KR100200807B1 - 초해상의 고밀도 광기록방법 및 이를 이용한 광픽업 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정보를 광신호로 변조하여 기록하는 등 정보를 광학적으로 처리하는 각종 광학기구에 응용될 수 있는 초해상의 고밀도 광기록방법 및 이를 이용한 광픽업이 개시되어 있다. 개시의 방법과 광픽업은 광손실 없이 기록매체에 집속되는 광스폿의 크기를 축소시켜 고효유로써 고밀도 광기록을 가능케 하기 위하여, 광을 소정의 사잇각으로 집속하는 렌즈요소와 그 집속된 광을 회절간섭의 원리로 중첩시켜 출력하는 광변조기를 사용한다. 그리하여 정보에 따라 변조되는 동시에 변형된 프로파일을 갖는 출력광을 출력하여 작아진 광스폿을 기록매체에 주사한다. 개시의 방법과 광픽업은 초해상의 고밀도 광기록을 위한 광학기구의 광효율을 높여서 저소비전력화하는데 유용하다.

Description

초해상의 고밀도 광기록방법 및 이를 이용한 광픽업

제1도는 종래 초해상의 고밀도 광기록기술을 설명하기 위하여 나타낸 개요도.

제2도는 수렴렌즈에 의하여 집속되는 광스풋의 프로파일을 종축에 거리를, 횡축에 광강도를 취하여 나타낸 그래프.

제3도는 본 발명에 의한 초해상의 고밀도 광기록방법을 설명하기 위하여 나타낸 개요도.

제4도는 본 발명의 광기록방법에 있어서, 회절광의 중첩원리를 설명하기 위하여 나타낸 그 상세도.

제5도는 회절하는 광의 프로파일을 0차 및 ±1차 회절광에 대하여 나타낸 그래프로서,

(a)는 중첩되지 않은 상태를,

(b)는 본 발명에 의하여 상호 중첩된 상태를 각각 나타낸다.

제6도는 본 발명에 의한 초해상의 고밀도 광기록방법을 이용하여 구성된 광픽업의 광학적 구성을 보인 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 레이저 광원 2,2' : 집속렌즈

3,3' : 대물렌즈 6,6' : 기록면(광디스크)

7,7' : 광스풋 8,8' : 집속렌즈

9,9' : 광변조기 11 : 출력광

본 발명은 정보를 광신호로 변조하여 기록하는 등 정보를 광학적으로 처리하는 각종 광학기구에 응용될 수 있는 초해상의 고밀도 광기록방법 및 이를 이용한 광픽업에 관한 것으로서, 특히 회절광의 중첩원리를 이용하여 광의 집속도를 높이는 그 방법과 광픽업에 관한 것이다.

최근 정보산업의 발달과 더불어 대량의 정보처리를 위한 시스템의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 광을 이용한 정보처리기술이 발전되어 다양한 광기록장치가 출현하기에 이른 것이다.

잘 아는 바와 같이, 광기록기술에 있어서의 기록밀도는 기록매체 상에 집속되는 광스폿의 크기에 반비례한다. 일반적인 견해에 따르면, 광이 수렴렌즈의 촛점위치에 형성되는 광스폿은 무한히 작아지지 아니하며 2개의 쌍곡선이 접근해 있는 것과 같은 빔웨이스트(beam waist)가 형성되고, 그 위치에서의 프로파일(profile)은 제2도의 실선으로 나타낸 그래프와 같다. 한편, 그 프로파일에 있어서 광자기기록매체에의 기록이나 감광성 기록막의 노광에는 일정수준 이상의 광감도가 요구되므로 실질적인 기록에 관여하는 광스폿은 그 전체의 직경보다 조금 작은 부위가 된다. 참고로 제2도의 프로파일에 실질적인 기록에 관여하는 직경부분의 D를 표시하였다.

