KR20100030395A - 광디스크, 광디스크에 대한 기록/재생 방법 및 장치 - Google Patents

광디스크, 광디스크에 대한 기록/재생 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 기록층으로 정보가 기록될 수 있는 광디스크, 이에 대해 기록/재생을 수행하는 장치 및 방법이 개시된다. 개시된 광디스크는 레이어 포맷 영역과 사용자 데이터 영역을 구비하는 광정보저장층;을 포함하며, 상기 레이어 포맷 영역에는 상기 광정보저장층 내의 두께 방향 위치가 다른 복수의 가상 레이어가 설정되고, 상기 복수의 가상 레이어 각각에는 상기 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보가 기록된다.

Description

광디스크, 광디스크에 대한 기록/재생 방법 및 장치{Optical disc, recording/reproducing method and apparatus for the optical disc}
개시된 광디스크 기록/재생 장치 및 방법은 광 기록/재생 기술에 관련되며, 특히, 복수의 기록층으로 정보가 기록될 수 있는 광디스크 및 이에 대한 기록/재생 기술에 관한 것이다.
광정보저장매체(이하, 광디스크)의 정보 저장 용량은 관련 기술의 발전에 따라 급격히 증가하고 있다. 광디스크는 정보저장용량에 따라 디스크는 정보저장용량에 따라 컴팩트 디스크(CD;compact disk), 디지털 다기능 디스크(DVD;digital versatile disk), HD-DVD 및 블루레이 디스크 등이 있다.
이와 함께, 최근에는 홀로그램을 이용한 정보저장기술이 주목을 받고 있다. 홀로그램 광디스크는 기록층의 재질로 광에 예민한 무기질 결정이나 혹은 포토폴리머와 같이 감광성 재료를 사용하며, 가간섭성을 띄는 두 개의 레이저빔, 즉, 참조광과 신호광에 의한 간섭무늬의 형태로 정보가 상기 감광성 재료에 저장된다. 또한, 기록시의 참조광과 유사한 참조광이 정보가 간섭무늬 형태로 저장된 홀로그램 광디스크에 조사되면, 이에 의해 신호광이 복원되면서 정보가 재생된다.
이러한 홀로그램 정보저장기술은 볼륨 홀로그래피(volumne holography)를 이용하여 페이지(page)단위로 기록/재생하는 볼륨 홀로그래피 방식과 마이크로 홀로그래피(micro holography)를 이용하여 단일 비트(single bit)로 기록/재생하는 마이크로 홀로그래피 방식이 있다. 볼륨 홀로그래피 방식은 대규모의 정보를 동시에 처리한다는 장점이 있으나, 광학계가 매우 정밀하게 조정되어야 하기 때문에 일반 소비자 대상의 정보저장장치로 상용화되기에 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 마이크로 홀로그래피 방식은 두 개의 집광된 광을 초점에서 간섭시켜 미세한 간섭무늬(마이크로 홀로그램)를 형성하고, 이러한 간섭무늬를 정보저장매체의 평면상에서 이동시켜 다수를 기록하여 기록층을 형성하며, 이러한 기록층을 정보저장매체의 깊이 방향으로 중첩하여 다층으로 형성함으로써 홀로그래픽 정보저장매체상에 정보를 3차원으로 기록하는 방식이다.
기본적으로 마이크로 홀로그래피 방식은 홀로그래픽 정보저장매체 깊이 방향으로 다층으로 기록하여 용량을 높이게 된다. 기존 BD(Blu-ray Disc)와 같은 복수층 광디스크에서는 각각의 기록층을 물리적으로 구별하는 반사막이 있어 반사광 강도 신호의 레벨 및 신호의 극성을 이용하여 복수 개의 기록층을 구별하고 원하는 기록층에 광 초점을 형성시킨다.
그런데, 홀로그램 광디스크의 경우에는 기존의 광디스크와는 달리 복수의 기록층을 물리적으로 구별하는 반사막이 존재하지 않는다. 따라서, 홀로그램 광디스크의 원하는 기록층 위치에 광초점을 형성하기에 어려움이 있으며, 홀로그램 광디스크의 복수의 기록층에 대해 기록/재생하는 방안에 대한 연구가 필요하다.
상술한 필요성에 따라, 본 발명의 실시예들은 복수의 기록층으로 정보가 기록될 수 있는 광디스크, 이에 대해 기록/재생을 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의한 광디스크는 레이어 포맷 영역과 사용자 데이터 영역을 구비하는 광정보저장층;을 포함하며, 상기 레이어 포맷 영역에는 상기 광정보저장층 내의 두께 방향 위치가 다른 복수의 가상 레이어가 설정되고, 상기 복수의 가상 레이어 각각에는 상기 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보가 기록된다.
상기 광정보저장층은 홀로그램 기록이 가능한 감광성 재료로 이루어질 수 있다.
상기 레이어 포맷 영역이 복수개 마련될 수 있으며, 디스크의 최내주부 및 최외주부에 마련될 수 있다.
상기 광정보저장층 내에는 반사막이 형성되어 있지 않을 수 있다.
상기 복수의 가상 레이어 중에서 최상층 및 최하층에 해당하는 가상 레이어는 더미 레이어이며, 상기 더미 레이어에는 상기 더미 레이어를 상기 데이터 영역으로 연장한 선 상의 위치에는 기록을 수행하지 않는다는 정보가 기록될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기록/재생 방법은 광정보저장층을 구비하는 광디스크에 대한 기록/재생 방법에 있어서, 상기 광정보저장층에 레이어 포맷 영역과 데이터 영역을 정하는 단계; 상기 데이터 영역에 정보를 기록하기 전에, 상기 레이어 포맷 영역에 상기 광정보저장층의 두께 방향 위치가 다른 복수의 위치를 가상 레이어로 정하고, 상기 복수의 가상 레이어 각각에 상기 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보를 기록하는 단계;를 포함한다.
상기 레이어 포맷 영역을 정할 때, 광디스크의 편향 특성을 고려할 수 있다.
상기 레이어 포맷 영역을 복수개로 정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 기록/재생 방법에 따르면, 상기 복수의 가상 레이어를 상기 데이터 영역 쪽으로 연장한 선 상의 위치를 복수의 기록층으로 하고, 각각의 기록층에 해당하는 가상 레이어에 기록된 레이어 정보에 따라 광초점을 제어하며 정보를 기록하는 단계;를 더 포함하여 복수의 기록층으로 정보를 기록할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 기록/재생 방법에 따르면, 정보 재생시, 각각의 기록층에 해당하는 가상 레이어에 기록된 레이어 정보에 따라 광초점을 제어하며 상기 기록층에 기록된 정보를 재생할 수 있다.
