KR0144193B1 - 회절격자를 이용한 광 기록 매체 및 이의 재생 장치 - Google Patents

회절격자를 이용한 광 기록 매체 및 이의 재생 장치

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KR0144193B1
KR0144193B1 KR1019950000367A KR19950000367A KR0144193B1 KR 0144193 B1 KR0144193 B1 KR 0144193B1 KR 1019950000367 A KR1019950000367 A KR 1019950000367A KR 19950000367 A KR19950000367 A KR 19950000367A KR 0144193 B1 KR0144193 B1 KR 0144193B1
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Abstract

본 발명은 광 기록 매체 및 기록 재생장치에 관한 것으로, 특히 디스크에 회절격자를 형성시켜 회절격자에 의해서 회절되는 회절광의 분포로부터 정보를 축출하도록 한 회절격자를 이용한 광 기록 매체 및 이의 재생 장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 회절격자를 이용한 광 기록 매체는 트랙상에 트랙의 진행방향과 직각되게 회절격자의 형태로 투과막과 차단막을 교대로 형성하여 소정 갯수와 동일 규격의 차단막과 투과막을 단위 블럭으로 하고, 각 단위 블럭의 투과막과 차단막의 길이를 각 데이타에 상응하도록 다르게 하여 데이타를 기록하고, 본 발명의 회절격자를 이용한 광 기록 매체의 재생장치는 회절격자를 이용하여 각 블럭 단위로 각각 다른 각도로 회절된 광이 출력되도록 기록된 광 기록 매체와, 상기 광 기록 매체의 트랙에 한 블럭 단위로 광을 조사하는 광 조사수단과, 상기 광 조사수단의 광이 조사됨에 따라 각각 다른 각도로 회절된 회절광을 검출하기위한 광 검출 수단과, 상기 광 검출수단의 출력을 입력받아 블럭의 종류를 판별하기위한 블럭 판단수단과, 상기 블럭 판단수단의 출력값에 대응되는 디지탈신호를 출력하기위한 룩엎 테이블과, 상기 블럭 판단수단과 룩엎 테이블로부터 출력되는 디지탈 신호를 입력받아 비트 클럭과 피크치 검출을 위한 동기신호를 상기 블럭 판단수단과 룩엎 테이블로 출력하기 위한 비트클럭 및 동기검출수단을 포함하여 구성된 것이다.

Description

회절격자를 이용한 광 기록 매체 및 이의 재생 장치
제1도의 (a)는 일반적인 디스크의 EFM 신호를 도시한 도면.
제1도의 (b)는 일반적인 디스크의 기록신호인 NRZI신호를 도시한 도면.
제1도의(c)는 일반적인 디스크의 일부 단면도.
제1도의(d)는 일반적인 디스크로부터 재생된 고조파(RF)의 아나로그신호를 나타낸 도면.
제2도는 빔이 디스크의 피트 및 미러면에 조사되는 상태를 나타낸 도면.
제3도는 일반적인 광 디스크의 개략적 신호처리 블럭도.
제4도는 본 발명에 따른 회절격자의 주파수 및 회절격자 구성예 설명도.
제5도는 본 발명 제1실시예의 투과형 광 디스크의 일부를 나타낸 도면.
제6도는 본 발명의 투과형 광 디스크의 기술적 이론을 설명하기 위한 참고도.
제7도는 본 발명 제2실시예의 반사형 광 디스크의 일부를 나타낸 도면.
제8도는 제5도의 신호구성도.
제9도는 본 발명 제1실시예의 회절격자를 이용한 광 기록 매체의 재생 장치의 구성 블럭도.
제10도는 제9도의 광 검출수단의 출력 파형의 일예를 나타낸 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A:차단막 B:투과막
81:광 검출부 82:블럭 판단부
83:룩엎 테이블 84:비트클럭 및 동기검출부
85:디지탈 시그날 프로세서(DSP)
본 발명은 광 기록 매체 및 기록 재생장치에 관한 것으로, 특히 디스크에 회절격자를 형성시켜 회절격자에 의해서 회절되는 회절광의 분포로부터 정보를 축출하도록 한 회절격자를 이용한 광 기록 매체 및 이의 재생 장치에 관한 것이다.
일반적으로 광 기록방식으로서 마크(mark)간 기록 또는 마크장 기록이 알려있는바, 그 예를 아래에 설명한다.
제1도의 (a)는 EFM신호의 일예를 도시한 것이고 (b)는 디스크에 기록하기 위한 NRZI(non-return-to-zero-inverted)포멧이다.
