KR100767934B1 - 트랙킹 에러 검출 방법 및 이를 이용한 광정보 재생장치 - Google Patents

트랙킹 에러 검출 방법 및 이를 이용한 광정보 재생장치 Download PDF

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정규일
김낙영
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Abstract

현재 트랙에 대한 트랙킹 에러를 검출하는 트랙킹 에러 검출 방법을 제공한다. 트랙킹 에러 검출 방법은 상기 현재 트랙과 상기 현재 트랙에 인접하는 제1 주변트랙과 제2 주변트랙에 걸쳐서 기준광을 조사한다. 상기 기준광에 의해 재생되는 재생광에서 분리되어 상기 제1 주변트랙 측에 해당하는 제1 주변광과 상기 제2 주변트랙 측에 해당하는 제2 주변광을 검출한다. 이어서, 상기 제1 주변광의 광세기와 상기 제2 주변광의 광세기를 이용하여 트랙킹 에러를 검출한다.
광정보, 홀로그래피, 트랙킹, 트랙, 트랙킹 에러

Description

트랙킹 에러 검출 방법 및 이를 이용한 광정보 재생장치{Tracking error detecting method and optical information reproducing apparatus using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광정보 재생장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 광정보 기록매체의 트랙과 기준광이 입사되는 영역을 나타낸 예시도이다.
도 3은 트랙킹 에러가 없는 경우 광 검출기를 통해 검출되는 재생광을 나타낸 개략도이다.
도 4는 트랙킹 에러가 있는 경우 광 검출기를 통해 검출되는 재생광을 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 4의 트랙킹 에러가 발생한 경우에서 광 세기의 함수를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 6c 는 광 검출기의 각 포토 다이오드에 검출되는 광세기를 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 7c 는 트랙킹 에러를 나타낸 그래프이다.
도 8a 내지 8c 는 효율을 달리한 경우 각 트랙킹 에러를 나타낸 그래프이다.
도 9a 내지 9c 는 효율을 달리한 경우 각 트랙킹 에러를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 기록재생장치를 나타낸 개략도이다.
** 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 **
110 : 광학계
150 : 주변광 분리기
160 : 광정보 검출기
170 : 광 검출기
180 : 신호처리부
본 발명은 트랙킹 에러 검출 방법 및 이를 이용한 광정보 재생장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 주변 트랙을 이용한 트랙킹 에러 검출 방법 및 이를 이용한 광정보 재생장치에 관한 것이다.
최근 급속도로 성장하고 있는 정보 통신 산업과 멀티미디어 산업은 기존의 텍스트 데이터뿐만 아니라, 고용량의 이미지 및 동영상의 콘텐츠를 위해 대용량의 저장장치를 필요로 하고 있다. 이로 인해 고용량의 저장 용량을 가지면서 고속으로 정보에 접근할 수 있는 홀로그래피(holography)를 이용한 광정보 처리 장치가 주목받고 있다.
홀로그래피를 이용한 광정보 처리장치는 이미지 정보의 기록 및 재생의 원리상 페이지 지향적인 메모리(page-oriented memory)로써, 병렬 신호 처리 방식의 입출력 방식을 사용하여, 비트 단위 방식의 CD나 DVD에 비해 근본적으로 데이터 전송률을 고속화할 수 있다. 또한, 이미지 정보를 기록매체의 동일 장소에 중첩 기록하는 다중화 기법을 통해 저장밀도를 비약적으로 향상시킬 수 있다.
일반적인 홀로그래피를 이용한 광정보 처리장치는 디스크 형태의 광정보 기록매체를 이용한다. 광정보 기록매체의 트랙을 따라 광 픽업이 이동하면서, 각 트랙에 포함된 기록 영역에 데이터를 기록하거나, 기록 영역으로부터 데이터를 재생한다.
홀로그래피를 이용한 광정보 처리장치의 신뢰성을 높이기 위해서는 데이터 재생시 에러율인 BER(bit error rate)를 최소화하는 것이 필요하다. BER를 최소화하기 위해서는 기준광(reference beam)이 데이터가 기록된 트랙의 중심을 정확히 추종해야 한다.
트랙킹 에러 검출 방법의 일례가 미국출원공개 제 2005/0030875 호에 호리마이(H. Horimai)에 의해 "Optical information recording apparatus and optical information reproducing apparatus"라는 제목으로 개시된 바 있다. 호리마이에 의하면 데이터를 재생하기 위한 광원과 서보 신호를 얻기 위한 광원을 분리하여 사용한다. 광정보 기록매체에 미리 기록된 피트(pit)에 반사된 광을 포토 다이오드 등에 의해 검출하여 트랙킹 에러(tracking error) 신호를 획득한다.
