KR20050085346A - 타원형 스폿 프로파일을 사용하여 기록형 광 기록매체에정보를 기록하는 장치 및 방법 - Google Patents

타원형 스폿 프로파일을 사용하여 기록형 광 기록매체에정보를 기록하는 장치 및 방법 Download PDF

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후베르트 씨. 에프. 마르텐스
에르빈 알. 마인더스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

더 높은 기록밀도와, 이에 따라 더 높은 데이터 용량을 얻기 위해, 본 발명에 따르면, 기록중에, 광 디스크의 반경방향에 해당하는 정보 기록 방향에 수직한 방향으로 광학수단(3, 4)의 개구율을 줄여, 정보 기록 방향에 수직한 방향, 즉 반경 방향에 비해, 정보 기록 방향, 즉 광 디스크에 대한 접선방향으로 더 짧은 축을 갖는 대략 타원형의 스폿 프로파일을 갖는 광 빔을 얻는 구성이 제안된다.

Description

타원형 스폿 프로파일을 사용하여 기록형 광 기록매체에 정보를 기록하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECORDING AN INFORMATION ON A RECORDABLE OPTICAL RECORD CARRIER USING OVAL SPOT PROFILE}
본 발명은, 정보매체 상에 광 빔을 조사하여 기록형 광 기록매체에 정보를 기록함으로써, 정보 기록 방향을 따라 상기 정보를 표시하는 마크들과 랜드들을 형성하는 기록장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이에 대응하는 기록방법과, 광 기록매체와, 상기 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
광 디스크의 총 데이터 용량은 반경방향 및 접선방향의 데이터 밀도로 결정된다. 반경방향의 밀도는 데이터 트랙 피치에 의해 좌우되고, 접선방향의 데이터 용량은 기록될 수 있는 최단 마크에 의해 좌우된다. 재기록형 상변화 디스크에 대해서는, 광 스폿 크기보다 짧은 길이를 갖는 마크를 얻기 위해, 다음 마크의 기록 중에 마크의 하강부(trailing edge)에서의 재결정화가 사용된다. 일반적으로, 마크의 절반부를 소거하여 초승달 형태의 마크로 된다. 최근에 소개된 블루레이 디스크(BD)에 대해서는, 12cm의 디스크의 1개의 기록층에 25Gbyte의 총 데이터 용량이 기록될 수 있다. 최단 길이는 150nm(d=1 코드)인 한편, 광 스폿은 300nm의 폭을 갖는다(광 스폿의 1/e 반경은 150nm이다).
RW(rewritable) 포맷 이외에, 기록형(1회 기록형) BD 포맷이 필요하다. 이와 같은 소위 BD-R 시스템은, 1 대 1 복사를 허용하기 위해, BD-RW 시스템의 높은 데이터 용량, 즉 25GB를 달성해야 한다. 기록형 매체에서는, 임계 온도를 초과할 때 마크 생성이 발생한다. 마크 형성은 정보층의 비가역적 변화에 해당하며, 재기록형 매체의 재결정화와 유사한 효과는 원리상 발생하지 않는다. 따라서, 기록형 매체에 기록된 마크들은 기본적으로 기록과정 중에 존재하였던 광학/열적 프로파일을 반영한다. 마크 길이를 줄이고, 이에 따라 접선방향의 밀도를 증가시키기 위해서는, 더 적은 레이저 파워를 사용하여 더 작은 마크를 기록한다. 그 결과, 이들 더 작은 마들의 변조도와, 이에 따른 신호대 잡음비가 마찬가지로 하강한다. 이것을 기록물질로서 상변화 물질에 기반을 둔 1회 기록형 매체에 대해서도 마찬가지로 설명할 수 있다. 적층된 비정질 물질이 재결정화하여 원 형태의 결정 마크들을 형성하게 된다. 후열(post heat)에 의한 마크 길이의 감소는 불가능하다.