상기 NRZI신호는 디스크에 피트(Pit)형태로 기록되며 그 형태는 (c)에 도시한 바와 같다.
상기 피트(Pit)의 형태로 기록된 신호는 픽엎의 레이저 빔에 의해서 읽혀지며 그 신호의 형태(pattern)는 고조파(RF)의 아나로그신호인 (d)의 파형의 형태(eye pattern)이다.
상기 파형의 형태(eye pattenr)은 피트의 유무와 길이에 따라 디스크로부터 반사되는 레이저 빔의 세기가 달라져 상기 디스크의 피트 신호를 재생할 수 있는 것이다.
제2도(a)는 트랙의 미러면에 레이저 빔이 조사되어 반사되는 상태를 도시한 것이고 제2도(b)는 트랙의 피트에 레이저 빔이 조사되어 반사 및 회절되는 상태를 도시한 것으로 피트가 있는 부분에서는 피트에 의해서 빛이 회절되고 있기 때문에 반사되는 빛의 량이 피트에 의해서 줄어들게 된다.
제3도는 일반적인 디스크의 개략적인 신호처리 블럭도로서, 레이저 빔이 콜리 메이트 렌즈(1)에서 평행광으로 변화되어 빔 스플리터(2)와 대물렌즈(3)를 통하여 디스크(4)에 조사된후 피트면에서 회절되어 반사되는 빔중 제1차 회절광은 접속렌즈(5)를 통과해 포토 다이오드(6)로 입사된다.
상기 포토 다이오드(6)로 입사된 반사 빔은 포커스 서보 및 트래킹 서보의 제어신호로서 활용되는 동시에 전기적인 신호(EFM)로 변환되어 전치증폭기(7)에서 증폭되게 되며 데이타 슬라이스 회로(8)에서 파형정형되고 데이타 스트로브 회로(9)로 입력되어 상기 EFM신호의 에지와 에지사이의 폭(3T∼11T의 폭)을 슬라이스된 신호로 부터 추출한 클락으로 스트로브하여 디지탈 신호로 출력한다.
상기 데이타 스트로브 회로(9)의 출력은 디지탈 신호 처리회로(Digital Signal Processing)로 입력되도록 하였다.
종래에는 전술한 바와 같이 EFM신호를 마크장 기록하여 마크로부터 회절 및 반사되는 광의 세기를 포토 다이오드에서 전기적인 신호로 변환하여 신호를 재생하게되는 바, 정확한 신호의 재생은 EFM신호의 각 피트(3T∼11T)를 재생신호인 고조파(RF)의 아나로그신호로부터 정확하게 찾을 수 있어야 한다.
그러나 고밀도 디스크는 마크장 기록된 신호의 형태인 최소 피트(T)의 길이가 짧아져 이를 재생할경우 광 픽엎의 주파수특성에 의해 RF신호가 열화되기 때문에 재생하기가 힘들어지는 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 데이타 스트림(Data Stream)을 회절격자의 기록 형태로 변환하되 신호 비트(3bit)를 단위블럭으로 묶어 이것을 소정의 주기를 갖는 회절격자로써 기록하고 재생시에는 레이저 광이 디스크면의 각각의 블럭에 조사됨에 따라 광이 회절되어 소정의 회절각도를 갖는 각 블럭에 대한 지정된 회절광을 각각 검출한후 이를 다시 원래 신호인 디지탈신호로 변환 출력함으로써 재생이 가능하도록 한 회절격자를 이용한 광 기록 매체 및 이의 기록/재생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회절격자를 이용한 광 기록 매체는 본 발명의 회절격자를 이용한 광 기록 매체는 트랙상에 트랙의 진행방향과 직각되게 회절격자의 형태로 투과막과 차단막을 교대로 형성하여 소정 갯수와 동일 규격의 차단막과 투과막을 단위 블럭으로 하고, 각 단위 블럭의 투과막과 차단막의 길이를 각 데이타에 상응하도록 다르게 하여 데이타를 기록하고, 본 발명의 회절격자를 이용한 광 기록 매체의 재생장치는 회절격자를 이용하여 각 블럭 단위로 각각 다른 각도로 회절된 광이 출력되도록 기록된 광 기록 매체와, 상기 광 기록 매체의 트랙에 한 블럭 단위로 광을 조사하는 광 조사수단과, 상기 광 조사수단의 광이 조사됨에 따라 각각 다른 각도로 회절된 회절광을 검출하기위한 광 검출 수단과, 상기 광 검출수단의 출력을 입력받아 블럭의 종류를 판별하기위한 블럭 판단수단과, 상기 블럭 판단수단의 출력값에 대응되는 디지탈신호를 출력하기위한 룩엎 테이블과, 상기 블럭 판단수단과 룩엎 테이블로부터 출력되는 디지탈 신호를 입력받아 비트 클럭과 피크치 검출을 위한 동기신호를 상기 블럭 판단수단과 룩엎 테이블로 출력하기 위한 비트클럭 및 동기검출수단을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 의거 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제4도는 본 발명에 따른 회절격자 주파수 및 회절격자의 구성예 설명도이고, 제5도는 본 발명 제1실시예의 투과형 광 디스크의 일부를 나타낸 도면이다.