상기 복수의 기록층에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하기 위해 광초점을 상기 광디스크의 두께 방향으로 이동시킬 때, 상기 이동은 상기 레이어 포맷 영역에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예의 기록/재생 장치는 광정보저장층을 구비하는 광디스크에 대한 기록/재생 장치에 있어서, 상기 광정보저장층에 정보를 홀로그램 형태로 기록하거나 기록된 정보를 재생하기 위한 광을 조사하는 홀로그램 기록/재생 광학계;
상기 광정보저장층을 레이어 포맷 영역과 데이터 영역으로 나누고, 상기 데 이터 영역에 정보를 기록하기 전에, 상기 레이어 포맷 영역에 상기 광정보저장층의 두께 방향 위치가 다른 복수의 위치를 가상 레이어로 정하고, 상기 복수의 가상 레이어 각각에 상기 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보를 기록하도록 상기 홀로그램 기록/재생 광학계를 제어하는 제어부;를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광디스크, 기록/재생방법 및 장치에 적용될 수 있는 홀로그램 광디스크의 개략적인 구조를 보인 도면이고, 도 2는 참조광과 신호광의 간섭에 의해 도 1의 광디스크의 광정보저장층에 형성되는 기록 마크 홀로그램을 개략적으로 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 광디스크(10)는, 기판(14)(15)과, 제1파장의 광을 반사시키는 반사막(11)과, 제1파장의 광은 투과시키며 상기 제1광과는 다른 제2파장의 광은 반사시키는 반사투과막(12)과, 광 정보가 기록되는 광정보저장층(13)을 포함한다. 제1파장의 광은 서보광인 적색광일 수 있고, 제2파장의 광은 청색광일 수 있다. 광정보저장층(13)에는 복수의 기록층으로 정보가 기록될 수 있으나, 복수의 기록층을 물리적으로 구별하는 반사막이 형성되어 있지 않다. 예를 들어, 광정보저장층(13)은 홀로그램 기록이 가능한 감광성 재료가 될 수 있다. 도면에서, Lr1 및 Lr2는 각각 반사막(11)에 입사되는 서보광 및 반사막(11)에서 반사된 서보광을 나 타낸다. Lb1 및 Lb3은 각각 초점(Fb)에 포커싱되는 참조광 및 초점(Fb)에 포커싱된 후 발산되며 반사투과막(12)에 의해 반사된 참조광을 나타낸다. Lb2 및 Lb4는 각각 반사투과막(12)에서 반사된 후 초점(Fb)에 포커싱되는 신호광 및 초점(Fb)을 지나 발산하는 반사 신호광을 나타낸다. Fb은 참조광의 초점을 나타낸다.
광디스크(10)는 기존의 CD, DVD, BD와 마찬가지로 예를 들어, 직경 120mm이고중앙에 홀이 형성된 원반 형태이며, 광정보저장층(13)과 반사막(11)을 보호하도록 홀로그래픽 정보 저장매체(10) 양측에 기판(14)(15)이 형성될 수 있다. 이 기판(14)(15)은 폴리카보네이트나 유리 등의 재료로 이루어질 수 있다.
광정보저장층(13)은 조사되는 광강도에 따라 굴절율이 변화하는 포토 폴리머 등으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 파장이 약 405nm인 청색광에 반응하도록 마련될 수 있다. 청색광인 참조광(Lb1)과 신호광(Lb2)이 광정보저장층 (13)에서 간섭할 경우 도 2에 도시된 바와 같이 기록 마크인 홀로그램이 형성된다. 이 때 형성된 기록 마크 홀로그램은 마이크로 홀로그램일 수 있다. 상기 기판(14)(15)은 광정보저장층 (13)과 동일 또한 유사한 굴절율을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 광정보저장층 (13)의 두께(d2)는 기록마크의 높이보다 충분히 크도록 설계된다. 예를 들어, 광정보저장층(13)은 약 150μm의 두께로 설계될 수 있다. 도 1에서 d1은 표면으로부터 광정보저장층 (13)까지의 기판(14) 두께를 나타내며, d2는 광정보저장층 (13)의 두께, d3은 반사투과막(12)으로부터 반사막(11)까지의 두께를 나타낸다.
광정보저장층 (13)에는 신호광(Lb2)과 참조광(Lb1)의 간섭에 의한 홀로그램 기록에 따라 하나의 기록층을 형성하고, 깊이 방향으로 홀로그램 기록이 이루어지는 위치를 바꾸면서 기록을 진행하면 복수의 기록층으로 정보가 기록될 수 있다.
반사막(11)에는 트랙킹 및 포커싱 서보를 구현할 수 있도록 랜드나 그루브 또는 피트 등이 형성될 수 있다. 기판(14)측으로부터 입사된 제1파장의 광 예컨대, 적색광인 서보광(Lr1)은 이 반사막(11)에 의해 기판(14)측으로 반사된다.
반사투과막(12)은 서보광(적색광)은 투과하고 제2파장의 광, 예컨대, 청색광은 반사하는 파장선택성 반사막이다. 이 반사투과막(12)은 콜레스테릭(Cholesteric) 액상 결정층으로 형성되어 원편광 분리 기능을 가질 수 있다. 원편광 분리기능을 가지는 콜레스테릭 액상결정층은 액정의 나선의 회전방향(우회전 또는 좌회전)과 원편광 방향이 일치하고 파장이 액정의 나선 피치 일 때 그 원편광 성분만 반사하는 선택 반사 특성을 갖는다. 예를 들어, 청색광이 우원편광으로 기판(14)측으로부터 입사될 때, 반사투과막(12)에 의해 반사된 광은 우원편광이 된다.
신호광(Lb2)은 반사투과막(12)에 의해 반사된후 초점(Fb)에 포커싱되고, 참조광(Lb1)은 곧바로 초점(FLb)에 포커싱된다. 이 때, 광디스크(10)에 신호광(Lb2)은 예컨대, 우원편광, 참조광(Lb1)은 예컨대, 좌원편광으로 입사될 수 있다. 이를 고려하여, 상기 반사투과막(12)은 기본적으로 예컨대, 우원편광의 청색광인 신호광(Lb2)은 반사시키며, 직교하는 좌원편광의 청색광인 참조광(Lb1)을 투과시키도록 마련될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 의한 광디스크의 광정보저장층의 영 역 구조와 이에 기록/재생을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도면에서, 포커스(Focus) 방향은 광정보저장층(13)의 두께 방향을 나타내고, 래디얼(Radial) 방향은 광디스크의 반경 방향으로 트랙을 가로지르는 방향, 즉, 트래킹 방향을 나타내며, 탄젠셜(Tangential) 방향은 광디스크의 트랙을 따라가는 방향으로 원주 방향을 나타낸다.
본 발명의 실시예의 기록/재생 방법에 의하면, 광정보저장층(13)에 레이어 포맷 영역과 데이터 영역을 설정하고, 상기 데이터 영역에 정보를 기록하기 전에, 상기 레이어 포맷 영역에 상기 광정보저장층의 두께 방향 위치가 다른 복수의 위치를 가상 레이어로 정하고, 상기 복수의 가상 레이어 각각에 상기 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보를 기록한다.
도 3a는 광정보저장층(13)에 레이어 포맷 영역을 설정한 예를 보인 것으로, 레이어 포맷 영역에 레이어 정보가 기록되어 있지는 않은 도면이다. 도면에서 제1레이어포맷영역과 제2레이어포맷영역의 두 개의 레이어 포맷 영역을 나타내고 있으나 이는 예시적인 것이며, 한 개 또는 복수의 레이어 포맷영역을 구비할 수 있다. 또한, 레이어 포맷 영역의 위치는 광디스크의 편향 등을 고려하여, 적절한 위치에 정해질 수 있고, 예를 들어, 디스크의 최내주부 및/또는 최외주부에 마련될 수 있다.
레이어 포맷 영역은 광정보저장층(14) 내의 두께 방향 위치가 다른 복수의 소정 위치에 미리 레이어 정보를 기록하기 위해 마련된다. 정보를 복수의 기록층으로 기록하고자 할 때, 이러한 기록층을 물리적으로 구별하는 반사막이 없는 경우, 예를 들어, 홀로그램 광디스크의 경우, 기록층의 위치 제어에 어려움이 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이를 보다 용이하게 하기 위해 이러한 구조를 채택하고 있다.
즉, 레이어 포맷 영역에는 복수의 가상 레이어가 설정되고, 복수의 가상 레이어 각각에는 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보가 기록되게 된다.