US 5,673,246에는, 광 디스크의 반경방향으로의 대물렌즈의 개구율을 광 디스크 상의 트랙에 대한 접선방향으로의 개구율보다 작게 만드는 광 픽업장치가 개시되어 있다. 판독중에, 트랙에 대한 접선반향으로의 스폿 직경이 반경방향으로의 스폿 직경보다 작아진다. 따라서, 열화 MTF(Modulation TRansfer Function)을 방지할 수 있으며, 디스크에 기록된 데이터를 정확하게 판독할 수 있다.
결국, 본 발명의 목적은, 대응하는 재기록형 광 기록매체의 데이터 용량과 유사한 데이터 용량을 얻을 수 있도록 하는, 기록형 광 기록매체에 정보를 기록하는 기록장치와 이에 대응하는 기록방법을 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에 따르면,
- 광 빔을 발생하는 광원과,
- 상기 기록매체에 상기 광 빔을 조사하는 광학수단을 구비하고,
상기 광학수단은, 정보의 기록중에 정보 기록 방향과 수직한 방향으로 상기 광학수단의 개구율을 줄여, 정보 기록 방향에 수직한 방향에 비해, 이 정보 기록 방향으로 더 짧은 축을 갖는 대략 타원형의 스폿 프로파일을 갖는 광 빔을 얻는 수단을 구비한 기록장치에 의해 달성된다.
더구나, 상기한 목적은, 본 발명에 따르면, 청구항 7에 기재된 것과 같은 대응하는 기록방법에 의해 달성된다.
본 발명은 기록과정을 위해 비원형 스폿 프로파일을 이용한다는 착상에 기반을 두고 있다. 스폿 프로파일이 반경방향으로 길이가 길어지면, 기록층에 타원형의 열적 프로파일이 얻어져, 반경방향의 크기에 비해 접선방향으로 폭이 좁은 마크들의 기록됨으로써, 해상도를 증가시킨다. 이와 같은 타원형의 스폿 프로파일은, 본 발명에 따르면, 변경방향으로, 즉 정보가 디스크 상의 나선형 트랙들을 따라 기록되는 광 기록매체 상의 정보 기록방향에 수직한 방향으로 (유효) 개구율을 감소시켜 얻어진다.
제안된 스폿 변형은 고속 1회 기록 레코딩을 위해서도 유리하다. 높은 기록속도에서는, 열적 트랙간(in-track) 간섭이 피크 형성과정을 방해할 수도 있다. 열적 트랙간 간섭을 줄이기 위해, 제시된 변형을 사용하여 얻어지는 타원형 광 스폿이 이점에 기록된 피트들의 직접 가열을 덜 일으킨다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에 기재되어 있다. 접선방향으로, 즉 정보 기록방향으로 개구율을 증가시키는 것도 유리하지만, 렌즈 재설계가 필요하게 되므로, 실용상 구현하기가 더 곤란하다.
개구율의 제안된 감소를 달성하기 위한 서로 다른 방법들과 수단들을 규정하는 이와 다른 바람직한 실시예들이 청구항 3 내지 5에 기재되어 있다. 상기한 실시예에 따르면, 예를 들면, 레이저의 이방성 광강도의 빔 정형기와 적절한 배향을 필요로 하는 동공 충전도(pupil filling), 타원형 동공, 또는 광 경로에 위치한 마스크/다이아프램이 개구율을 줄이는데 사용될 수 있다.
더구나, 청구항 6에 기재된 것과 같이, 개구율의 감소를 위해 상기 전환수단을 전환하거나, 상기 전환 액정수단을 온 또는 오프로 전환하거나, 기록중에 상기 수단을 광 경로 내부에 배치시킨 후, 특히 스폿 변형이 필요하지 않는 판독 중이나 RW 기록 중에, 이 수단을 제거하는 적절한 제어수단이 설치된다.
정보 기록 방향에 수직한 방향과 비교할 때, 정보 기록 방향으로 더 짧은 축을 갖는 대략 타원형 프로파일을 갖는 마크들을 갖는 본 발명에 따른 광 기록매체가 청구항 8에 기재되어 있다. 더구나, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행되고 있을 때, 청구항 8에 기재된 방법의 단계들을 컴퓨터가 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 청구항 9에 기재되어 있다.