트랙킹 에러 검출 방법의 다른 예가 미국특허 제 5,982,513 호에 조우 등(Zhou et al.)에 의해 "Method and system to align holographic images"라는 제목으로 개시된 바 있다. 조우 등에 의하면 광정보 기록매체에 데이터 이미지를 기록할 때, 데이터와는 별도로 구성된 서보용 이미지를 함께 기록한다. 기준광에 의해 재생된 데이터 이미지 중 서보용 이미지를 포토 다이오드 등에 의해 검출하여 트랙킹 에러 신호를 획득한다.
트랙킹 에러를 정확히 검출하는 방법이 필요하다. 광정보 기록매체로부터 재생되거나 반사된 광에서 검출되는 광량을 통해 획득되는 트랙킹 에러 신호는 기록 영역에서의 회절 효율이나 주변 영향에 따라 민감도(sensitivity)가 달라질 수 있다. 또한, 트랙킹 에러 신호가 원점(트랙 오차가 없는 경우)에 대해 대칭성이 보장되지 않으면 트랙킹 에러를 판별하기 위해 복잡한 연산과 캘리브레이션 절차가 요구된다.
따라서, 민감도가 작고 대칭성이 보장되는 트랙킹 에러 검출이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 신뢰성있는 트랙킹 에러 검출 방법 및 이를 이용한 광정보 재생장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 주변 트랙으로부터 재생되는 재생광을 이용한 트랙킹 에러 검출 방법 및 이를 이용한 광정보 재생장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 현재 트랙에 대한 트랙킹 에러를 검출하는 트랙 킹 에러 검출 방법을 제공한다. 트랙킹 에러 검출 방법은 상기 현재 트랙과 상기 현재 트랙에 인접하는 제1 주변트랙과 제2 주변트랙에 걸쳐서 기준광을 조사한다. 상기 기준광에 의해 재생되는 재생광에서 분리되어 상기 제1 주변트랙 측에 해당하는 제1 주변광과 상기 제2 주변트랙 측에 해당하는 제2 주변광을 검출한다. 이어서, 상기 제1 주변광의 광세기와 상기 제2 주변광의 광세기를 이용하여 트랙킹 에러를 검출한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 트랙킹 에러 검출 방법을 제공한다. 트랙킹 에러 검출 방법은 광정보 기록매체의 제1 트랙에 의한 제1 주변광과 상기 광정보 기록매체의 제2 트랙에 의한 제2 주변광을 검출하고, 상기 제1 주변광의 광세기 에러와 상기 제2 주변광의 광세기 에러의 합에 상기 제1 주변광의 광세기와 상기 제2 주변광의 광세기의 합을 나눈 값을 트랙킹 에러로 검출한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 복수의 트랙을 포함하는 광정보 기록매체로부터 광정보를 재생하는 광정보 재생장치를 제공한다. 상기 광정보 재생장치는 재생할 데이터가 기록된 기록 영역을 포함하는 현재 트랙과 상기 현재 트랙에 인접하는 제1 주변트랙과 제2 주변트랙에 걸쳐서 기준광을 조사하는 광학계, 상기 기준광에 의해 재생되는 재생광을 상기 기록 영역에서 재생되는 주 재생광, 상기 제1 주변트랙에 의한 제1 주변광 및 상기 제2 주변트랙에 의한 제2 주변광으로 분리하는 주변광 분리기, 상기 주 재생광으로부터 상기 광정보를 검출하는 광정보 검출기, 상기 제1 주변광을 검출하는 제1 광검출기, 상기 제2 주변광을 검출하는 제2 광검출기, 상기 제1 및 제2 광검출기에서 검출된 광세기 값들을 입력받아, 상기 제 1 주변광의 광세기 에러와 상기 제2 주변광의 광세기 에러의 합에 상기 제1 주변광의 광세기와 상기 제2 주변광의 광세기의 합을 나눈 값을 트랙킹 에러로 검출하는 신호처리부를 포함한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광정보 재생장치를 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 광정보 재생장치(100)는 광학계(110), 주변광 분리기(150), 광정보 검출기(160), 광 검출기(170) 및 신호처리부(180)를 포함한다.
광학계(110)는 광원(112)과 다중화기(114)를 포함한다. 광원(110)에서 발생한 기준광은 다중화기(114)를 거쳐 광정보 기록매체(200)로 입사된다. 다중화기(114)는 기준광이 광정보 기록매체(200)로 입사되는 각도를 조절하여, 각도 다중화를 구현한다. 다중화기(114)는 갈바노 미러와 같은 회전 미러일 수 있다.
광정보 기록매체(200)는 광정보가 기록된(또는 기록될) 기록 영역을 포함한다. 기록 영역에 기준광이 입사되면, 기록 영역에 형성된 간섭 패턴에 기준광이 회절되어 재생광이 발생한다. 광정보 기록매체(200)는 디스크 형태로, 동심원 형태로 배치된 복수의 트랙을 포함한다. 각각의 트랙은 복수의 기록 영역을 포함한다.