도 3b는 레이어 포맷 영역에 더미(dummy) 레이어(DL1,DL2)를 먼저 형성한 것을 보인다. 가상 레이어를 설정함에 있어, 광정보저장층(13) 내에 정보가 기록될 수 있는 위치의 최하부와 최상부의 위치를 먼저 정할 필요가 있다. 이를 위하여, 예를 들어, 광정보저장층(13)의 최하부와 최상부에 더미(dummy) 레이어(DL1,DL2)를 정할 수 있다. 더미 레이어(DL1,DL2)는 광디스크에서 광정보저장층(13)이 시작되는 위치와 끝나는 위치 및 광학계 마진을 고려하여 정한다. 더미 레이어(DL1,DL2) 각각과 광정보저장층(13)의 양 끝점 사이의 간격을 작게 할수록 기록층을 더 많이 형성할 수 있어 기록 용량을 증가시킬 수 있다.
도 3c를 참조하면, 더미 레이어(DL1,DL2) 사이의 광정보저장층(13)에 복수의 가상 레이어(IL1~IL4)가 설정된다. 이 가상 레이어(IL1~IL4)에는 레이어 정보가 기록된다. 기록/재생 광학계에 의해 2빔 초점 제어를 가상 레이어(IL1~IL4)를 따라 수행함으로써 정보가 기록되는데, 이 때, 2빔 초점심도, 레이어 간 크로스토크 등을 고려하여 결정된 레이어 간 거리 정보를 이용하여 레이어 포맷 영역에 레이어 정보를 기록한다.
도 3d를 참조하면, 레이어 정보가 기록된 가상 레이어(IL1~IL4)들을 사용자 데이터 영역으로 연장한 선들은 복수의 기록층(RL1~RL4)을 형성하게 된다. 복수의 기록층(RL1~RL4)에 정보를 기록시, 먼저, 해당하는 가상레이어에 기록된 레이어 정보를 일고, 이에 따라 광초점을 제어하며 정보를 기록한다. 더미 레이어(DL1,DL2)를 사용자 데이터 영역으로 연장한 위치에는 정보가 기록되지 않도록 할 수 있으며, 이를 위하여, 더미 레이어(DL1,DL2)에는 더미 레이어(DL1,DL2)를 상기 데이터 영역으로 연장한 선 상의 위치에는 기록을 수행하지 않는다는 정보가 기록될 수 있다. 다만, 이러한 더미 레이어(DL1,DL2)를 반드시 설정해야 하는 것은 아니며, 첫번째 가상 레이어와 마지막 가상 레이어를 데이터 영역 쪽으로 연장한 위치에서 정보 기록이 가능하도록, 첫번째 가상 레이어와 마지막 가상 레이어의 위치를 광정보저장층(13)의 양 끝점에서 적절한 거리에 설정할 수도 있다.
복수의 기록층(RL1~RL4)에 기록된 정보를 재생할 때에도, 먼저, 각각의 각각의 기록층에 해당하는 가상 레이어에 기록된 레이어 정보를 일고 이에 따라 광초점을 제어하며 상기 기록층에 기록된 정보를 재생한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 광디스크에 대한 기록/재생시 기록층을 이동하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에서, 복수의 기록층에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하기 위해 광초점을 광디스크의 두께 방향으로 이동시킬 때, 상기 이동은 레이어 포맷 영역에서 이루어지도록 한다. 이는 광정보저장층(13)의 소모나 열화를 방지하기 위한 것이다. 예를 들어, 광정보저장층(13)은 빛에 민감하게 반응하는 감광성 재료로 이루어질 수 있으며, 데이터 영역에 해당하는 광정보저장층(13) 내에서 광초점의 잦은 이동에 의해 광정보저장층(13)이 소모되어 기록/재생 특성이 열화될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 사용자 데이터가 기록되는 사용자 데이터 영역 외에 레이어 포맷 영역을 별도로 구비하고 있으므로, 기록층간의 이동은 레이어 포맷 영역에서 이루어지도록 하여 광디스크의 소모를 방지할 수 있다.
도 4a는 가상 레이어(IL1~IL4)의 정보를 이용하여 복수의 기록층에 정보를 기록할 때, 기록을 위한 광초점의 이동경로를 보이고 있다. 더미 레이어(DL1)의 정보로부터, 더미 레이어(DL1)을 데이터 영역 쪽으로 연장한 선 상의 위치에는 정보가 기록되지 않으므로, 가상 레이어(IL1)로 광초점을 이동한다. 다음, 가상 레이어(IL1)의 정보에 따라 기록층(RL1)에 정보를 기록한다. 다음, 제2레이어포맷 영역에서 다음 기록층으로 광초점을 이동한다. 다음, 제2레이어포맷영역에서 가상 레이어(IL2)의 정보를 읽고 이에 따라 기록층(RL2)에 정보를 기록한다. 다만, 도시된 광초점의 이동경로는 예시적인 것이며, 예를 들어, 레이어 포맷 영역이 한 개 구비된 경우에는 기록층(RL1)에 정보 기록 후, 기록층(RL2)에 정보를 기록하기 위해 다시 제1레이어포맷영역으로 광초점을 이동시킨 후 기록층을 이동하게 된다.
도 4b는 복수의 기록층에 기록된 정보를 재생하기 위한 기록을 위한 광초점의 이동경로를 보이고 있다. 더미 레이어(DL1)의 정보로부터, 더미 레이어(DL1)을 데이터 영역 쪽으로 연장한 선 상의 위치에는 정보가 기록되지 않으므로, 가상 레이어(IL1)으로 광초점을 이동한다. 다음, 가상 레이어(IL1)의 정보에 따라 기록층(RL1)에 광초점을 제어하며, 정보를 재생한다. 다음, 제2레이어포맷영역에서 다음 기록층으로 광초점을 이동한다. 다음, 제2레이어포맷영역에서 가상 레이어(IL2) 의 정보를 읽고 이에 따라 기록층(RL2)에 정보를 재생한다. 다만, 도시된 광초점의 이동경로는 예시적인 것이며, 예를 들어, 레이어 포맷 영역이 한 개 구비된 경우에는 기록층(RL1)의 정보를 재생 후, 기록층(RL2)의 정보를 재생하기 위해 다시 제1레이어포맷영역으로 광초점을 이동시킨 후 기록층을 이동하게 된다.
본 발명의 실시예에 의한 기록/재생 장치는 광정보저장층을 구비하는 광디스크에 대한 기록/재생 장치로서, 광정보저장층에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하기 위한 홀로그램 기록/재생 광학계와, 홀로그램 기록/재생 광학계를 제어하는 제어부를 포함한다.
제어부는, 광정보저장층을 레이어 포맷 영역과 데이터 영역으로 나누고, 상기 데이터 영역에 정보를 기록하기 전에, 레이어 포맷 영역에 상기 광정보저장층의 두께 방향 위치가 다른 복수의 위치를 가상 레이어로 정하고, 상기 복수의 가상 레이어 각각에 상기 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보를 기록하도록 상기 홀로그램 기록/재생 광학계를 제어한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기록/재생 장치에 채용될 수 있는 홀로그램 기록/재생 광학계의 구성을 개략적으로 보인 도면으로, 예를 들어, 이러한 홀로그램 기록/재생 광학계에 의해 도 3a 내지 도 4d에서 설명한 기록/재생 과정이 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 홀로그램 기록/재생 광학계는 정보를 기록/재생하는 광을 광디스크(10)에 집광하는 대물렌즈(100)를 서보 구동하기 위한 서보광의 경로를 형성하는 서보 광학계(70), 정보 기록을 위한 신호광(Lb2)을 광디스크(10)에 조사하 기 위한 신호광 광학계(50); 기록시와 재생시에 각각 기록 및 재생을 위한 참조광(Lb1)을 광디스크에 조사하기 위한 참조광 광학계(20)를 포함한다.