이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 더 상세히 설명한다:
도 1a 및 도 1b는 원형 스폿 프로파일을 갖는 재기록형 및 기록형 기록매체에 기록된 긴 마크와 짧은 마크를 나타낸 것이고,
도 2a 및 도 2b는 기록형 기록매체에 원형 및 타원형 스폿 프로파일을 사용하여 기록된 긴 마크와 짧은 마크를 나타낸 것이며,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 광 디스크를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 기록장치의 제 1 실시예를 나타낸 것이며,
도 5는 본 발명에 따라 사용된 다이아프램들의 서로 다른 실시예를 나타낸 것이고,
도 6은 본 발명에 따른 기록장치의 제 2 실시예를 나타낸 것이며,
도 7은 데이터의 판독을 위해 사용된 광 스폿 프로파일을 나타낸 것이고,
도 8은 데이터의 기록을 위해 사용된 광 스폿 프로파일을 나타낸 것이며,
도 9는 반경방향 및 접선방향으로의 타원형 스폿의 광강도 분포를 나타낸 것이다.
대응하는 재기록형 시스템의 데이터 용량과 유사한 1회 기록형 시스템의 데이터 용량을 얻기 위해, 짧은 런길이로 (접선방향 t로) 매우 좁은 마크들을 기록할 필요가 있는 한편, 재기록형 매체에서는, 짧은 마크들이 긴 마크들과 (반경방향 r로) 동일한 폭을 갖는다. 기록형 매체에서는, 최단 마크들이 그것의 길이와 동일한 폭을 갖는데, 즉 원형 형태를 갖는다. 따라서, 최단 마크들의 폭이 줄어들어, 판독중에 더 낮은 변조를 일으킨다. 이것을 재기록형(RW) 매체(도 1a)와 기록형(R) 매체(도 1b)에 고밀도로 기록된 길이가 긴 마크(8T)와 짧은 마크(2T)의 개략도를 나타낸 도 1에 예시하였다. 이때, 최단 마크들은 광 스폿 프로파일과 유사하거나 작다는 점에 주목하기 바란다. 이 결과, 판독중에, 기록형 매체에서 최단 마크들의 광학 변조도가 없어진다.
이와 같은 문제점은, 23G의 밀도에서 BD-RW 및 BD-R에 대한 2T 마크들의 해상도(=2Tpp/8Tpp)를 비교함으로써 마찬가지로 예시될 수 있다. BD-RW 사양에 따르면, 2T 해상도가 10%보다 커야만 하는데, 실제로 이것이 충족된다. 그러나, 현재까지 가장 우수한 BD-R 매체에서도, 23GB에서의 해상도는 최대 5%이다. 이와 같은 열악한 해상도는 지터를 상당히 열화시킨다. 본 발명은, 높은 변조도가 유지되도록, 작지만 폭이 넓은, 즉 높은 접선방향의 밀도를 갖는 마크들을 기록하기 위한 구성을 제공한다.
도 2는 기록형 매체 상에 기록된 긴 마크(8T)와 짧은 마크(2T)의 개략도이다. 도 2a에 도시된 마크들은 우측에 나타낸 원형 스폿을 사용하여 기록된 것인 반면에, 도 2b에 도시된 마크들은 우측에 나타낸 타원형 스폿을 사용하여 기록된 것으로, 상기 타원형 스폿은 반경방향 r의 축에 비해 접선방향 t로 더 짧은 축을 갖는다. 볼 수 있는 것과 같이, 도 2b에 도시된 마크들은, 반경방향의 크기와 비교할 때, 그리고 도 2a에 도시된 마크들과 비교할 때, 접선방향 t로 폭이 좁다. 따라서, 해상도의 원하는 증가를 달성할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 기록형 광 디스크를 평면도(도 3a) 및 단면도(도 3b)로 나타낸 것이다. 디스크(2)는 정보가 디스크(2) 상에 기록되는 방향을 표시하는 다수의 안내 그루브들(13)을 구비하는데, 즉 상기 나선형 그루브들(13)을 따라 정보가 기록된다. 도 3에는 접선방향 t와 반경방향 r이 더 표시되어 있다.