도 2는 광정보 기록매체의 트랙과 기준광이 입사되는 영역을 나타낸 예시도이다.
도 2를 참조하면, 광정보 기록매체(200)의 중심부로부터 외측으로 L2트랙, L트랙, 현재 트랙, R트랙, R2트랙이 순차적으로 배치된다.
현재 트랙은 현재 데이터를 재생할 기록영역(Rc)을 포함하는 트랙을 말하며, 현재의 트랙킹 에러 검출을 통해 정확한 위치를 추종할 트랙이다. 현재 트랙은 광정보 기록매체(200)의 트랙 중 어디라도 해당될 수 있다.
현재 트랙을 중심으로 좌우에 주변트랙들이 위치한다. 현재 트랙의 좌측에 L트랙(제1 주변트랙), L2트랙이 순차적으로 배치되고, 우측에 R트랙(제2 주변트랙), R2트랙이 순차적으로 배치된다. 여기서 좌측은 현재 트랙의 일측이고, 우측은 현재 트랙의 타측을 말하며, 반드시 도시된 방향에 한정되는 것은 아니다.
각각의 트랙에는 각각의 기록영역(Rc, RL, RL2, RR, RR2)이 형성된다. 도 2에는 하나의 기록영역(Rc, RL, RL2, RR, RR2)을 나타내고 있으나, 각각의 트랙을 따라 기록영역(Rc, RL, RL2, RR, RR2)은 복수개 형성된다. 기록영역(Rc, RL, RL2, RR, RR2)에는 기준광과 정보광에 의한 간섭 패턴이 기록된다. 기준광이 기록영역(Rc, RL, RL2, RR, RR2)에 조사되면, 기준광이 상기 간섭 패턴에 의해 회절되어 기록시 사용된 정보광과 동일한 재생광이 발생한다.
원래의 데이터를 재생하기 위해서는 현재 트랙의 기록영역(Rc)에만 기준광이 조사되면 되지만, 본 발명에서는 기준광이 현재 트랙뿐만 아니라 그 주변 트랙까지 포함하도록 조사된다. 즉 기준광은 현재 트랙과 그 주변 트랙들인 L트랙, R트랙에 걸쳐서 입사되어, 현재 트랙의 기록영역(Rc)뿐만 아니라 L트랙의 기록영역(RL), R트랙의 기록영역(RR)에 한꺼번에 조사된다.
다만, 기준광은 L트랙의 기록영역(RL)이나 R트랙의 기록영역(RR)을 반드시 포함하여 조사될 필요는 없으며, 현재 트랙의 기록영역(Rc)보다 넓게 주변 트랙을 걸쳐서 입사되면 된다. 일 실시예로 기준광은 L트랙의 일부나 R 트랙의 일부에 걸쳐서 조사될 수 있다. 다른 실시예로 기준광은 L트랙에 더하여 그 외측의 L2 트랙이나, R트랙에 더하여 그 외측의 R2 트랙에 걸쳐서 입사될 수 있다.
기준광이 현재 트랙의 기록영역(Rc)보다 넓게 조사됨으로써, 기준광에 의해 재생되는 재생광은 현재 트랙의 기록영역(Rc)에 의한 재생광뿐만 아니라, 주변 트랙에 의한 재생광을 포함한다. 즉 기준광이 L트랙과 R트랙에 걸쳐서 입사되면, 재생광은 현재 트랙의 기록영역(Rc)에 의한 재생광, L트랙의 기록영역(RL)이나 R트랙의 기록영역(RR)에 의한 재생광을 포함한다. 이하에서는 재생광 중 현재 트랙의 기록영역(Rc)에 의한 재생광을 주 재생광이라 하고, 주 재생광을 제외한 주변 트랙의 기록영역에 의한 재생광을 주변광이라 한다.
다시 도 1을 참조하면, 기준광에 의해 재생된 재생광은 제1 렌즈(122)를 지나 편광 광 분리기(124)로 입사된다. 편광 광 분리기(124)는 P편광을 통과시키고, S 편광을 반사한다. 여기서 P편광과 S편광은 서로 수직한 편광 상태를 말하며, 절대적인 편광 상태를 의미하는 것은 아니다.
재생광이 P편광을 가지면, 편광 광 분리기(124)를 지나 파장판(quater wave plate; 126)을 지나면서 원 편광으로 변환된다. 이어서, 재생광은 제2 렌즈(128)에 의해 집광되어 주변광 분리기(150)로 진행한다.