본 발명은 데이타 비트를 일정한 블럭단위로 묶어 이것을 주기(d)를 갖는 회절격자로서 디스크에 기록한 것이다.
즉, 제4도(a)와 같이 각 데이타에 따라 회절격자의 주파수가 다르도록 설정하여 제4도(b)와 같이 가장 낮은 주파수(f0)의 주기를 d0라하면 차광층(A)이 d0/2, 투과층(B)이 d0/2가 되도록하고 이와같은 구성으로 주파수가 f0f1f2f3f4f5f6f7이면 그에 따른 주기는 d0d1d2d3d4d5d6d7되도록 회절격자를 구성한다.
따라서 디스크의 트랙을 따라 데이타에 해당하는 회절격자의 주파수를 갖도록 주기(d)를 조절하여, 제5도는 본 발명에서 설명하고자 하는 투과형 디스크의 1트랙의 일부를 도시한 것으로 다수개(3개 이상)의 차단막(A)과 다수개(2개 이상)의 투과막(B)을 단위 블럭으로 하고 상기 차단막(A)과 투과막(B)의 폭의 규격에 따라 8종류로 구분하였다. 다시말해서 하나의 블럭내에 형성된 슬릿인(투과막)과 차단막의 길이는 각각 같지만, 블럭의 종류에 따라 투과막과 차단막의 길이가 상대적으로 짧은 경우에는 각각의 블럭의 종류별로 형성된 차단막(A)과 투과막(B)의 갯수는 차이가 있을수도 있다. 또한 단위블럭을 형성하는 데이타 스트림(data stream)의 비트수는 본 발명에서는 3bit로 하였지만, 신호처리의 방법에 따라 달라질 수도 있을 것이다.
제5도와 제6도를 참고하여 전술한 기술적 이론을 설명하면 다음과 같다.
동일 규격의 차단막(A)과 투과막(B)을 일방향으로 N개 배열하고 이의 직각 방향으로 소정주기(λ)를 갖는 광을 조사됨에 따라 회절된 광은 다수개의 차단막 및 투과막의 규격이 동일하다면 회절격자(10)로부터 Zi의 거리에서 n개의 피크(peak)치를 갖는 형태로 분포하게 된다.
Z=Zi에서 광분포를 광도 I(θ)로 나타내면,
[I(θ)]는 I(θ)=E(θ)2=Io[SIN(πN/2)/SIN(Φ/2)]2,
여기서 Φ=kDSINθ 식 ①
(여기서 k; 전파상수, k=2π/λ, Φ; 위상)
상기 식 ①에서 최대 피크치의 광도(IMAX)는 Φ=2πn에서 발생한다.(n=±1, ±2, ±3,…; n은 회절광의 차수)
따라서 kDSINθ=2nπ, DSINθ=2nπ/k=nλ 식 ②
상기 식 ②에서 알 수 있는 바와같이 λ(입사광의 주기)가 일정할 경우 투과막(B)과 차단막(A)의 갯수(N)에 관계없이 슬릿의 간격(D)에 의해서 지정한 차수의 회절광의 최대 피크치(IMAX)에 대한 회절각(θ)가 변함을 알 수 있다.
또한 1차 회절광(n이 1일 경우)의 최대 피크치의 회절각 θ는, 식 ②에서 θ=SIN-1(λ/D)가 된다.
2차 회절광(n이 2일 경우)의 최대 피크치의 회절각 θ는, 식 ②에서 θ=SIN-1(2λ/D)가 된다.
한편 참고로 n차 회절광의 최소치가 발생하는 θ는 θ=SIN-1[n+(λ/2)]가 된다.
따라서 투과형 회절격자의 주기(D)(슬릿의 길이+차단막의 길이)에 의해서 회절각(β)가 달라짐을 알 수 있다.
