KR20060047439A

KR20060047439A - 발광 디바이스 및 정보 처리 장치

Info

Publication number: KR20060047439A
Application number: KR1020050033681A
Authority: KR
Inventors: 유이치 다카하시; 카즈오 모모
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-05-18
Also published as: CN1707654A; CN100394495C; TWI383390B; US20050243432A1; US7230888B2; TW200606908A

Abstract

본 발명에 따른 발광 디바이스는, 제 1 파장을 갖는 광을 방출하기 위한 제 1 광원; 및 제 1 파장과 상이한 제 2 파장을 갖는 광을 방출하기 위한 제 2 광원을 포함하며, 제 1 광원 및 제 2 광원은 동일한 하우징에 배치되고, θh1 > θh2의 관계가 만족되며, 여기서 θh1은 제 1 광원으로부터 수평 방향으로 방출된 광의 방사각(반치전폭(full-width-half-maxium))을 나타내고, θh2는 제 2 광원으로부터 수평 방향으로 방출된 광의 방사각(반치전폭)을 나타낸다.

발광 디바이스, 정보 처리 장치, 제 1 광원, 제 2 광원, 방사각

Description

발광 디바이스 및 정보 처리 장치{Light emitting device and information processing apparatus}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정보 처리 장치의 상관된 부분들을 도시한 도면.

도 2는 동일한 광원의 구성을 설명하기 위한 광원들의 확대도.

도 3은 동일한 광원으로부터 방출된 광의 수평 방향을 따르는 파 필드 패턴(far field pattern)을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 처리 장치의 상관된 부분들을 나타낸 도면.

도 5는 종래의 정보 처리 장치의 상관된 부분들을 도시한 도면.

본 발명은 발광 디바이스 및 정보의 광 기록/재생을 위한 정보 처리 장치에 관한 것이다.

상이한 정보 기록 밀도를 갖는 복수의 기록 매체들에 대해 단일의 정보 기록/재생 장치가 사용될 때, 일반적으로, 복수의 광원들을 갖는 정보 처리 장치들 이 사용된다. 예를 들어, 상이한 포맷들을 갖는, 디지털 비디오 디스크(이하 본원에서 "DVD"라 한다) 및 콤팩트 디스크(이하 본원에서 "CD"라 한다)와 같은, 기록 매체들에 대해, 상이한 파장들의 두 광원을 갖는 단일 장치를 이용하는 정보 기록/재생을 위한 기술이 개발되었고 실용적으로 사용되었다.

발광 디바이스들은 복수의 광원들을 갖는 많은 실용적인 장치들에서 사용된다. 통상적으로, 그러한 발광 디바이스는 단일 광원에 적합한 하우징을 갖는다. 따라서, 복수의 발광 디바이스들은 복수의 광원들을 필요로 하게 된다.

최근, 일본 특허출원 공개공보 제 2002-190133 호에는, 상이한 파장들을 갖는 광을 발하는 두 광원들에 적합한 단일 하우징을 갖는 발광 디바이스를 포함하는 장치(이하 본원에서 "2 파장 광원 장치"라 한다)가 개시되어 있다. 상기 발광 디바이스에 따르면, 상기 장치의 구조가 간단하게 될 수 있거나, 부품 및 조립 조절 단계를 감소시켜 장치의 제조 비용이 감소될 수 있거나, 장치의 신뢰성이 높아질 수 있다.

도 5는 2 파장 광원 장치를 갖는 장치의 구조예를 도시한다. 도 5에서, (51a)는 파장 λ1을 갖는 광을 방출하는 제 1 광원을 표시하고, (51b)는 파장 λ2를 갖는 광을 방출하는 제 2 광원을 표시한다. 상기 광원(51a 및 51b)은 2 파장 광원 디바이스(51) 내에 배치된다.

상기 광원(51a)으로부터 발산되는 광(2)은 빔 스플릿터(4)에 의해 반사되고, 시준 렌즈(5)에 의해 실질적으로 시준된 광으로 변환된다. 상기 실질적으로 시준된 광은 대물 렌즈(6)에 의해 제 1 기록 매체(7)로 집속된다.