종래에 상기 직경 D의 광스폿보다 더 작은 직경의 광스폿으로 집속하는 기술로서는, 1989년 발행된 일본 응용물리학 학회지(Japanese Journal of Applied Physicas) Vol.28 증보판 28-3의 197쪽 내지 200쪽에 초해상의 고밀도 광기록(High Density Optical Recording)이라는 제목으로 소개된 바 있다. 그 기술을 간단히 소개하고자 제1도를 첨부하였다. 레이저 광 발생장치(1)로부터 소정파장의 레이저 광을 방사하고, 방사되는 레이저 광을 콜리메이팅렌즈(2)와 대물렌즈(3)를 사용하여 그 사이에 평행광(4)을 형성하며, 그 평행광(4)의 경로상에 차단판(5)을 두어서 그 평행광(4)의 중심부를 차단되게 하는 것이다. 대물렌즈(3)에 2개로 갈라진 광이 입사되게 하는 것이다. 이러한 기술에 의하면, 그 대물렌즈(3)의 초평면광 일치된 기록면(6)에 집속되는 광스폿(7)은 제2도의 점선으로 도시된 것과 같은 프로파일(profile)을 가지며, 그때의 광기록에 관여하는 부위는 직경 D'로 작아지는 것이다. 그 작아진 직경 D'의 광스폿은 기존 직경 D의 약 80% 수준으며, 따라서 약 1.25배의 기록밀도 향상을 가져오는 것이다.

그러나 상기한 종래의 기술에 있어서는, 광의 일부가 완전히 차단되므로 그 차단된 만큼의 광량의 손실이 생기는데 그 문제점이 있다. 참고로 상기한 종래기술로부터 광스폿을 80%로 축소하기 위하여는 적어도 30%의 광손실을 감수해야 하는 것이다.

본 발명의 목적은 상기한 종래기술을 감안하여 창안한 것으로서, 회절광(回折光)의 중첩에 의한 간섭효과(干涉效果)를 이용하여 변조 후의 광의 프로파일이 변형되게 함으로써 적어도 종래와 같은 효과를 보유하는 동시에 광의 손실이 전혀 없는 초해상의 고밀도 광기록방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 본 발명의 첫째 목적을 실현시키기 위해 광효율이 높고 고밀도의 기록과 재생이 가능한 광픽업을 제공함에 있다.

상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

광발생장치로부터 방출된 광을 원하는 정보에 따라 변조하는 광변조단계를 포함하여 정보의 광학적 기록을 행하는 방법에 있어서,

상기 광변조단계에서, 입사광을 변조하는 초음파 광변조기와 그 입사광의 입사각을 제한하는 렌지요소를 사용하여, 상기의 변조를 행하는 동시에 그 출사측에 0차 회절광과 ±1차 회절광의 적어도 일부가 중첩케 한 출력광이 출사되게 함을 그 특징으로 한다.

또한 상기의 두번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

광발생수단과, 이 광발생수단으로부터 발생된 광을 정보에 따라 변조하는 광변조수단과, 변조된 광을 기록매체에 집속투사하기 위한 광주사수단과, 그 기록매체로부터 반사하는 광을 검지하여 소정의 신호를 출력하기 위한 광검출수단을 포함하여, 정보를 기록재생하는 광픽업에 있어서,

상기 광변조수단이, 광변조와 동시에 상기 광주사부로 0차 회절광과 ±1차 회절광의 적어도 일부가 중첩한 출력광을 출력하도록, 상기 광발생수단으로부터 방사되는 광을 소정의 사잇각으로 수렴하는 렌즈요소와 그 수렴하는 광을 회절시켜 변조하는 광변조기를 구비하며, 상기 광주사수단이 상기 광변조수단에 의한 출력광을 집속투사하도록 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명은 회절광의 중첩에 의한 간섭을 적극적으로 이용한다. 기록을 위하여 변조시킨 출력광에 상기 ±1차 회절광의 적어도 일부가 중첩됨으로써, 그 출력광의 프로파일에 변형이 생기게 한다. 그리고 그 변형된 프로파일의 출력광을 기록매체에 집속투사하여 그 정보의 기록을 행하는 것이다. 이와같은 본 발명에 의하면, 최종 집속되는 광스폿의 크기를 적어도 상기한 종래와 같은 수준으로 축소시킬 수 있다. 그러나 본 발명에서는 광의 일부를 차단하지 않으므로 종래기술에서 염려되었던 광량손실의 문제가 없다.

상기한 본 발명의 광기록방법을 첨부된 도면 제3도 내지 제4도를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의상 이하에 참조하는 도면에는 제1도와 동일한 부분에 대하여 같은 부호를 사용하였다.