주변광 분리기(150)에는 개구부(aperture; 155)가 형성되어, 재생광 중 현재 트랙의 기록영역(Rc)에 의한 주 재생광만을 통과시킨다. 주변광 분리기(150)는 일종의 나이퀴스트 필터(Nyquist filter)이다.
개구부(155)를 통과한 주 재생광은 제3 렌즈(165)를 거쳐 광정보 검출기(160)에 의해 검출된다. 광정보 검출기(160)는 CCD(charge-coupled device)나 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)와 같은 픽셀 어레이로 구성되어, 주 재생광에 포함된 광정보를 검출한다. 이에 따라 광정보 검출기(160)는 현재 트랙의 기록영역(Rc)에 대한 데이터 페이지를 검출한다.
한편, 재생광이 주변광 분리기(150)로 입사되는 면 중 개구부(155)를 제외한 면에는 재생광을 반사시키는 반사면(156)이 형성된다. 트랙킹 에러가 없는 경우, 주 재생광만이 개구부(155)를 통과하고, 주변광은 반사면(156)에 의해 반사된다. 개구부(155)를 통과하지 못한 재생광은 반사면(156)에 의해 반사되어 다시 제2 렌즈(128)로 입사된다.
반사된 재생광은 제2 렌즈(128)를 지나, 파장판(126)을 지나면서 원편광에서 S편광으로 변환된다. 이에 따라 S편광된 재생광은 편광 광 분리기(124)에서 반사되어 제4 렌즈(129) 측으로 진행한다. 제4 렌즈(129)를 지난 재생광은 광 검출기(170)로 입사된다.
광 검출기(170)는 재생광의 광세기를 검출한다. 광 검출기(170)는 포토 다이오드나 포토 다이오드 어레이로 구성될 수 있다. 신호처리부(180)는 광 검출기(170)를 통해 얻어진 재생광의 광세기를 입력받아 트랙킹 에러를 검출한다.
도 3은 트랙킹 에러가 없는 경우 광 검출기를 통해 검출되는 재생광을 나타낸 개략도이다.
도 3을 참조하면, 제4 렌즈(129)를 지난 재생광은 스폿 형태로 광 검출기(170)에 의해 검출된다. 여기서, SL2 스폿은 L2트랙의 기록영역(RL2)에 대한 재생광에 의한 스폿이고, SL 스폿은 L트랙의 기록영역(RL)에 대한 재생광에 의한 스폿이고, Sc 스폿은 현재 트랙의 기록영역(Rc)에 대한 재생광에 의한 스폿이고, SR 스폿은 R트랙의 기록영역(RR)에 대한 재생광에 의한 스폿이고, SR2 스폿은 R2트랙의 기록영역(RR2)에 대한 재생광에 의한 스폿이다.
광 검출기(170)는 제1 광 검출기(172)와 제2 광 검출기(172)로 분리되어, 제1 광 검출기(172)는 SL 스폿을 검출하고, 제2 광 검출기(174)는 SR 스폿을 검출한다.
제1 광 검출기(172)는 2분할된 2개의 포토 다이오드(A, B)를 포함한다. 제1 광 검출기(172)는 광정보 기록매체(200)의 회전 방향(또는 트랙 방향)으로 2분할된다. 포토 다이오드 A에 의해 검출된 광세기(PA)와 포토 다이오드 B에 의해 검출된 광세기(PB)에 의한 광세기 에러를 통해 SL 스폿의 위치 오차를 알 수 있다. 즉, 트랙킹 에러가 없는 경우 광세기 에러를 PA-PB = 0 으로 하면, 광세기 에러 PA-PB 의 값과 부호를 통해 SL 스폿의 위치 오차를 알 수 있다.
제2 광 검출기(174)는 2분할된 2개의 포토 다이오드(C, D)를 포함한다. 포토다이오드 C에 의해 검출된 광세기(PC)와 포토 다이오드 D에 의해 검출된 광세기(PD)를 검출하면 SR 스폿의 위치 오차를 알 수 있다.
광 검출기(170)는 제1 및 제2 광 검출기(172, 174)로 구성하였으나 이는 제한이 아니고, 하나의 광 검출기로 구성할 수 있다. 또한, 광 검출기(170)는 포토 다이오드뿐만 아니라 광세기를 검출하는 기타 다른 광검출소자를 통해 구성할 수 있다.
광 검출기(170)를 통해 검출된 재생광의 광세기를 이용하여, 신호처리부(180)는 다음의 수학식 1과 같이 트랙킹 에러(TE)를 구한다.
Figure 112006048340201-pat00001
본 발명에서는 트랙킹 에러를 주변광에 의한 광세기의 차를 통해 구한다. 주변광은 서로 다른 2개의 트랙에 의한 재생광을 포함한다. L트랙에 의한 주변광의 광세기의 에러(PA-PB)와 R트랙에 의한 주변광의 광세기의 에러(PC-PD)의 합에 L트랙에 의한 주변광의 광세기(PA+PB)와 R트랙에 의한 주변광의 광세기(PC+PD)의 합을 나누어, 트랙킹 에러를 구한다.