상기 제 1 기록 매체(7)로부터 반사된 광은 반대 경로를 통해 상기 빔 스플릿터(4)에 도달한다. 상기 광의 일부는 상기 빔 스플릿터(4)를 통해 전달되고 검출 렌즈(9)를 통해 광 검출기(10)로 입사한다. 포커싱 신호, 트랙킹 신호 및 RF 신호와 같은 다양한 신호들이, 상기 광 검출기(10)로 입사하는 광에 기초하여 검출될 수 있다.

여기서, 광 검출기(10) 및/또는 다양한 신호들의 검출 시스템의 구조는 이미 공지되었기 때문에, 본원에서 본 발명에 필수적은 아니다. 따라서, 그에 대한 설명은 생략한다.

제 2 광원(51b)으로부터 방출된 광(3)은 또한 제 1 광원(51a)으로부터 방출되고 제 2 기록 매체(8)에 집속되는 광(2)과 동일한 경로를 통해 대물 렌즈(6)에 도달한다. 제 1 기록 매체(7) 및 제 2 기록 매체(8)가 상이한 두께의 기판들을 가지기 때문에, 대물 렌즈(6)는 임의의 구면 수차(spherical aberration)가 기판들의 각각의 두께에 대해 보정되는 구조를 갖는다.

여기서, 대물 렌즈(6)의 구조 및/또는 구면 수차를 보정하는 방법은 이미 공지되어 있으므로, 이는 본 발명에 필수적인 것이 아니다. 따라서, 상세한 기술은 생략된다.

제 2 기록 매체(8)로부터 반사된 광은 반대 경로를 통해 빔 스플리터(4)에 도달한다. 광의 일부는 빔 스플리터(4)를 통해 전송되고 검출 렌즈(9)를 통해 광검출기(10)로 들어간다. 광 검출기(10)로 들어가는 광에 기초하여, 포커싱 신호, 추적 신호 및 RF 신호와 같은 다양한 신호들이 검출될 수 있다.

다시, 다양한 신호들에 대한 광 검출기(10)의 구조 및/또는 검출 시스템은 이미 공지되어 있으므로, 이는 본 발명에 필수적인 것이 아니다. 따라서, 상세한 기술은 생략된다.

최근, CD 및 DVD와 같은 기록 매체상에 정보를 고속으로 기록하는 필요성이 증가되었다. 이들 필요성을 수용하기 위하여, 광을 대물 렌즈에 출력하는 것이 필요하며, 상기 광은 고속 기록을 수행하기에 충분히 높은 전력을 가진다.

높은 전력 출력을 가진 반도체 레이저로부터 방출된 광의 방사각(반치전폭(full-width-half-maxium))은 수평 방향에서 7 내지 10도이고 수직 방향에서 16 내지 23도이며, 상기 반도체 레이저는 CD 기록용 광원 또는 DVD 기록용 광원으로서 현재 사용되고 있다. 따라서, CD 기록용 광원 및 DVD 기록용 광원은 실질적으로 동일한 방출 특성들을 갖는다.

대물 렌즈의 개구수(이후, "NA"라 칭함) 및 광원으로부터 방출된 광의 방사각은 동일하다고 가정한다. 이 경우, 광학 배율 fc/fo가 작을수록 광 효율성이 높아진다. 여기에서, fc는 시준 렌즈의 포커싱 거리를 나타내고, fo는 대물 렌즈의 포커싱 거리를 나타낸다. 이것은 반도체 레이저로부터의 광을 대물 렌즈로 효율적으로 도입할 수 있게 한다.

이러한 이유로, 더 작은 fc/fo는 고속 기록에 대응하는 장치를 실현하기에 더 유리하며, 이러한 장치는 대물 렌즈가 높은 전력을 갖는 광을 출력할 것을 요구한다.

그러나, fc/fo를 훨씬 더 작게 만드는 것은, 포커싱 스폿의 직경을 더 크게 만들고, 기록 매체로부터의 반사광의 신호 품질을 열화시키면, 충분한 장치 성능을 얻지 못하는 것과 같은 일부 악영향을 야기하는 림 세기(rim strength)를 감소시킨다.