전술한 바와같이 하나의 블럭내에 형성한 투과막(B)과 차단막(A)의 길이는 같지만 8종류의 블럭으로 구분하여 각 종류의 블럭에 형성된 같은 길이의 투과막과 차단막은 8가지의 각각 다른 길이와 갯수로 채웠다.
제7도는 본 발명 제2실시예의 반사형 광 디스크의 일부를 도시한 것으로 트랙상에 일측이 소정길이(d)의 경사(11)를 갖도록 톱니형 반사막을 형성하여 nλ=d(sinα±sinβ)가 되고 α=0이면 nλ=dsinβ, n=1(1차회절광)인 경우 β=sin-1(λ/d)가 된다.
따라서 회절격자를 이용한 반사형 광 디스크에 있어서도 상기 제4도에서 설명한 바와같은 회절격자 주파수를 갖도록 경사면의 길이(d)를 조절하면 회절격자의 주기(d)에 의해서 회절각(β)가 달라짐을 알 수 있다.
따라서 반사형 디스크와 투과형 디스크는 동일한 신호처리장치의 사용이 가능하다.
제8도는 제5도의 신호구성도이고, 제9도는 본 발명 제1실시예의 회절격자를 이용한 광 기록 매체의 기록/재생 장치의 구성 블럭도이며, 제10도는 제9도의 광 검출수단의 출력 파형의 일예를 나타낸 도면이다.
제8도에 도시한 바와같이 3bit씩의 데이타 스트림을 단위 블럭으로 하는 디스크의 트랙의 각 블럭에는 트랙 진행방향의 직각방향으로 투과막과 차단막이 교대로 형성되어 채워져 있다.
따라서, 본 발명 제1실시예의 회절격자를 이용한 광 기록 매체의 재생 장치는 제9도와 같이 회절격자를 이용하여 데이타를 기록한 광 기록 매체(4)와, 레이저 빔을 상기 광 기록 매체(4)에 단위 블럭 별로 조사시키는 제1대물렌즈(1)와, 상기 제1대물렌즈(1)에 의해 광 기록매체에 조사되어 회절된 광을 집속시키는 제2대물렌즈(3) 및 빔 스플리터(splitter)(2), 접속렌즈(5)와, 상기 제2대물렌즈(3), 빔 스플리터(2) 및 접속렌즈(5)에 의해 집속되는 회절광중에서 단위 블럭의 종류에 따라 각각 다른 회절각도(θ)를 갖는 1차 회절광을 각각 수광할 수 있는 위치에 8개의 수광소자로 구성된 광 검출부(81)와, 상기 광 검출부(81)의 출력을 입력받아 블럭의 종류를 판별하기 위한 블럭 판단부(82)와, 상기 블럭 판단부(82)의 출력값에 대응되는 디지탈신호를 출력하기위한 룩엎 테이블(83)과, 상기 블럭 판단부(82)와 룩엎 테이블(83)로부터 출력되는 디지탈 신호를 입력받아서 비트 클럭과 피크치 검출을 위한 동기신호를 상기 블럭 판단부(82)와 룩엎 테이블(83)로 출력하는 비트클럭 및 동기검출부(84)와, 상기 룩엎 테이블(83)에서 출력되는 디지탈 신호를 처리하여 출력하는 디지탈 신호 처리부(84)로 구성된다.
이와같은 본 발명 제1실시예의 회절격자를 이용한 광 기록 매체의 재생장치의 동작은 다음과 같다.
레이저 빔(LD)이 대물렌즈(1)를 통과하여 회절격자를 이용한 광 디스크에 조사된다. 이때 레이저 빔은 다수개의 투과막과 차단막으로 이루어진 단위 블럭에 조사된다. 따라서 회절된 광은 대물렌즈(3)와 빔 스플리터(splitter)(2)를 거쳐 접속렌즈(5)를 통해 광 검출부(81)에 접속된다.
이때 광 검출부(81)는 회절되는 광중에서 단위 블럭의 종류에 따라 각각 다른 회절각도(θ)를 갖는 1차 회절광을 각각 수광할 수 있는 위치에 8개의 수광소자를 배열하여 구성시켰기 때문에, 상기 광 검출부(81)의 임의 번째의 수광소자로 입력된 임의 블럭의 1차 회절광은 제10도에 도시한 바와같이 전기적인 신호로 변환되어 블럭 판단부(82)으로 입력됨으로서 읽혀진 단위 블럭의 종류를 판별받게 된다.