도 3b는 일반적으로 기판층(2a), 기록층 또는 기록 적층체(2b)와 커버층(2c)을 구비한 디스크(2)의 서로 다른 층들을 단면도로 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 기록장치의 제 1 실시예는 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 기록 또는 판독 중에, 디스크(2)가 회전수단(1)에 의해 회전한다. 광원, 특히 레이저 다이오드(8)에 의해 발생된 광 빔이, 시준렌즈(7), 편광 빔 스플리터(6), 1/4 파장판(5)과 다이아프램(4)을 통과한 후에, 대물렌즈(3)에 의해 디스크 상에 초점이 맞추어진다. 판독중에, 편광 빔 스플리터(6)가 디스크(2)에서 반사된 빛을 렌즈(9)를 거쳐 광검출기 어레이(10)에 반사시켜, 반사광을 분석한다. 이와 같은 기록장치의 전반적인 기능은 널리 알려져 있으므로, 본 발명에서는 더 이상 설명하지 않는다. 개구의 형태의 전환은, 기계적으로 또는 전자적으로, 특히 전자흡수(electro-absoptive) 재료 또는 기타 수단을 사용하여 행해질 수 있다. 이것을 대응하는 제어수단(15)으로 표시한다.
도 5는 도 4에 도시된 기록장치에서 사용된 다이아프램의 다양한 실시예들을 나타낸 것이다. 도 5에는 데이터를 판독하는데 사용된 원형 다이아프램(4a)이 도시되어 있다. 도 5에는, 기본적으로 원형 형태를 갖지만, 2개의 평행한 직선 측면들, 즉 원형 단편들이 절결된 측면들을 갖는 다이아프램(4b)이 도시되어 있다. 또한, 도 5에는 타원형 형상을 갖는 다이아프램(4c)의 다른 실시예들이 도시되어 있다. 다이아프램 4b 및 4c는 데이터를 기록하는 동안 사용된다. 따라서, 다이아프램 4b, 4c의 반경 방향의 폭이 접선방향의 폭 y의 분율인, 특히 0.7y<x<y인 비원형 개구를 사용하여 반경방향의 개구율의 감소가 얻어진다.
도 6은 본 발명에 따른 기록장치의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다. 여기에서는, 시준렌즈(7)와 PBS(6) 사이의 광경로에 전환가능한 빔 정형기(14)가 설치된다. 본 실시예에서는, 고유의 타원형 레이저 출력과 조합된, 타원형 빔을 다소 둥글게 할 수 있는 전환가능한 빔 정형기(14)가 사용된다. 기록의 경우에, 빔 정형기(14)가 적절한 제어수단(16)에 의해 예를 들면 전자적으로 또는 기계적으로 (부분적으로) 사용이 불가능하게 될 수 있는데, 이것은 접선방향의 주변부 강도(rim-intensity)에 대해 더 낮은 반경방향의 주변부 강도를 발생하며, 이것은 감소된 반경방향의 개구율과 동등한 의미를 갖는다.
디스크(2)를 조사하는데 사용된 레이저 다이오드(8)는 보통 균일한 광강도 분포를 가지 않고, 가우시언 분포를 갖는다. 따라서, 대물렌즈(3)의 주변부의 광강도는 보통 대물렌즈(3)의 중앙의 광강도보다 낮다. 이 중앙 부분에 대한 상대적인 주변부 강도의 크기는 "동공 충전도"로 표시되는데, 즉 얼마나 많은 양의 빛이 렌즈(3)의 개구를 채우는지를 표시한다. 따라서, 높은 주변부 강도는 높은 충전도를 의미한다. 더구나, 일반적인 반도체 레이저는 수직 방향으로 서로 다른 폭의 가우시언 분포를 갖는다. 원형 개구에서 거의 같은 주변부 강도를 얻기 위해, 소위 빔 정형기가 사용된다.
랜드 영역 L에 의해 다른 한 개의 그루브 G로부터 떨어진 그루브 G(13)에서, 본 발명에 따른 기록방법에 의해 얻어진 초점이 맞추어진 스폿 프로파일과 마크들/피트들을 도 7에 나타내었다. 정보 기록 방향 t(=접선방향)를 따라 기록하는 동안, 원형 광 스폿 프로파일(11a)이 사용된다. 또한, 타원형 프로파일을 갖는 기록된 마크들(12)이 도시되어 있다.