트랙킹 에러가 없는 경우, Sc 스폿은 개구부(155)를 통과하고 반사면(156)에 의해 반사되지 않아 광 검출기(170)에 의해 검출되지 않는다. 또한, 주변광에 의한 스폿 중 SL 스폿만이 제1 광 검출기(172)를 통해 검출되고, SR 스폿만이 제2 광 검출기(174)를 통해 검출된다. 이 경우 PA-PB = 0 이고, PC-PD = 0 이므로, 수학식 1에서 TE = 0 이 된다.
도 4는 트랙킹 에러가 있는 경우 광 검출기를 통해 검출되는 재생광을 나타낸 개략도이다.
도 4를 참조하면, 트랙킹 에러가 발생한 경우 기준광은 현재 트랙의 정확한 지점에 입사되지 못한다. 따라서, 재생되는 재생광 중 주 재생광이 전부 개구부(155)를 통과하지 못하고 일부가 반사면(156)에 의해 반사된다. 또한, 트랙킹 에러로 인해, 광 검출기(170)에 의해 검출되는 SL2 스폿, SL 스폿, Sc 스폿, SR 스폿, SR2 스폿의 위치가 달라진다. 이에 따라 PA-PB ≠ 0 이고, PC-PD ≠ 0 이므로, 수학식 1에서 TE ≠ 0 이 된다. 얻어진 TE 값을 통해 광 픽업을 이동시켜 트랙킹 에러를 제어할 수 있다.
이하에서는 트랙킹 에러를 구하는 수학식 1에 대해 구체적으로 설명한다.
트랙킹 에러를 구하는 식으로 적합하기 위해서는 원점에 대해 대칭성이 보장되어야 한다. 여기서 원점은 트랙킹 에러가 없는 경우를 말한다. 원점에 대한 대칭성은 현재 트랙의 좌측 또는 우측으로 트랙킹 에러가 발생하더라도, 트랙킹 에러가 동일한 형태를 갖는 것을 말한다. 원점에 대한 대칭성이 보장되지 않으면 트랙킹 에러의 부호에 따라 광 픽업의 이동량을 따로 판별해야 하므로, 트랙킹 제어가 복잡해진다.
또한, 트랙킹 에러를 구하는 식으로 적합하기 위해서는 재생광의 효율에 대해 민감도가 작아야 한다. 또는 광세기의 편차에 대해 강인해야 한다. 즉 홀로그래피를 이용한 광정보 처리 장치에 있어서, 재생광은 기준광과 간섭 패턴에 의한 회절에 의해 발생하므로 간섭 패턴에 따라 광 검출기(170)에 의해 검출되는 재생광의 효율이 일정하지 않다. 만약 재생광의 효율에 따라 트랙킹 에러 값이 달라진다면 재생광의 효율에 따라 일일이 트랙킹 에러를 다시 지정해야 하므로, 트랙킹 제어가 복잡해 진다.
광 검출기(170)에 의해 검출되는 각 스폿의 광세기의 함수(function of light intensity)를 f(x)라 한다. 여기서, SL2 스폿에 대한 광세기의 함수는 fL2(x)이고, SL 스폿에 대한 광세기의 함수는 fL(x)이고, Sc 스폿에 대한 광세기의 함수는 fc(x)이고, SR 스폿에 대한 광세기의 함수는 fR(x)이고, SR2 스폿에 대한 광세기의 함수는 fR2(x)라 한다.
각 스폿에 대한 광세기의 함수는 재생광이 푸리에 변환 렌즈인 제4 렌즈(129)를 통과하므로 서로 동일하다고 가정할 수 있다. 즉 f(x) = fL2(x) = fL(x) = fc(x) = fR(x) = fR2(x)이다. 또한, 푸리에 변환의 특성상 광세기의 함수는 f(x) = f(-x)인 관계가 성립하는 우함수(even function)이다.
도 5는 도 4의 트랙킹 에러가 발생한 경우에서 광 세기의 함수를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 스폿이 x0 만큼 이동하여 트랙킹 에러가 발생한 경우이다. 이 경우 광세기의 함수에 대해 다음 수학식 2 와 같이 영역을 지정한다.