제3도에서, 레이저 광발생장치(1)로 소정 파장의 레이저 광을 방사한다. 예를들면, 파장 1.06㎛의 레이저 광을 방출하는 광원과 그것을 파장 0.532㎛의 레이저 광으로 발진시키는 제2고조파 발진기로 구성되는 소위 YAG레이저를 사용한다. 그 광발생장치(1)에서 발생된 레이저 광을 집속렌즈(8)로 수렴하고 그 수렴되는 레이저 광을 음향광학(音響光學)의 편향원리(偏向原理)를 이용하는 초음파 광변조기(9)로 원하는 정보에 따라 변조시킨다. 다음에 출력광이 콜리메이팅렌즈(2)와 대물렌즈(3)을 경유하여 기록면(6)에 광스폿(7')으로 맺게 한다. 여기서 본 발명은 상기 광변조기(9)의 변조시, 0차회절광과 ±1차 회절광의 적어도 일부가 중첩한 상태로 출력되게 한다. 이를 위한 조건은 제4도를 참조하여 설명한다.

집속렌즈(8)의 촛점은 광변조기(9)의 회절중심에 맞춰져 있다. 집속렌즈(8)에 의하여 집속되는 입사광의 사잇각을 θ라 하면, 광변조기(9)로부터 출사되는 0차회절광과 ±1차 회절광의 사잇각도 모두 θ가 된다. 그 0차회절광과 ±1차 회절광의 일부가 중첩하기 위하여는 ±1차 회절광의 회절각도 θ'가 θ보다 크지 않아야 한다. 따라서 집속렌즈(8)의 집속각 즉, 입사광의 사잇각이 회절각과 동일하거나 또는 약간 작게 하는 그 집속렌즈의 촛점거리 f를 설정함으로써 소망하는 출력광을 얻을 수 있는 것이다.

제5도는 상기한 광변조기(9)의 출력광에 대한 프로파일을 나타낸 것으로, (a)는 0차회절광과 ±1차 회절광이 중첩하지 않은 상태를, (b)는 본 발명에 의하여 일부 중첩한 상태를 각각 나타낸다. 본 발명에 의한 0차 회절광 영역의 프로파일이 변형되어 있음을 알 수 있다. 최종적으로 대물렌즈(3)에 의하여 집속되는 광은 그 변형된 영역이 된다. 그래프에서 A 프로파일은 중첩범위가 비교적 좁은 경우이고, B 프로파일은 비교적 넓은 경우에 해당한다. 즉, 그 중첩범위에 따라 각각 다르게 변형된 프로파일을 가진다. 그러나 그 전체의 광량은 양쪽 모두 같다. 그리고 C 프로파일은 그 변형된 A 또는 B 프로파일을 갖는 출력광이 제3도의 대물렌즈(3)에 의하여 집속되어 그 기록면(6)에 맺히는 광스폿에 대한 프로파일로서, 이중 실질적인 기록에 관여하는 부위의 직경 D역시 제2도의 직경 D보다 작아졌음이 확인되었다. C 프로파일은 A 및 B 프로파일에 따라 다른 광강도의 분포로 나타나며, 그때의 D에도 차이가 생김을 알 수 있었다. 즉, 0차회절광과 ±1차 회절광의 중첩범위를 선정하여 원하는 크기의 광스폿으로 소정의 기록을 행할 수 있음을 의미하는 것이다.

이하부터는 제6도에 의거하여 상기와 같은 본 발명의 방법을 실현하고자 구성하는 광픽업의 바람직한 실시예를 설명한다.

광발생수단으로서, 소정파장의 레이저 광(10)을 출력하는 레이저 광원(1')이 설치되어 있다.

그 레이저 광을 정보에 따라 변조하되 소정의 프로파일을 갖는 출력광을 출력하기 위한 광변조수단은 집속렌즈(8')와 초음파 광변조기(9')로 구성되어 있다. 그 집속렌즈(8')는 레이저 광원(1')으로부터 방사되는 레이저 광을 그로부터 소정거리에 떨어져 있는 광변조기(9')의 회절중심에 집속한다. 초음파 광변조기(9')는 측면에 부착된 초음파 진동자(9a')를 갖고 있으며, 기록정보에 따라 고주파를 발진하는 도시하지 않은 고주파 발진기와 연결되어 상기 레이저 광을 회절시켜 변조한다. 그 초음파 광변조기(9')로부터 출사되는 출력광(11)은 제5도(b)의 A 또는 B의 프로파일을 갖는다. 반사프리즘(12)은 상기의 광변조수단과 후술하는 광주사수단 사이의 광경로를 중계하는 것인데, 이는 그 변조수단의 적절한 배치를 위하여 부가된 것이다.

