크의 위치차| < cross correlation의 계산 범위 / 2
  18. 제 10항에 있어서,
    상기 소정의 범위는,
    사용자가 미리 설정하거나, 재생 장치에서 출고시에 미리 정한 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
  19. 제 10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기준 마크의 위치차 및 광축과 광처리부로부터 출사된 빔 사이의 회전 반경을 이용하여 회전각을 검출하는 것을 특징으로 하는 기록/재생 장치.
  20. 제 10항에 있어서,
    상기 검출된 회전각을 이용하여 기록 장치를 회전하는 모터부;를 더 포함하는 기록/재생 장치.
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