이러한 이유로, fc/fo=4 - 5는 CD 기록용 공통 반도체 레이저가 사용될 때 최적의 광학 배율 범위로서 채택된다.

DVD 기록/재생에서, 단위 면적당 정보의 기록 밀도는 CD용보다 더 높다. 따라서, 포커싱 스폿은 CD용보다 더 좁게 되어야 한다. 이러한 이유로, 반도체 광원의 파장은 CD용 광원보다 더 짧게 되고(CD: 실질적으로 0.78㎛, DVD: 실질적으로 0.60 내지 0.67㎛), 대물 렌즈의 NA는 더 크게 된다(CD: 실질적으로 0.45 내지 0.53, DVD: 실질적으로 0.60 내지 0.67). 또한 림 세기는 CD 기록용 광학 시스템보다 더 높아야 한다. 따라서, DVD용 fc/fo는 CD용 fc/fo보다 더 높고, fc/fo=6 - 7은 현행 DVD 기록용 공통 반도체 레이저가 사용될 때 최적이다.

그러나, 광원(10a)으로부터 대물 렌즈(6)까지의 광학 시스템과 광원(10b)으로부터 대물 렌즈(6)까지의 광학 시스템이 동일하기 때문에, 광학 배율 fc/fo는 실질적으로 동일하고(정확히, 각각의 파장에 대한 굴절률의 차이들로 인해, 각각의 파장에 대한 렌즈의 포커싱 거리는 약간 다름), 따라서 각각은 최적의 fc/fo를 얻을 수 없다. 따라서, DVD 기록용 광학 시스템 및 CD 기록용 광학 시스템과 같이 최적의 fc/fo가 상이할 때, DVD용 포커싱 스폿의 집속 성능으로 유발된 CD 고속 기록 성능 및 기록/재생 성능이 양립할 수 없다는 문제가 생긴다.

특히, 복수의 광원이 동일한 하우징 내에 배치된 발광 디바이스를 사용하고, DVD 리코딩을 위한 광학 시스템 및 CD 리코딩을 위한 광학 시스템에 사용되는 것들과 같은 상이한 최적의 광학 배율들(f_c/f_o)을 가지는 광학 시스템들이 동일한 광학 시스템들로 구성될 때, 종래의 기술은 각각의 광학 시스템에 대한 최적의 f_c/f_o를 얻을 수 없다. 따라서, 광학 배율이 DVD 리코딩을 위한 광학 시스템에 대하여 최적의 f_c/f_o에 가까운 값으로 만들어질 때, CD의 광원으로부터의 효율은 낮아지고, 고속 리코딩 성능은 얻어질 수 없다. 반면에, 광학 배율이 CD 리코딩을 위한 광학 시스템에 대하여 최적의 f_c/f_o에 가까운 값으로 만들어질 때, DVD 드롭들을 위하여 광원으로부터의 대물 렌즈 상으로 입사된 광의 림 세기, DVD 드롭들의 포커싱 스폿의 포커싱 성능 및 이에 의해 원하는 DVD 기록 재생 성능은 얻어질 수 없다.

본 발명은 종래의 문제들을 해결한다. 상이한 파장들의 복수의 광원들을 사용하여, 복수의 상이한 종류들의 명세들과 함께 기록 매체에 대한 기록 재생 성능을 향상시키는 것이 의도된다.

따라서, 여기에 기술된 발명은 동일한 하우징내에 배치된 복수의 광원들을 가지고, 비교적 큰 최적 광학 배율을 가지는 광학 시스템에 사용되는 광원으로부터의 광의 수평 방향을 따르는 방사각보다 좁은, 비교적 작은 최적 광학 배율을 가지는 광학 시스템에 사용되는 광원으로부터의 광의 수평 방향을 따르는 방사각을 만드는 특징을 가지는 발광 디바이스를 사용하여, 기록 매체의 기록/재생 성능을 복수의 상이한 종류들의 요건들에 만족시키는 발광 디바이스를 제공하는 것의 장점들을 가능하게 한다.