Figure 112006048340201-pat00002
Figure 112006048340201-pat00003
Figure 112006048340201-pat00004
여기서, x0는 재생된 스폿의 이동거리이고, a는 스폿의 반지름이다.
x0의 부호에 따라 스폿의 이동 방향이 달라진다. 본 실시예에서는 x0의 부호가 양(+)이면 원점에 대해 스폿이 우측으로 이동하고, x0의 부호가 음(-)이면 원점에 대해 스폿이 좌측으로 이동한 것으로 한다. 따라서, 도 4 및 도 5에 나타난 스폿의 이동은 x0가 음수(-)인 경우이다.
x0의 부호에 따라 제1 및 제2 광검출기(172, 174)의 포토다이오드(A, B, C, D)에서 검출되는 광세기를 각 스폿의 효율(efficiency)과 수학식 2의 영역으로 나타낼 수 있다.
x0가 양수인 경우 포토 다이오드 A, B, C, D에 검출되는 광세기는 수학식 3과 같다.
Figure 112006048340201-pat00005
Figure 112006048340201-pat00006
Figure 112006048340201-pat00007
Figure 112006048340201-pat00008
여기서, ηL2는 SL2 스폿에 대한 효율, ηL는 SL 스폿에 대한 효율, ηc는 Sc 스폿에 대한 효율, ηR는 SR 스폿에 대한 효율, ηR2는 SR2 스폿에 대한 효율이다. 여기서 윗첨자 양(+)은 x0의 부호를 나타낸다.
x0가 음수인 경우 포토 다이오드 A, B, C, D에 검출되는 광세기는 수학식 4와 같다.
Figure 112006048340201-pat00009
Figure 112006048340201-pat00010
Figure 112006048340201-pat00011
Figure 112006048340201-pat00012
만약 광 검출기(170)에 검출되는 스폿 중 기준광이 대부분 L트랙과 R트랙에 걸쳐서만 조사된다면, SL2 스폿과 SR2 스폿은 거의 검출되지 않는다. 따라서
Figure 112006048340201-pat00013
,
Figure 112006048340201-pat00014
으로 둘 수 있다. 또한, TE1 = PA - PB, TE2 = PC - PD 로 하면 수학식 3과 수학식 4를 다음의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006048340201-pat00015
Figure 112006048340201-pat00016
Figure 112006048340201-pat00017
Figure 112006048340201-pat00018
수학식 5의 트랙킹 에러는
Figure 112006048340201-pat00019
으로 인해 대칭성이 없다.
대칭성을 보장하기 위해 새로운 트랙킹 에러 TE3를 다음의 수학식 6과 같이 정의한다.
Figure 112006048340201-pat00020
수학식 4로부터 수학식 6의 TE3를 다시 구하면 다음 수학식 7과 같다.
Figure 112006048340201-pat00021
Figure 112006048340201-pat00022
즉, x0의 부호에 상관없이 TE3는 그 절대값이 같다. 따라서, 트랙킹 에러의 대칭성이 보장된다.
이하에서는 재생광의 효율에 따른 트랙킹 에러에 대해 설명한다.
수학식 6에 의한 트랙킹 에러(TE3)는 광세기의 편차에 대해 강인하지 않다. 즉 각 스폿에 대한 효율 ηL2, ηL, ηR, ηR2은 다음 수학식 8과 같이 Sc 스폿에 대 한 효율 ηc로 나타낼 수 있다.
Figure 112006048340201-pat00023
Figure 112006048340201-pat00024
Figure 112006048340201-pat00025
Figure 112006048340201-pat00026
여기서, kL2, kL, kR, kR2는 상수이다. 이를 수학식 7에 대입하면, 다음의 수학식 9와 같다.
Figure 112006048340201-pat00027
광세기의 편차가 발생하는 것은 재생광의 효율이 달라져 상수인 kL2, kL, kR, kR2가 변하는 것을 의미한다. 즉
Figure 112006048340201-pat00028
가 된다. 이를 수학식 9에 대입하면 다음의 수학식 10과 같다.
Figure 112006048340201-pat00029
Figure 112006048340201-pat00030
Figure 112006048340201-pat00031
Figure 112006048340201-pat00032
여기서,
Figure 112006048340201-pat00033
이다. 수학식 10으로부터
Figure 112006048340201-pat00034
이다. TE3'은 원점에 대해 대칭이기 때문이다. ΔTE3는 ΔkLR에 의해 좌우되므로(dependant), TE3'은 비록 원점에 대해 대칭이지만 재생광의 효율에 따라 값이 달라진다.
수학식 1의 트랙킹 에러 TE에 대해 수학식 8의 관계를 대입하면 수학식 11과 같다.
Figure 112006048340201-pat00035
이때, 재생광의 효율에 따른 트랙킹 에러의 오차를 살펴보면 수학식 12와 같다.