이하에서는 서보광학계(70), 신호광 광학계(50), 참조광 광학계(20)의 보다 상세한 구성을 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 도 4의 기록/재생장치에서의 서보 광학계(70)에서 서보광의 진행 경로에 대한 실시예를 개략적으로 보인 도면이다.
도 6을 참조하면, 서보 광학계(70)는, 광디스크(10)에 대하여 제1광원(71)으로부터 출사된 제1파장의 제1광 즉, 적색 파장의 서보광(Lr1)을 조사하고 반사막(11)에서 반사된 서보광(Lr2)을 수광하도록 구성될 수 있다.
제1광원(71)은 예컨대, 파장이 약 660nm인 서보광(Lr1)을 출사할 수 있다. 제1광원(71)에서 발산된 서보광(Lr1)은 그레이팅(72)에 의해 1개의 메인빔과 2개의 서브빔 등 3개로 분기되며, 편광 빔스프리터(73)를 투과하여 콜리메이팅렌즈(74)에 입사된다.
그레이팅(72)은 메인 빔의 광량을 서브빔보다 비교적 많게 하거나 동등한 수준으로 분기하도록 구성될 수 있다. 도 5에서 서브빔의 도시는 생략하였다. 편광 빔스프리터(73)는 입사되는 서보광(Lr1) 중 p편광 성분은 투과하고 s편광 성분은 반사시키도록 구성될 수 있다. 콜리메이팅렌즈(74)는 광원(71)으로부터 발산된 서보광(Lr1)을 평행광으로 변환한다. 평행광으로 변환된 서보광(Lr1)은 보정렌즈(75)로 입사된다. 보정렌즈(75)는 2개의 집속 렌즈(76)(77)로 이우러질 수 있다. 보정렌즈(75)를 통과한 서보광(Lr1)은 이색 프리즘(40)(41)을 투과하고 미러(42)에서 반사되어 1/4파장판(QWP:43)에 입사되어 원편광으로 변환되고 대물렌즈(100)에 입사된다. 대물렌즈(100)는 도 1에서와 같이, 서보광(Lr1)을 반사막(11)에 집광시켜 반사막(11) 상에 초점(Fr)을 형성하고 반사막(11)에 의해 반사되어 입사되는 서보광(Lr1)과 반대 방향으로 반사 서보광(Lr2)이 진행하게 된다.
상기 대물렌즈(100)는 제2광원(21)에서 출사된 제2파장의 제2광 즉, 홀로그램 기록/재생용 청색광에 최적화되어 설계되어 있고 제1파장의 제1광 즉, 서보광(Lr1)에 대해서는, 보정렌즈(75)와 대물렌즈(100)의 광학적인 거리 등의 관계에 의해 반사막(11)에 서보광(Lr1)이 집광되도록 최적화 되어 있으며, 서보광(Lr1)에 대해 예컨대, 개구수 약 0.63의 집광렌즈로 작용할 수 있다.
이색 프리즘(40)은 적색광(서보광)은 거의 100% 투과하고 청색광(홀로그램 기록/재생용 광으로 도 8의 광학계에서는 참조광)은 거의 100% 반사되며, 이색프리즘(41)은 적색광은 거의 100% 투과하고 청색광 중 예컨대, P편광 성분은 거의 100% 투과하고 예컨대, S편광 성분은 거의 100% 반사시키도록 마련될 수 있다. 미러(42)는 적색광 및 청색광 모두 거의 100% 반사되며, 1/4파장판(43)은 적색광 및 청색광 모두 직선 편광을 원편광으로 변환시킬 수 있다.
반사 서보광(Lr2)은 대물렌즈(100), 1/4파장판(43), 미러(42), 이색 프리즘(40)(41), 보정렌즈(75)를 순차적으로 투과하고 평행빔으로 된 뒤 콜리메이팅 렌즈(74)에 의해 집광되고 편광빔스프리터(73)에서 반사되고, 제1광검출기(79)에 수광된다. 이 반사 서보광(Lr2)에 비점수차를 발생시켜 비점수차법에 의해 포커스 서보를 구현하도록 편광빔스프리터(73)와 제1광검출기(79) 사이에는 비점수차렌즈 예 컨대, 실린드리컬렌즈(Cylindrical lens:78)를 더 구비할 수 있다.
광디스크(10)는 편향 및 편심 발생 가능성이 있기 때문에 목표 트랙 및 해당 초점 위치가 변동될 가능성이 있다. 따라서, 서보 광학계(70)에서 서보광(Lr1)의 초점을 목표 트랙과 해당 초점에 위치시킬 필요가 있다. 이를 위해, 서보광(Lr1)을 광디스크(10) 두께 방향과 반경 방향인 포커스 방향과 트랙킹 방향으로 이동시킬 필요가 있다.
이러한 서보광(Lr1)의 포커스 방향 및 트랙킹 방향으로의 이동을 위해, 구동부(44)를 2축 액츄에이터로 구성하여, 대물렌즈(100)를 포커스 방향 및 트랙킹 방향의 2축으로 구동할 수 있다. 또한, 구동부(44)를 3축 액츄에터로 구성하여 대물렌즈(100)를 포커스 및 트랙킹 뿐만 아니라, 반경방향 틸트에 대해서도 구동할 수 있다.
대물렌즈(100)에 의해 서보광(Lr1)이 반사막(11)에 집광되고 반사된 서보광(Lr2)이 제1광검출기(79)에 수광되는데, 이 제1광검출기(79)에 수광된 반사 서보광(Lr2)은 포커싱 및 트랙킹 상태를 반영한다.
포커스 에러신호 및 트랙킹 에러신호를 검출하도록 제1광검출기(79)는 도시되지는 않았으나, 메인빔을 수광하도록 4개의 수광영역(Ar,Br,Cr,Dr)을 구비하는 메인 광검출기와 서브빔을 수광하도록 래디얼 방향으로 메인 광검출기 양측에 각각 배치된 2개의 수광영역(Er,Fr)(Hr,Gr)을 각각 구비하는 제1 및 제2서브 광검출기로 구성될 수 있다.
포커스 제어는 메인 광검출기에서 검출된 신호를 이용하여 비점수차법에 의 해 이루어질 수 있다. 메인 광검출기에 수광되는 메인빔 검출신호를 이용한 포커스 에러신호(FESr)는 수학식 1과 얻어질 수 있으며, 이 포커스 에러신호(FESr)는 제어부(미도시)로 입력되어 대물렌즈(100)를 포커스 제어하는데 사용된다. 이하에서는 편의상 광검출기의 수광영역과 그로부터 검출된 신호를 동일 기호로 표기한다.
FESr = (Ar+Cr)-(Br+Dr)
트랙킹 제어는 서브 광검출기(79b)(79c)에서 검출된 신호를 이용하여 차동 푸시 풀(differential push pull)법에 의해 이루어질 수 있다. 차동 푸시풀법에 의한 트래킹 에러 신호(DPPr)는 서보광(Lr1)이 목표 트랙와 어긋나는 양을 나타내는 것으로, 수학식 2와 같이 얻어질 수 있다. 수학식 2에서 k는 게인이다.
MPPr= (Ar+Dr)-(Br+Cr)
SPPr1=Er-Fr
SPPr2=G1-Hr
DPPr=MPPr-k(SPPr1+SPPr2)
상기와 같이 서보광(Lr1)을 이용한 서보 광학계(70)는 서보광(Lr1)을 홀로그래픽 정보 저장매체(10)의 반사막(11)에 조사하고 그 반사 서보광(Lr2)의 검출신호를 이용하여 대물렌즈(100)의 포커스 및 트랙킹 제어를 행하도록 이루어진다.