첨부된 도면들을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽고 이해하면, 본 발명의 이들 및 다른 장점들은 당업자들에게 명백해질 것이다.

양호한 실시예의 상세한 설명

동일한 하우징 내에 배치된 발광 디바이스를 사용하는 광학계에서, 호환성이 있는, 상이한 최적 광학 배율들을 가진 정보 처리 장치의 성능을 만드는 목적은 종래의 장치에서와 동일한 광학 특징으로 실현된다.

이하, 본 발명의 일 실시예가 도면을 참조하여 설명된다. 동일 부호는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 등가 부분을 가리킨다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정보 처리 장치의 관련 부분의 도면이다. 광원(1a, 1b)은 광원 장치(1) 내에서 2개의 파장을 제공하기 위해 배치된다. 동작에 있어서 광원(1a, 1b)으로부터 방출된 광은 기록 매체(7, 8)에 의해 반사되고, 종래의 예에서와 동일한 방식으로 광 검출기(10)로 들어가므로, 그의 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 광원 장치(1) 내에서 2개의 파장을 제공하기 위한 광원(1a, 1b)의 관련 부분들의 확대도이다. 광원들(1a, 1b)은 반도체 레이저들이고 전류가 광원(1a)에 대해 p-형 전극(21a)으로부터 n-형 전극(22a)에 인가되면, 캐리어(전자/홀)는 활성층(25a) 내에서 다시 결합되고 활성층(25a)의 재료 특성에 고유한 밴드 갭 에너지에 대응하는 파장의 광이 발생된다. 이것으로, 광은 광 안내층들 사이에서 반복적으로 반사하므로 활성층(25a)내에 광을 감금하고, 광 방출점(23a)으로부터 레이저 광이 방출된다. 유사한 방식으로, 전류가 광원(2b)에 대해 p-형 전극(21b)으로부터 n-형 전극(22b)에 인가되면, 광 방출점(23b)으로부터 레이저 광이 방출된다. 이것의 상세한 설명은 반도체 레이저의 동작 원리가 기본 구성요소가 아니고 이미 공중에 잘 알려져 있기 때문에 생략된다.

광 방출점(23a)로부터 방출된 방출 광(24a)의 수평 방향에 따른 파 필드(far field) 패턴 및 광 방출점(23b)으로부터 방출된 방출된 광(24b)의 수평 방향에 따른 파 필드 패턴의 예가 도 3에 도시된다. 도 3에서, 수평축은 각도이고 수직축은 정규화된 광 세기이다. 반도체 레이저로부터 방출된 광의 방사각이 통상적으로 반치전폭에 의해 정의되기 때문에, 이하에 기술되는 방출된 광의 방사각은 반치전폭이다. 광 방출점(23a)으로부터 방출된 방출된 광(24a)의 수평 방향에 따른 방사각(θh1)(반치전폭)과 광 방출점(23b)으로부터 방출된 방출된 광(24b)의 수평 방향에 따른 방사각(θh2)(반치전폭) 사이의 관계는 도 3에 도시된 것과 같이 θh1>θh2이다. 도 3에 있어서, θh1>θh2의 관계가 용이하게 보여질 수 있도록 하기 위해, 방출된 광(24a)과 방출된 광(24b)의 파 필드 패턴의 세기 분포 중심은 일치되도록 도 시되었다. 실제로, 방출된 광(24a)과 방출된 광(24b)의 파 필드 패턴들이 동일한 관측점으로부터 관찰될 경우, 광 방출점(23a)과 광 방출점(23b) 사이의 갭 때문에, 수평 방향에 따른 파 필드 패턴의 세기 분포 중심들이 일치되지 않는 몇몇 경우가 있다. 반도체 레이저의 수평 방향에 따른 방사각의 제어 방법은 예를 들면 활성층 내에 광을 감금하기 위해 활성층의 조성 및 광 안내층의 측방향(수평 방향)에 따른 굴절률 분포를 조절함으로써 달성된다. 예를 들면, 조성과 관련하여, 0.78㎛ 밴드 고출력 반도체 레이저에 있어서, AlGaAs와 같은 재료들이 활성층에 광 안내층을 형성하기 위해 사용되고 AL 조성 비로 활성층의 광밀도를 조절한다. 측방향(수평 방향)의 굴절률 분포에 관해, 광안내 층은 에칭에 의해 형성된 리지의 폭 및 리지의 양 측면 상의 광흡수 주입층(또는 저굴절률 인덱스층) 경계와 활성층 경계 사이의 거리를 조절함으로써 제어된다. 광 방출점으로부터 방출된 광이 회절로 인해 발산(확산)함으로써 전파되기 때문에, 광 방출점에서의 광밀도는 높고(광 방출점에서의 근시야 패턴이 협소해진다), 파 필드 패턴에서의 방사각은 넓어진다. 이와 같은 반도체 레이저의 설계 제조 기술을 사용함으로써 수평 방향을 따라 방사각을 제어할 수 있게 된다.