Figure 112006048340201-pat00036
Figure 112006048340201-pat00037
여기서,
Figure 112006048340201-pat00038
Figure 112006048340201-pat00039
Figure 112006048340201-pat00040
인 관계가 성립하므로, 수학식 12에서 다음의 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006048340201-pat00041
여기서,
Figure 112007033724000-pat00042
이므로, 결과적으로 재생광의 효율에 따른 트랙킹 에러의 오차 ΔTE 는 다음의 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006048340201-pat00043
즉, ΔTE 의 상계(upper bound)는 재생되는 스폿의 효율 η의 편차 Δk에 독립적이므로, 재생광의 효율에 민감도가 작고, 따라서 광세기에 편차가 발생하더라도 트랙킹 에러에는 거의 영향을 미치지 않아 강인하다.
이하에서는 본 발명에 의한 트랙킹 에러 검출에 대한 모의 실험 결과를 설명한다.
도 6a 내지 6c 는 광 검출기(170)의 각 포토 다이오드(A, B, C, D)에 검출되는 광세기를 나타낸 도면이다. 각 스폿들에 대한 효율은 모두 1이다. 즉 ηL2 = ηL = ηR = ηR2 = 1 이다.
도 6a는 트랙킹 에러가 없는 경우로 제1 광 검출기(172)의 2개의 포토 다이오드(A, B)의 광세기의 차이가 거의 없으며, 제2 광 검출기(174)의 2개의 포토 다이오드(C, D)에서 검출되는 광세기의 차이도 거의 없다.
도 6b는 x0가 음수인 경우를 나타낸다. 스폿들이 좌측으로 치우쳐 검출된다. 이 경우 주 재생광에 의한 Sc 스폿의 일부가 포토 다이오드 B에 검출되고 있다.
도 6c는 x0가 양수인 경우를 나타낸다. 스폿들이 우측으로 치우쳐 검출된다. 이 경우 주 재생광에 의한 Sc 스폿의 일부가 포토 다이오드 C에 검출되고 있다.
도 7a 내지 7c 는 트랙킹 에러를 나타낸 그래프이다. 도 7a는 TE1 을, 도 7b는 수학식 7의 TE3를, 도 7c는 수학식 1의 TE을 나타낸다.
도 7a 내지 7c를 참조하면, x가 변화함에 따라 TE1은 원점에 대해 좌우로 비대칭인데 비해, TE3 와 TE 는 원점에 대해 대칭이다.
도 8a 내지 8c 는 효율을 달리한 경우 각 트랙킹 에러를 나타낸 그래프이다. 이때, ηL2 = 1, ηL = 0.4, ηR = 0.7, ηR2 = 1 로 하였다. 도 8a는 TE1 을, 도 8b는 수학식 7의 TE3를, 도 8c는 수학식 1의 TE을 나타낸다.
도 8a 내지 8c를 참조하면, x가 변화함에 따라 TE1은 원점에 대해 좌우로 비대칭이다. TE3 는 원점에 대해 대칭이기는 하지만, 도 7b와 비교할 때 효율이 달라짐으로 인해 그 크기에 커다란 차이가 발생한다. 이에 반해, TE는 도 7c와 비교할 때 그 크기가 거의 달라지지 않는다. 따라서 재생광의 효율에 민감하지 않다.
도 9a 내지 9c 는 효율을 달리한 경우 각 트랙킹 에러를 나타낸 그래프이다. 이때, ηL2 = 1, ηL = 1.6, ηR = 0.8, ηR2 = 1 로 하였다. 도 9a는 TE1 을, 도 9b는 수학식 7의 TE3를, 도 9c는 수학식 1의 TE을 나타낸다.
도 9a 내지 9c를 참조하면, 도 8a 내지 8c의 결과와 마찬가지로 TE는 원점에 대해 대칭이고, 효율이 달라지더라도 큰 차이가 발생하지 않는다.
상술한 실시예와 달리, 본 발명은 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어 기준광을 하나의 광원에 의해 발생시키지 않고 2개 이상의 광원을 사용할 수 있다, 이 경우 기준광은 현재 트랙의 기록영역에 타 광원은 주변 트랙의 기록영역으로 입사시켜 재생광을 발생시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광정보 기록재생장치를 나타낸 개략도이다. 도 1의 실시예와 동일한 구성은 동일한 참조부호를 부여한다.
도 10을 참조하면, 광정보 기록재생장치(300)는 광학계(310), 주변광 분리기(150), 광정보 검출기(160), 광 검출기(170) 및 신호처리부(180)를 포함한다. 도 1의 실시예에서 광학계(310)를 제외한 광정보의 재생을 위한 다른 구성은 동일하므로 이하 광학계(310)에 대해서 설명하고 다른 구성에 대한 설명은 생략한다.
광학계(310)는 광원(312), 광 분리기(313), 다중화기(314) 및 공간 광 변조기(318)를 포함한다. 광원(312)에서 방출된 광은 광 분리기(313)를 지나면서 기준광과 정보광으로 분리된다. 기준광은 다중화기(314)에 의해 반사되어 광정보 기록매체(150)로 소정 각도로 입사된다.