상기 블럭 판단부(82)에서 출력된 신호는 룩엎 테이블(83)로 입력되어 해당 블럭에 대한 원래의 디지탈신호(3bit)로 재생하고, 비트클럭 및 동기검출부(84)는 상기 블럭 판단부(82)과 룩엎 테이블(83)로부터의 디지탈신호를 입력받아 비트 클럭(3fs)과 피크검출을 위한 타이밍(fs)을 검출하여 룩엎 테이블(83) 및 블럭 판단부(82)를 동기시키므로 룩엎 테이블(83)에서 디지탈신호 처리부(85)로 디지탈신호가 순차적으로 출력된다.
제9도에는 회절격자를 이용한 광 기록 매체가 제5도와 같은 경우의 재생장치이고, 제7도와 같은 반사형일 경우는 반사광을 접속하도록 하면된다.
이때도 마찬가지로 전술한 바와같이 디스크에 조사되는 빔은 각 블럭을 하나의 단위로 조사할 수 있도록 함이 바람직할 것이다.
이상에서 설명한 바와같은 본 발명의 회절격자를 이용한 광 기록 매체 및 이의 재생 장치는 신호를 광자기 디스크의 트랙상에 트랙의 진행방향과 직각되게 회절격자의 형태로 투과막과 차단막을 형성하여 신로로서 기록하고 소정 갯수와 동일 규격의 차단막과 투과막인 슬릿을 교대로 형성한 것을 단위 블럭으로 기록하되 슬릿과 차단막의 길이를 다르게 마크한 8가지의 블럭의 종류로 모든 신호를 기록할 수 있도록 하고 블럭단위로 레이저 빔이 조사되면서 차단막과 슬릿의 폭에 따라 슬릿에서 각각 다르게 회절되는 광중 지정한 회절각을 갖는 최대치의 회절광을 검출하고, 8가지의 검출된 신호에 대응되는 디지탈 신호(3bit)를 선택적으로 시리얼 출력하여 재생할 수 있도록 함으로서 부호간의 간섭(Cross Talk)이 없어 고밀도로 신호를 기록하더라도 신호가 열화되지 않으며, 회절각도에만 의존하고 각 블럭별로 8가지의 특정주기를 갖는 투과막인 슬릿과 차단막이 하나의 블럭내에서는 같은 크기 및 길이로 형성되므로 변조 전달 함수(Modulation Transfer Function)의 의존성이 매우 낮은 특장점들이 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 트랙상에 트랙의 진행방향과 직각되게 회절격자의 형태로 투과막과 차단막을 교대로 형성하여 소정 갯수와 동일 규격의 차단막과 투과막을 단위 블럭으로 하고, 각 단위 블럭의 투과막과 차단막의 길이를 각 데이타에 상응하도록 다르게 하여 데이타를 기록함을 특징으로 하는 회절격자를 이용한 광 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 투과막과 차단막을 교대로 형성함 대신에 투과막과 차단막의 주기만큼의 경사진 길이를 갖도록 하여 데이타를 기록함을 특징으로 하는 회절격자를 이용한 광 기록 매체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기록 비트 스트림의 3비트를 한 블럭으로 하여 각 블럭 별로 8가지의 특정주기를 갖도록 기록함을 특징으로 하는 회절격자를 이용한 광 기록 매체.
  4. 회절격자를 이용하여 각 블럭 단위로 각각 다른 각도로 회절된 광이 출력되도록 기록된 광 기록 매체와, 상기 광 기록 매체의 트랙에 한 블럭 단위로 광을 조사하는 광 조사수단과, 상기 광 조사수단의 광이 조사됨에 따라 각각 다른 각도로 회절된 회절광을 검출하기 위한 광 검출 수단과, 상기 광 검출수단의 출력을 입력받아 블럭의 종류를 판별하기위한 블럭 판단수단과, 상기 블럭 판단수단의 출력값에 대응되는 디지탈신호를 출력하기위한 룩엎 테이블과, 상기 블럭 판단수단과 룩엎 테이블로부터 출력되는 디지탈 신호를 입력받아 비트 클럭과 피크치 검출을 위한 동기신호를 상기 블럭 판단수단과 룩엎 테이블로 출력하기 위한 비트클럭 및 동기검출수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 회절격자를 이용한 광 기록 매체의 재생장치.
  5. 제4항에 있어서, 광 검출수단은 광 기록 매체의 특정주기에 해당하는 갯수의 수광센서로 구성됨을 특징으로 하는 회절격자를 이용한 광 기록 매체의 재생장치.
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