다음에, θh1>θh2의 관계를 만족시킴으로써 야기되는 효과가 설명될 것이다.

여기서, 광원(1a)은 DVD 기록을 위한 광원이고 광원(1b)은 CD 기록을 위한 광원이라고 가정한다.

또, 표 1에 도시된 다음과 같은 특정 값들은 θh1, θh2, θv1, θv2, fo, fc, NA1 및 NA2로서 사용되고, 여기서 θh1은 광원(1a)으로부터 수평 방향으로 방출된 광(24a)의 방사각(반치전폭)을 나타내고, θh2는 광원(1b)으로부터 수평 방향으로 방출된 광(24b)의 방사각(반치전폭)을 나타내고, θv1은 광원(1a)으로부터 수직 방향으로 방출된 광(24a)의 방사각(반치전폭)을 나타내고, θv2는 광원(1b)으로부터 수직 방향으로 방출된 광(24b)의 방사각(반치전폭)을 나타내고, fo는 대물 렌즈(6)의 포커싱 거리를 나타내고, fc는 시준 렌즈(5)의 포커싱 거리를 나타내고, NA1은 DVD를 위한 광(11)에 대한 대물 렌즈(6)의 수치 개구를 나타내고, NA2는 CD를 위한 광(12)에 대해 시준 렌즈(5)의 수치 개구를 나타내는 것으로 가정된다.

또한, 수평 및 수직 방향들에서 광원(1a, 1b)으로부터 방출된 광(24a, 24b)에 대한 각각의 파 필드 패턴들이 이상 정상 분포(즉, 가우시안 분포)를 따르고, 광원들(1a, 1b)로부터 대물 렌즈(6)로의 광학 부품들의 반사 및/또는 전달로 인한 광 손실은 없는 것으로 가정된다.

조건 0은 θh1=θh2=9

인 경우를 나타낸다. 표 1에 도시된 광학 패러미터들에 있어서, η1은 광원(1a)으로부터 대물 렌즈(6)에 입사하는 광의 효율을 나타내고, η2는 광원(1b)으로부터 대물 렌즈(6)에 입사하는 광의 효율을 나타낸다. η1 및 η2는 가우시안 분포 함수를 적분함으로써 계산된다. 즉, η1=0.42이고 η2=0.28이다. P1=P2=200mW인 경우에, Po1=84mW이고 Po2=56mW이며, 여기서 P1은 광원(1a)의 최대 정격 출력을 나타내고, P2는 광원(1b)의 최대 정격 출력을 나타내고, Po1은 광원(1a)이 그 최대 출력 전력으로 광을 방출할 때 광원(1a)으로부터 대물 렌즈(6)로 출력되는 광을 나타내고, Po2은 광원(1b)이 그 최대 출력 전력으로 광을 방출할 때 광원(1b)으로부터 대물 렌즈(6)로 출력되는 광을 나타낸다.

조건 1은 θh1>θh2, θh2=8

인 경우를 나타낸다. 이 경우, η2는 0.30으로 된다. 광원(1b)으로부터 대물 렌즈(6)으로 입사하는 광의 효율이 조건 0에 비해 증가되는 것이 이해된다. 그 결과, Po2는 60mW로 된다. 따라서, 출력은 조건 0에 비해 4mW만큼 증가된다. 이 경우, θh1/θh2는 약 1.1이다.