광주사수단에는 광변조수단으로부터 출력되는 변조광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅렌즈(2'), 그 평행광을 기록매체인 광디스크(6')에 집속하는 대물렌즈(3'), 그 콜리메이팅렌즈(2')와 대물렌즈(3') 사이의 광경로를 중계하는 반사프리즘(13)이 구비되었다. 대물렌즈(3')에 의하여 광디스크(6')에 집속되는 광스폿은 제5도(b)의 C프로파일을 갖는다. 콜리메이팅렌즈(2')와 반사프리즘(13) 사이에 배치된 편광빔스프리터(14)는 광디스크(6')로 향하는 입사광으로부터 반사광을 분리시켜 광검출수단으로 유도한다.

광검출수단은 렌즈달린 빔스프리터(15)를 구비하여 반사광을 두갈래로 광량분리시키고, 나이프엣지프리즘(16)과 두개의 에러신호용 광검출기(17) (18)를 구비하여 각각으로부터 트랙에러 신호와 포커스에러신호를 검출하며, 또한 파장판(19)과 렌즈달린 편광빔스프리터(20) 및 2개의 재생신호용 광검출기(21)(22)를 구비하여 광디스크(6')에 기록되어 있는 정보의 재생신호를 검출한다.

상기한 본 발명의 광픽업에 있어서, 레이저 광원(1')에서 방사되는 레이저 광(10)의 광량과, 초음파 광변조기(9')에서 출력되는 출력광(11)의 광량과 대물렌즈(3')에 의하여 광디스크(6')에 맺히는 광스폿의 광량, 그리고 그 광디스크(6')로부터 반사되어 광검출기(17)(18) 및 (21)(22)에 각각 도달하는 반사광의 광량은 모두 같다.

이상에 설명한 바와 같은 본 발명은 광원으로부터 방사되는 광을 회절간섭후 기록매체에 투사함으로써 그 기록매체에 집속되는 광스폿의 크기를 축소시키는 발명으로서, 초해상의 고밀도 광기록을 실현할 수 있게 하여 대량의 정보처리를 가능케 하는 것은 물론, 그 고정에서의 광손실이 전혀 없는, 즉, 광의 이용효율을 높여서 광기록장치의 저소비전력에 기여하는 효과적인 방법이다.

Claims (2)

1. 광발생장치로부터 방출된 광을 원하는 정보에 따라 변조하는 광변조단계를 포함하여 정보의 광학적 기록을 행하는 방법에 있어서, 상기 광변조단계에서, 입사광을 변조하는 초음파 광변조기와 그 입사광의 입사각을 제한하는 렌즈요소를 사용하여, 상기의 변조를 행하는 동시에 0차 회절광과 ±1차 회절광의 적어도 일부가 중첩하여 변형된 프로파일의 광이 출력되게 함을 특징으로 하는 초해상의 고밀도 광기록방법.
2. 광발생수단과, 이 광발생수단으로부터 발생된 광을 정보에 따라 변조하는 광변조수단과, 변조된 광을 기록매체에 집속투사하기 위한 광주사수단과, 그 기록매체로부터 반사하는 광을 검지하여 소정의 신호를 출력하기 위한 광검출수단을 포함하여, 정보를 기록재생하는 광픽업에 있어서, 상기 광변조수단이, 광변조와 동시에 상기 광주사부로 0차 회절광과 ±1차 회절광의 적어도 일부가 중첩한 출력광을 출력하도록, 상기 광발생수단으로부터 방사되는 광을 소정의 사잇각으로 수렴하는 렌즈요소와 그 수렴하는 광을 회절시켜 변조하는 광변조기를 구비하며, 상기 광주사수단이 상기 광변조수단에 의한 출력광을 집속투사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광픽업.