도 7은 도 5의 기록/재생 광학계에서의 기록 모드시의 신호광의 진행 경로의 실시예를 개략적으로 보인 도면이고, 도 8은 도 5의 기록/재생 광학계에서의 기록 모드와 재생 모드시의 참조광의 진행 경로의 실시예를 개략적으로 보인 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제2광원(21)에서는 제2파장의 제2광 예컨대, 파장이 약 405nm 청색광(Lb)이 발산되면서 출사된다. 청색광(Lb)은 콜리메이팅 렌즈(22)에 입사되고 평행광으로 변환된다. 이 평행광으로 변환된 청색광(Lb)은 능동형 반파장판(active half wave plate:26)으로 통과하고 편광 빔스프리터(27)에서 반사되거나 이 편광빔스프리터(27)를 투과한다. 여기서는, 편광 빔스프리터(27)에서 반사된 청색광을 신호광(Lb2), 편광 빔스프리터(27)를 투과한 광을 참조광(Lb1)으로 사용하는 경우를 예를 들어 설명한다.
상기 능동형 반파장판(26)은 온/오프(on/off) 타입 반파장판으로, 전기를 인가하면 반파장판으로 작용하고, 전기를 인가하지 않으면 반파장판으로 작용하지 않도록 구성될 수 있다. 따라서 전기가 인가되어 반파장판으로 기능을 하도록 된 경우, 입사되는 청색광(Lb)은 능동형 반파장판(26)에 의해 편광 방향이 소정 각도로 회전되어, S편광 성분인 신호광(Lb2)은 편광 빔스프리터(27)에 의해 반사되고 P편광 성분인 참조광(Lb1)은 편광빔스프리터(27)를 투과하게 된다. 여기서, 재생모드시에는 능동형 반파장판(26)에 전기가 인가되지 않아, 능동형 반파장판(26)은 반파장판으로 기능을 하지 않으며, 이에 따라 광원(21)에서 출사된 청색광(Lb)은 예컨대, P편광의 청색광(Lb)은 전부 또는 대부분이 편광빔스프리터(27)를 투과하여 기록모드시의 참조광(Lb1)의 진행 경로를 따라 진행한다. 여기서는, 제2광원(21)에서 출사된 청색광(Lb)이 P편광 상태인 것으로 가정하였다.
다른 실시예로서, 능동형 반파장판(26)을 반파장판에 회전 구동 장치를 마련 한 구조로 형성하여, 회전 각도에 따라 편광 방향을 소정의 각도로 회전하게 하여 S편광 및 P편광의 강도 분포를 조절 할 수도 있다.
제2광원(21)에서 출사된 청색광(Lb)은 편광 빔스프리터(27)에서 약 50%의 참조광(Lb1)과 약 50%의 신호광(Lb2)으로 분할된다. 분할되는 비율은 능동형 반파장판(26)에 의해 조절이 가능하다.
S편광의 신호광(Lb2)은 갈바노 미러(51)에 반사되고 반파장판(52)에 의해 p편광으로 변환되고 편광 빔스프리터(53)를 투과하고 1/4파장판(54)의해 원편광으로 변환되고 미러(55)에 의해 재반사된다. 재반사된 신호광(Lb2)은 1/4파장판(54)에 의해 S편광으로 변환되고 빔스프리터(53)에 의해 반사되어 갈바노 미러(56)에 입사된다.
갈바노 미러(51)(56)는 반사광의 각도를 변화시킬 수 있도록 이루어진 것으로, 제어부(미도시)에 의해 신호광(Lb2)의 진행 방향을 조정하도록 이루어 질 수 있다.
갈바노 미러(56)에서 반사된 신호광(Lb2)은 슬릿(57)을 통과하여 빔 익스펜더(58)로 입사된다. 빔 익스펜더(58)는 2개의 가동렌즈(59)(60)로 구성될 수 있다. 가동렌즈(59)에 의해 신호광(Lb2)은 발산되고 가동렌즈(60)에 의해 집속광으로 바뀌며, 릴레이 렌즈(61)를 통과하여 반파장판(64)에 입사되어 p편광으로 변환된다.
빔 익스펜더(58)는 2개의 가동렌즈(59)(60)로 구성되는데, 가동렌즈(59)는 스테핑(stepping) 모터 또는 피에조 모터를 이용하여 광축방향으로 이동하도록 구성되고 가동 렌즈(60)는 대물렌즈(100)용 구동부(44: 액추에이터)와 유사한 액츄에 이터를 이용하여 광축방향으로 이동하도록 구성된다. 가동렌즈(60)은 가동렌즈(59)에 비해 상대적으로 미세(fine) 제어되도록 구성될 수 있다. 가동렌즈(59)의 이동 거리는 가동렌즈(60)의 이동거리보다 크도록 구성될 수 있다.
릴레이 렌즈(61)는 대물렌즈(100)와 빔 익스펜더(58)의 가동렌즈(60)와의 거리를 확보하기 위해 구성된 것으로, 2개의 볼록 렌즈(62)(63)로 이루어질 수 있다.
반파장판(64)를 통과한 P편광의 신호광(Lb2)은 편광 빔스프리터(38)를 투과하고 능동형 반파장판(46)에 입사된다. 입사된 P편광의 신호광(Lb2)은 편광을 변환시키도록 구동(예컨대, 전기가 인가)된 능동형 반파장판(46)에 의해 편광 방향이 소정 각도로 회전되어 주로 S편광성분을 포함하도록 변환된다. P편광의 신호광(Lb2)은 능동형 반파장판(46)에 의해 약 70%의 S편광 성분과 약 30%의 P편광 성분을 포함하도록 변환될 수 있다.
신호광(Lb2)은 미러(45)에 의해 반사되고 이색 프리즘(41)에 의해 신호광(Lb2)의 S편광 성분만 미러(42)에 입사되고 1/4파장판(43)에 의해 예컨대, 우원편광으로 변화되어 대물렌즈(100)에 입사된다. 대물렌즈(100)에 의해 신호광(Lb2)은 집광되고 콜리스테릭 액상 결정층을 포함하는 반사투과막(도 1의 12)에서 반사되어 Fb에 초점을 형성한다.
이 신호광(Lb2)에 대해 대물렌즈(100)는 신호광(Lb2)을 집광하고 빔익스펜더(58)와의 광학적인 거리등의 관계에 의해 예컨대, 약 개구수 0.4의 집광렌즈로 작용할 수 있다.
초점(Fb)에 모아진 신호광(Lb2)은 발산하여 대물렌즈(100)에 재입사된다. 여기서 이 반사 신호광을 Lb4라 한다. 반사 신호광(Lb4)은 콜리스테릭 액상 결정층을 포함하는 반사투과막(12)에서 반사되어 신호광(Lb2)과 동일한 우원편광을 가진다. 반사 신호광(Lb4)은 1/4 파장판(43)에 의해 S편광으로 변환되고 미러(42), 이색 프리즘(41) 및 미러(45)에 의해 반사되어 능동형 반파장판(46)에 입사된다. S편광의 반사 신호광(Lb4)은 능동형 반파장판(46)에 의해 예컨대, 약 30%의 S편광 성분과 약 70%의 P편광 성분을 포함하도록 변환되며, 반사 신호광(Lb4) 중 S편광 성분은 편광 빔스프리터(38)에 의해 반사된다. 반사된 S편광 성분의 반사 신호광(Lb4)은 릴레이 렌즈(35)를 투과하여 빔 익스펜더(32)에 입사한다. 반사 신호광(Lb4)은 반파장판(31)에 의해 P편광으로 변환되어 편광 빔스프리터(28)를 투과하고 집광렌즈(46)에 의해 집광되고 실린드리컬렌즈(47)에 의해 비점수차가 발생되어 제2광검출기(48)에 수광된다.