도 8은 데이터의 기록을 위해 사용된 광학 스폿 프로파일(11b)을 나타낸 것이다. 알 수 있는 것과 같이, 타원형 스폿 프로파일(11b)을 사용하여 타원형 마크들(12)이 생성된다. 기록을 위해 사용되고 반도체 레이저(8)에 의해 발생된 이와 같은 타원형 스폿(11b)을 도 9에 나타내었다. 도면에서 알 수 있는 것과 같이, 반경방향 및 접선방향으로 광 강도가 가우시언 분포를 나타낸다.
본 발명은, 특히 기록형 광 기록매체에 기록할 때 높은 데이터 용량을 얻을 수 있는 구성을 제공한다. 본 발명에 따르면, 기록중에 광 기록매체에 광 빔을 향하게 하는 광학수단의 개구율이 줄어들어, 기록중에 대략 타원형의 스폿 프로파일을 갖는, 특히 반경방향의 폭과 비교할 때 접선방향으로 더 작은 폭을 갖는 광 빔을 얻게 된다.

Claims (9)

  1. 정보매체 상에 광 빔을 조사하여 기록형 광 기록매체에 정보를 기록함으로써, 정보 기록 방향을 따라 상기 정보를 표시하는 마크들과 랜드들을 형성하는 기록장치에 있어서,
    광 빔을 발생하는 광원과,
    상기 기록매체에 상기 광 빔을 조사하는 광학수단을 구비하고,
    상기 광학수단은, 정보의 기록중에 정보 기록 방향과 수직한 방향으로 상기 광학수단의 개구율을 줄여, 정보 기록 방향에 수직한 방향에 비해, 이 정보 기록 방향으로 더 짧은 축을 갖는 대략 타원형의 스폿 프로파일을 갖는 광 빔을 얻는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기록장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광학수단은, 정보의 기록중에 정보 기록 방향으로 상기 광학수단의 개구율을 증가시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 기록장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    개구율을 줄이는 상기 수단은, 기록 중에 광원으로부터 상기 기록매체로의 광 경로에, 전환가능한 비원형, 특히 타원형의 개구를 구비한 것을 특징으로 하는 기록장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 개구의 단축은 장축보다 0.7 내지 0.99배 짧은 것을 특징으로 하는 기록장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    개구율을 줄이는 상기 수단은, 정보 기록 방향에 수직한 방향으로 광 빔의 줄어든 주변부 강도를 얻기 위해, 기록중에 광원으로부터 상기 기록매체로의 광 경로에 전환가능한 빔 정형기를 구비한 것을 특징으로 하는 기록장치.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    기록중에 상기 전환가능한 수단을 광 경로에 배치하여, 상기 전환가능한 수단을 온 및 오프로 전환함으로써, 상기 전환가능한 수단을 제어하는 제어수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 기록장치.
  7. 정보매체 상에 광학수단을 거쳐 광 빔을 조사하여 기록형 광 기록매체에 정보를 기록함으로써, 정보 기록 방향을 따라 정보를 표시하는 마크들과 랜드들을 형성하는 기록방법에 있어서,
    정보의 기록중에 정보 기록 방향과 수직한 방향으로 상기 광학수단의 개구율을 줄여, 정보 기록 방향에 수직한 방향에 비해, 이 정보 기록 방향으로 더 짧은 축을 갖는 대략 타원형의 스폿 프로파일을 갖는 광 빔을 얻는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  8. 광학수단을 거쳐 정보매체에 광 빔을 조사하여 정보를 표시하는 마크들과 랜드들을 형성함으로써 기록된 정보를 가지며, 상기 마크들이, 정보 기록 방향에 수직한 방향에 비해, 이 정보 기록 방향으로 더 짧은 축을 갖는 대략 타원형의 스폿 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 광 기록매체.
  9. 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때, 청구항 8에 기재된 방법의 단계들을 컴퓨터가 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
KR1020057010086A 2002-12-06 2003-12-01 타원형 스폿 프로파일을 사용하여 기록형 광 기록매체에정보를 기록하는 장치 및 방법 KR20050085346A (ko)

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