정보광은 반사경(316)에 의하여 경로가 바뀌어 공간 광변조기(318)로 입사된다. 공간 광변조기(140)는 입력된 데이터 정보를 광학적으로 변조하여 2차원 이미지화된 된 데이터 페이지를 생성하고, 상기 데이터 페이지를 입사된 정보광에 투영시켜 광정보 기록매체(200)로 입사시킨다. 기준광과 정보광이 동시에 입사되면, 이로 인한 간섭 패턴이 광정보 기록매체(200)에 기록된다.
데이터를 재생하기 위해서는 정보광을 닫고, 기준광만을 입사시키면 상기 간섭 패턴에 의한 재생광이 발생된다.
상기에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 원점에 대해 대칭성이 보장되고 재생광 효율에 대해 민감한 트랙킹 에러 검출이 가능하다. 이에 따라 광정보 재생에 따른 BER를 낮출 수 있고, 홀로그래피를 이용한 광정보 처리장치의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (8)

  1. 복수의 트랙을 포함하는 광정보 기록매체로부터 트랙킹 에러를 검출하는 트랙킹 에러 검출 방법에 있어서,
    상기 광정보 기록매체의 재생할 데이터가 기록된 기록 영역을 포함하는 현재 트랙과 상기 현재 트랙에 인접하는 제1 주변트랙과 제2 주변트랙에 걸쳐서 기준광을 조사하는 단계;
    상기 기준광에 의해 재생되는 재생광에서 분리되어 상기 제1 주변트랙 측에 해당하는 제1 주변광과 상기 제2 주변트랙 측에 해당하는 제2 주변광을 검출하는 단계; 및
    상기 제1 주변광의 광세기와 상기 제2 주변광의 광세기를 이용하여 트랙킹 에러를 검출하는 단계를 포함하는 트랙킹 에러 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랙킹 에러를 검출하는 단계는
    상기 제1 주변광의 광세기 에러와 상기 제2 주변광의 광세기 에러의 합에 상기 제1 주변광의 광세기와 상기 제2 주변광의 광세기의 합을 나눈 값을 상기 트랙킹 에러로 검출하는 트랙킹 에러 검출 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 주변광의 광세기 에러는 2분할된 상기 제1 주변광의 광세기 차이이고,
    상기 제2 주변광의 광세기 에러는 2분할된 상기 제2 주변광의 광세기 차이인 트랙킹 에러 검출 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 주변트랙은 상기 현재 트랙의 일측에 배치되고,
    상기 제2 주변트랙은 상기 현재 트랙의 타측에 배치되는 트랙킹 에러 검출 방법.
  5. 광정보 기록매체의 제1 트랙에 의한 제1 주변광과 상기 광정보 기록매체의 제2 트랙에 의한 제2 주변광을 검출하는 단계; 및
    상기 제1 주변광의 광세기 에러와 상기 제2 주변광의 광세기 에러의 합에 상기 제1 주변광의 광세기와 상기 제2 주변광의 광세기의 합을 나눈 값을 트랙킹 에러로 검출하는 단계를 포함하는 트랙킹 에러 검출 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 트랙과 상기 제2 트랙 사이에는 하나의 트랙이 배치되는 트랙킹 에러 검출 방법.
  7. 복수의 트랙을 포함하는 광정보 기록매체로부터 광정보를 재생하는 광정보 재생장치에 있어서,
    재생할 데이터가 기록된 기록 영역을 포함하는 현재 트랙과 상기 현재 트랙에 인접하는 제1 주변트랙과 제2 주변트랙에 걸쳐서 기준광을 조사하는 광학계;
    상기 기준광에 의해 재생되는 재생광을 상기 기록 영역에서 재생되는 주 재생광, 상기 제1 주변트랙에 의한 제1 주변광 및 상기 제2 주변트랙에 의한 제2 주변광으로 분리하는 주변광 분리기;
    상기 주 재생광으로부터 상기 광정보를 검출하는 광정보 검출기;
    상기 제1 주변광을 검출하는 제1 광검출기;
    상기 제2 주변광을 검출하는 제2 광검출기; 및
    상기 제1 및 제2 광검출기에서 검출된 광세기 값들을 입력받아, 상기 제1 주변광의 광세기 에러와 상기 제2 주변광의 광세기 에러의 합에 상기 제1 주변광의 광세기와 상기 제2 주변광의 광세기의 합을 나눈 값을 트랙킹 에러로 검출하는 신호처리부를 포함하는 광정보 재생장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 주변광 분리기는 상기 주 재생광을 통과시키고, 상기 제1 및 제2 주변광을 반사시키는 광정보 재생장치.
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