광디스크(10)는 편향 및 편심 발생 가능성이 있기 때문에 목표 트랙 및 해당 초점 위치가 변동될 가능성 있어 전술한 바와 같이, 적색광인 서보광을 이용한 서보 광학계 및 제어부(미도시) 등에 의해 포커스 및 트랙킹을 제어하도록 되어 있다. 그러나 신호광(Lb2)은 대물렌즈(100)의 이동에 의해 참조광(Lb1)의 초점 Fb의 위치로부터 빗나갈 가능성이 있다. 따라서, 신호광 광학계(50)에서는 광디스크(10)의 광정보저장층(도 1의 13) 내에 위치한 참조광(Lb1)의 초점(Fb)에 대한 신호광(Lb2)의 초점 어긋남량에 따른 반사 신호광(Lb4)이 제2광검출기(48)에 수광되는 상태를 반영하여 각종 광학 부품의 광학적 위치를 조정하도록 한다.
기록모드시, 신호광(Lb2)에 대한 포커스 및 트랙킹 제어를 위해, 제2광검출기(48)는 4개의 수광영역(Ab,Bb,Cb,Db)을 구비할 수 있으며, 이 4개의 수광영역(Ab,Bb,Cb,Db)에 의해 반사 신호광(Lb4)을 검출한다. 신호처리부(미도시)는 비점수차법에 의해 포커스 제어를 행하도록 이루어지고, 4개의 수광영역(Ab,Bb,Cb,Db)의 검출신호로부터 수학식 3에서와 같은 포커스에러신호(FESb)를 산출하고 제어부로 공급한다.
FESb = (Ab+Cb)-(Bb+Db)
이 포커스 에러 신호(FESb)는 참조광(Lb1)의 초점(Fb)과 신호광(Lb2)의 초점과의 포커스 방향에 대한 차이량을 표현한 것이다.
트랙킹은 푸시풀 신호를 이용하여 제어를 행하도록 이루어지고 트랙킹 에러 신호(RPPb)를 수학식 4에서와 같이 산출하고, 이를 제어부로 공급한다.
RPPb= (Ab+Db)-(Bb+Cb)
이 트랙킹 에러 신호(RPPb)는 참조광(Lb1)의 초점(Fb)과 신호광(Lb2)의 초점과의 트랙킹 방향에 대한 차이량을 표현한 것이 된다.
한편, 수학식 5에서와 같이 탄젠셜 제어에 필요한 탄젠셜 에러 신호(TPPb)도 생성할 수 있다. 탄젠셜 제어란 광디스크(10) 접선 방향에 대해 참조광(Lb1)의 초점(Fb)에 신호광(Lb2)를 위치시키는 제어이다.
TPPb= (Ab+Bb)-(Cb+Db)
이 탄젠셜 에러 신호(TPPb)는 참조광(Lb1)의 초점(Fb)과 신호광(Lb2)의 초점과의 광디스크(10) 접선 방향에 대한 차이량을 표현한 것이 된다.
제어부는 포커스 에러 신호(FESb)를 기초로 포커스 구동 신호를 생성하고 해당 포커스 구동 신호를 예를 들어, 빔 익스펜더(58)의 가동렌즈(60)에 공급하여, 참조광(Lb1)의 초점(Fb)에 대한 신호광(Lb2)의 초점의 포커스 방향에 대한 차이량을 감소시키도록 가동렌즈(60)를 포커스 제어할 수 있다. 또한, 트랙킹 에러 신호(RPPb)를 기초로 트랙킹 구동 신호를 생성하고 해당 트랙킹 구동 신호를 예를 들어, 갈바노 미러(56)에 공급하여, 참조광(Lb1)의 초점(Fb)에 대한 신호광(Lb2)의 초점의 트랙킹 방향에 관한 차이량을 감소시키도록 갈바노 미러(56)를 트랙킹 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 탄젠셜 에러 신호(TPPb)를 기초로 탄젠셜 구동 신호를 생성하고 해당 탄젠셜 구동 신호를 갈바노 미러(51)에 공급하여, 참조광(Lb1)의 초점(Fb)에 대한 신호광(Lb2)의 초점의 탄젠셜 방향에 관한 차이량을 감소시키도록 갈바노 미러(51)를 탄젠셜 제어할 수 있다.
따라서 신호광 광학계(50)는 홀로그래픽 정보 저장매체(10)에 신호광(Lb2)을 조사하도록 이루어지고 광디스크(10)의 반사투과막(도 1의 12)에 의해 반사된 반사 신호광(Lb4)를 수광하여, 수광 결과를 신호처리부에 공급하고, 제어부는 신호광(Lb2)의 초점을 참조광(Lb1)의 초점(Fb)에 형성하도록 빔 익스펜더(58)와 릴레이 렌즈(61)의 포커스 제어 및 갈바노 미러 51 및 56의 탄젠셜 및 트랙킹 제어를 할 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 참조광 광학계(20)에서, 광원(21)에서 출사된 청색광(Lb)은 콜리메이팅렌즈(22)를 경유하면서 평행광으로 되고, 능동형 반파장판(26)을 경유하면서 S편광 성분과 P편광 성분을 포함하게 된다. 이 청색광(Lb)의 S편광성분은 편광빔스프리터(27)에서 반사되어 전술한 바와 같이 신호광(Lb2)으로 사용된다.
청색광(Lb)의 P편광 성분은 편광빔스프리터(27)를 투과하여 참조광(Lb1)으로 사용될 수 있다. 편광 빔스프리터(27)를 투과한 참조광(Lb1)은 편광 빔스프리터(28)에 입사된다. 편광 빔스프리터(28)를 투과한 P편광의 참조광(Lb1)은 1/4파장판(29)에 의해 좌원편광으로 변환되고 미러(30)에서 반사되고 1/4파장판(29)에 의해 다시 S편광으로 변환되고 편광 빔스프리터(28)에 의해 반사되어 반파장판(31)쪽으로 진행한다. S편광의 참조광(Lb1)은 반파장판(31)에 의해 P편광으로 변환되고 빔 익스펜더(32)에 입사된다.
여기서, 상기 미러(30)는 이동 가능하게 마련된 것으로, 미러(30)의 이동에 의해 참조광(Lb1)의 광경로의 길이를 변경하여 참조광(Lb1)과 신호광(Lb2)의 광경로 길이를 맞출 수 있다. 참조광(Lb1)과 신호광(Lb2)의 광경로 길이를 맞추기 위해 신호광 광학계(50)에서의 미러(55)를 구동하거나, 신호광 광학계(50)에서의 미러(55)와 참조광 광학계(20)에서의 미러(30)를 모두 구동할 수도 있다. 광원(21)으로 레이저 다이오드를 사용하는 경우, 레이저 다이오드는 가간섭거리가 수백마이크론 정도이기 때문에 참조광(Lb1)과 신호광(Lb2)의 광경로 길이 차이가 가간섭거리 이상일 경우, 참조광(Lb1)과 신호광(Lb2)의 초점에서 형성되는 기록마크(홀로그램)가 양호하게 기록되지 않을 수 있다. 따라서 양호한 홀로그램을 형성하기 위해서 예를 들어, 미러(30)를 조정하여 참조광(Lb1)과 신호광(Lb2)의 광경로 길이의 차를 가간섭거리 이하로 맞추는 것이 필요하다.
빔 익스펜더(32)에 입사된 P편광의 참조광(Lb1)은 가동렌즈(33)에 의해 발산되고 가동렌즈(34)에 의해 재수습된다. 빔 익스펜더(32)를 경유한 참조광(Lb1)은 릴레이 렌즈(35)를 통과하여 편광 빔스프리터(36)에 입사되는데, 이 참조광(Lb1)은 전술한 바와 같이 P편광을 가지므로, 편광 빔스프리터(36)를 투과하여 셔터(39)에 입사된다.
여기서, 빔 익스펜더(32)와 릴레이 렌즈(35)는 신호광 광학계(50)에서의 빔 익스펜더(58) 및 릴레이 렌즈(61)와 실질적으로 동일한 작용을 할 수 있다.
셔터(39)는 제어부에 의해 참조광(Lb1)을 차단 또는 통과시키도록 이루어진다. 참조광(Lb1)이 셔터(39)를 통과하는 경우, 이 참조광(Lb1)은 P편광의 청색광으로서 이색 프리즘(40)에 의해 반사되고 이색 프리즘(41)을 투과하여 미러(42)로 입사된다. 참조광(Lb1)은 미러(42)에서 반사되고, 1/4파장판(43)에 의해 좌원편광으로 변환되어 대물렌즈(100)에 의해 광디스크(10)에 집광된다.
대물렌즈(100)는 참조광(Lb1)을 집광하고 빔 익스펜더(32)와의 광학적인 거리등의 관계에 의하여 예컨대, 개구수가 약 0.65인 집광렌즈로 작용할 수 있다. 여기서, 참조광(Lb1)에 대한 대물렌즈(100)의 개구수가 신호광(Lb2)에 대한 개구수보다 큰데, 그 이유는 참조광(Lb1)은 대물렌즈(100)에 의해 집광되어 바로 초점(Fb) 에 포커싱되는 반면에, 신호광(Lb2)은 대물렌즈(100)에 의해 집광되고 광디스크(10)의 반사투과막(도 1의 12)에서 반사된 후 초점(Fb)에 포커싱되어, 신호광(Lb2)의 초점거리가 참조광(Lb1)의 초점거리보다 커야 하기 때문이다. 다만, 참조광(Lb1)이 바로 초점(Fb)에 포커싱되고, 신호광(Lb2)은 반사투과막(12)에서 반사된 후 초점(Fb)에 포커싱되는 것은 예시적으로 기술하는 것이며, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
기록시에 참조광(Lb1) 중 광디스크(10)의 반사투과막(12)에 의해 반사되어 대물렌즈(100)로 되돌아오는 광은 거의 없다. 콜레스테릭 액상 결정층을 포함하는 반사투과막(도 1의 12)은 주로 우원편광만을 반사되는 특성을 가지고 있어 좌원편광으로 광디스크(10)에 입사되는 참조광(Lb1)은 거의 반사되지 않는다.
재생모드시, 능동형 반파장판(26)은 반파장판으로서 기능을 하지 않도록 오프되며, 제2광원(21)에서 출사된 P편광의 청색광(Lb)은 능동형 반파장판(26)을 편광 변화없이 통과하고 편광 빔스프리터(27)를 투과하여 기록모드시의 참조광(Lb1)의 광경로를 따라 진행한다. 따라서, 재생모드시에 사용되는 청색광은 기록모드시의 참조광(Lb1)과 동일하므로, 재생모드시의 청색광이 참조광(Lb1)인 것으로 가정하여 설명한다.
광디스크(10)의 광정보저장층에 기록된 마크 즉, 홀로그램 재생시, 홀로그램을 재생한 참조광(이하, 재생광이라 한다)은 대물렌즈(100)에 입사된다. 참조광(Lb1)은 좌원편광 상태로 광디스크(10)에 입사되고, 홀로그램에 의해 반사되는 재생광은 광의 진행 방향만 바뀔 뿐, 전계 벡터의 회전방향이 바뀌지는 않으므로, 우원편광의 광으로 된다. 우원편광의 재생광은 1/4 파장판(43)에 의해 S편광으로 변화된 뒤 미러(42)에 의해 반사되고 이색 프리즘(41)에 의해 반사되고 미러(45)에 의해 반사되어 능동형 반파장(46)에 입사한다. 재생 시에는 능동형 반파장판(46)에 전기를 인가하지 않아 반파장판의 기능을 하지 않으므로, S편광의 재생광은 능동형 반파장판(46)을 편광 변화없이 통과하고 편광 빔스프리터(38)에 의해 반사되어 릴레이 렌즈(35)로 입사된다. 릴레이 렌즈(35)를 통과한 S편광의 재생광은 빔 익스펜더(32)를 통과하면서 평행빔으로 변화되고, 반파장판(31)에 의해 P편광으로 변환된 뒤 편광 빔스프리터(28)를 투과한다. 투과된 P편광의 재생광은 집광렌즈(46)에 집광되고 실린드리컬렌즈(47)를 통과하여 제2광검출기(48)에 수광된다. 제2광검출기(48)에서 검출된 재생광 신호로부터 소정 기록층에 기록되어 있는 기록마크 홀로그램 정보를 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정보 기록/재생장치에서의 정보의 기록은 다음과 같이 이루어진다.
서보광학계(50)에 의해 서보광(Lr1)을 광디스크(10)에 조사하고, 그 반사막(11)에서 반사된 반사 서보광(Lr2)의 검출결과를 기초로 대물렌즈(100)의 포커스 및 트랙킹 제어를 행하며, 서보광(Lr1)의 초점(Fr)을 목표 트랙에 추종시킨다.
또한, 신호광 광학계(50)는 청색 신호광(Lb2)을 광디스크(10)에 조사시키고 신호광(Lb2)의 초점(Fb)은 위치 제어 되는 대물렌즈(100)에 의해 목표 트랙에 위치된다. 빔 익스펜더(58)의 가동렌즈(59)의 위치를 조정하여 초점(Fb)에 해당되는 목표 깊이를 조정하여 청색 신호광(Lb2)을 초점(Fb)에 위치시킨다.
참조광 광학계(20)는 참조광(Lb1)이 광디스크(10)에 조사되는데, 빔 익스펜더(32)의 가동렌즈(33)의 위치를 조정하고, 셔터(39)를 제어하여 참조광(Lb1)을 통과시켜 참조광(Lb1)을 초점(Fb)에 위치시킨다.
여기서, 제2광원(21)의 기록파워제어는 프론트 광검출기(25)에 의해 수광된 광을 검출하여 조절한다. 제2광원(21)에서 출사된 광의 일부는 빔스프리터(23)에서 분기되고 집속렌즈(24)에 의해 집속되어 프론트 광검출기(25)에 수광된다.
광디스크(10)의 편심 및 편향에 의해 신호광(Lb2)이 원하는 초점(Fb) 위치로부터 빗나갈 가능성이 있다. 이를 고려하여, 반사 신호광(Lb4)의 검출결과를 기초로 갈바노 미러(51)(56)와 빔 익스펜더(58)의 가동렌즈(60)에 의해 탄젠셜 및 트랙킹 제어 및 포커스 제어를 행한다.
이와 같은 과정에 의해, 참조광(Lb1)과 신호광(Lb2)이 초점(Fb) 위치에서 합쳐지도록 한 상태에서, 미러(30)를 이동 시켜 참조광(Lb1)과 신호광(Lb2)의 광로 길이차를 가간섭 거리이하로 조정한다. 그러면, 양호한 기록 마크 홀로그램이 기록되게 된다.
또한, 복수의 기록층으로 정보를 기록할 때, 제어부(미도시)는, 도 3a 내지 도 3d에서 설명한 바와 같이, 광정보저장층을 레이어 포맷 영역과 데이터 영역으로 나누고, 데이터 영역에 정보를 기록하기 전에, 레이어 포맷 영역에 광정보저장층의 두께 방향 위치가 다른 복수의 위치를 가상 레이어로 정하고, 상기 복수의 가상 레이어 각각에 상기 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보를 기록하도록 홀로그램 기록/재생 광학계를 제어한다. 또한, 기록층간의 이동은 레이어 포맷 영역에서 이루어지도록 제어부(미도시)에 의해 제어된다.
본 발명의 실시예에 따른 정보 기록/재생장치에서의 정보의 재생은 다음과 같이 이루어진다.
서보광학계(50)에 의해 서보광(Lr1)을 광디스크(10)에 조사하고 그 반사막(11)에서 반사된 반사 서보광(Lr2)의 검출결과를 기초로 대물렌즈(100)의 포커스 및 트랙킹 제어를 행하고 서보광(Lr1)의 초점(Fr)을 목표 트랙에 추종시킨다.
참조광 광학계(20)에 의해 참조광(Lb1)을 광디스크(10)에 조사한다. 참조광(Lb1)의 초점(Fb)은 위치제어 되는 대물렌즈(100)에 의해 집광되고 목표 트랙에 위치될 수 있다. 또한, 빔 익스펜더(32)의 가동렌즈(33)에 의해 거친(Coarse) 제어가 이루어지고, 가동렌즈(34)에 의해 미세(fine) 제어가 이루어져, 참조광(Lb1)의 초점(Fb) 위치가 조절된다.
재생시에는 능동형 반파장판(26)에 전기를 인가하지 않아 반파장판으로 기능을 하지 않으므로, 제2광원(21)에서 출사된 청색광(Lb)은 모두 또는 대부분 참조광(Lb1)으로 되므로, 재생 효율을 높일 수 있으며 셔터(39)의 제어를 통해 참조광(Lb1)을 통과시킨다.
참조광(Lb1)이 기록마크 홀로그램에 조사되며, 이 기록마크 홀로그램에 의해 재생광이 발생되고, 이 재생광을 제2광검출기(48)에서 검출하여 재생신호를 얻는다. 여기서, 능동형 반파장판(46)에 전기를 인가하지 않아 반파장판으로서 기능을 하지 않도록 하면, 재생광 수광효율을 높일 수 있다.
또한, 광디스크(10)에 복수의 기록층으로 기록된 정보의 재생시, 홀로그램 기록/재생 광학계는 각각의 기록층에 해당하는 가상 레이어에 기록된 레이어 정보에 따라 광초점을 제어하며 기록층에 기록된 정보를 재생한다. 또한, 기록층간의 이동은 레이어 포맷 영역에서 이루어지도록 제어부(미도시)에 의해 제어된다.
이러한 본원 발명은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기록/재생장치에 적용될 수 있는 홀로그램광디스크의 개략적인 구조를 보인 도면이다.
도 2는 참조광과 신호광의 간섭에 의해 도 1의 광디스크의 광정보저장층에 형성되는 기록 마크 홀로그램을 개략적으로 보인 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 의한 광디스크의 광정보저장층의 영역 구조와 이에 기록을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 광디스크에 대한 기록/재생시 기록층을 이동하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기록/재생장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 6은 도 4의 기록/재생장치에서의 서보 광학계에서 서보광의 진행 경로에대한 실시예를 개략적으로 보인 도면이다.
도 7은 도 4의 기록/재생장치에서의 기록 모드시의 신호광의 진행 경로의 실시예를 개략적으로 보인 도면이다.
도 8은 도 4의 기록/재생장치에서의 기록/재생 모드시의 참조광의 진행 경로의 실시예를 개략적으로 보인 도면이다.

Claims (16)

  1. 레이어 포맷 영역과 사용자 데이터 영역을 구비하는 광정보저장층;을 포함하며,
    상기 레이어 포맷 영역에는 상기 광정보저장층 내의 두께 방향 위치가 다른 복수의 가상 레이어가 설정되고, 상기 복수의 가상 레이어 각각에는 상기 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보가 기록된 광디스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광정보저장층은 홀로그램 기록이 가능한 감광성 재료로 이루어진 광디스크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이어 포맷 영역이 복수개 마련되는 광디스크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레이어 포맷 영역은 디스크의 최내주부 및 최외주부에 마련되는 광디스크.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광정보저장층 내에는 반사막이 형성되어 있지 않은 광디스크.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 가상 레이어 중에서 최상층 및 최하층에 해당하는 가상 레이어는 더미 레이어이며,
    상기 더미 레이어에는 상기 더미 레이어를 상기 데이터 영역으로 연장한 선 상의 위치에는 기록을 수행하지 않는다는 정보가 기록된 광디스크.
  7. 광정보저장층을 구비하는 광디스크에 대한 기록/재생 방법에 있어서,
    상기 광정보저장층에 레이어 포맷 영역과 데이터 영역을 정하는 단계;
    상기 데이터 영역에 정보를 기록하기 전에,
    상기 레이어 포맷 영역에 상기 광정보저장층의 두께 방향 위치가 다른 복수의 위치를 가상 레이어로 정하고, 상기 복수의 가상 레이어 각각에 상기 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보를 기록하는 단계;를 포함하는 기록/재생 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광디스크의 편향 특성을 고려하여 상기 레이어 포맷 영역을 정하는 기록/재생 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 레이어 포맷 영역을 복수개로 정하는 기록/재생 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 가상 레이어를 상기 데이터 영역 쪽으로 연장한 선 상의 위치를 복수의 기록층으로 하고, 각각의 기록층에 해당하는 가상 레이어에 기록된 레이어 정보에 따라 광초점을 제어하며 정보를 기록하는 단계;를 더 포함하는 기록/재생 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    각각의 기록층에 해당하는 가상 레이어에 기록된 레이어 정보에 따라 광초점을 제어하며 상기 기록층에 기록된 정보를 재생하는 단계;를 더 포함하는 기록/재생 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 복수의 기록층에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하기 위해 광초점을 상기 광디스크의 두께 방향으로 이동시킬 때, 상기 이동은 상기 레이어 포맷 영역에서 이루어지는 기록/재생 방법.
  13. 광정보저장층을 구비하는 광디스크에 대한 기록/재생 장치에 있어서,
    상기 광정보저장층에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하기 위한 홀로그램 기록/재생 광학계;
    상기 광정보저장층을 레이어 포맷 영역과 데이터 영역으로 나누고, 상기 데이터 영역에 정보를 기록하기 전에, 상기 레이어 포맷 영역에 상기 광정보저장층의 두께 방향 위치가 다른 복수의 위치를 가상 레이어로 정하고, 상기 복수의 가상 레이어 각각에 상기 복수의 가상 레이어들을 구별할 수 있는 레이어 정보를 기록하도록 상기 홀로그램 기록/재생 광학계를 제어하는 제어부;를 포함하는 기록/재생 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 홀로그램 기록/재생 광학계는, 상기 데이터영역에 정보를 기록할 때 상기 복수의 가상 레이어를 상기 데이터 영역 쪽으로 연장한 선 상의 위치를 복수의 기록층으로 하고, 각각의 기록층에 해당하는 가상 레이어에 기록된 레이어 정보에 따라 광초점을 제어하며 정보를 기록하는 기록/재생 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 홀로그램 기록/재생 광학계는 각각의 기록층에 해당하는 가상 레이어에 기록된 레이어 정보에 따라 광초점을 제어하며 상기 기록층에 기록된 정보를 재생하는 기록/재생 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    복수의 기록층에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하기 위해 광초점을 상기 광디스크의 두께 방향으로 이동시킬 때, 상기 이동은 상기 레이어 포맷 영역에서 이루어지도록 상기 제어부가 상기 홀로그램 기록/재생 광학계를 제어하는 기록/재생 장치.
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