조건 2는 θh2=7

인 경우를 나타낸다. 이 경우, η2는 0.33으로 된다. 광원(1b)으로부터 대물 렌즈(6)로 입사하는 광의 효율이 조건 0에 비해 더욱 증가되는 것이 이해된다. 그 결과, Po2는 66mW로 된다. 따라서, 출력은 조건 0에 비해 10mW만큼 증가된다. 이 경우, θh1/θh2는 약 1.3이다.

상기한 것과 같은 반도체 레이저를 위한 설계 제조 기술들을 이용하여 θh1/θh2를 제어하는 것이 가능하다. 다양한 특징들이 반도체 레이저가 장치에 사용될 때 반도체 레이저를 위해 필요로 된다. 다양한 특징들은 예를 들면 최대 출력 정격, 동작 전류, 동작 전압, 방출 효율, 수평 방향/수직 방향에서의 광의 방사각, 온도 특성, 수명을 포함할 수 있다. 이들 특징들은 반도체 레이저의 구조에 의해 제어된다. 일반적으로, 하나의 특징이 반도체 레이저의 구조를 변경함으로써 변경되면, 다른 특징들도 변경된다. 일반적으로, 이들 특징들의 전체 균형이 잘 결정되는 구조를 가진 반도체 레이저가 DVD/CD 기록을 위한 반도체 레이저로서 실용적으로 사용된다. 그 결과, DVD 기록을 위해 일반적으로 사용되는 반도체 레이저로부터 방출되는 광의 방사각(반치전폭)은 DC 기록을 위해 일반적으로 사용되는 반도체 레이저로부터 방출된 광의 방사각(반치전폭)과 실질적으로 동일하다.

본 발명의 효과가 더 크게 얻어지면 질 수록, θh1/θh2는 더욱 더 커진다. 그러나, 일반적으로 사용되는 것보다 더 큰 값으로 θh1를 설정하거나 일반적으로 사용되는 것보다 더 작은 값으로 θh2를 설정하면 일반적으로 사용되는 반도체 레이저의 구조가 변경된다. 그 결과, 이와 같은 설정들로 반도체 레이저의 전체 특징을 열화시킬 위험이 있을 수 있다. 이와 같은 위험은 θh1/θh2의 값이 증가할 수록 증가할 수 있다.

θh1/θh2이 상기 조건 1에서 약 1.1인 경우에, 증가하는 Po2의 효과가 그렇게 중요하지 않을지라도, 반도체 레이저의 전체 특성들을 열화시킬 위험은 상대적으로 낮을 수 있다. 이것은 반도체 레이저를 실시할 가능성이 상대적으로 높을 수 있다는 것을 의미한다.

θh1/θh2이 상기 조건 2에서 약 1.3인 경우에, 증가하는 Po2의 효과가 그렇게 중요할지라도, 반도체 레이저의 전체 특성들을 열화시킬 위험은 조건 1에서의 것보다 더 높을 수 있다. 그러므로, 반도체 레이저의 전체 특성들을 열화시킬 위험의 관점에서 실제 장치에 필요한 Po2의 값에 의존하여 적절한 값으로 θh1/θh2의 값을 설정하기 위해 본 발명을 이용하는 것이 바람직하다.

고속 기록이 CD 기록 정보의 기록을 위해 행해질 때 기록 매체가 광에 의해 방사될 때의 열을 이용함으로써, 고속으로 기록 매체를 회전시키는 것이 보통이다. 그러나, 이 경우, 시간 단위 당 기록 매체에 방사되는 광전력이 감소하기 때문에, 대물 렌즈로부터부터의 높은 광 전력이 방출될 필요가 있다. 이 때문에, 그 예가 위에 나타낸 것과 같이, 대물 렌즈로부터의 광전력을 높게 만드는 것은 정보를 고속으로 기록할 수 있는 효과가 있다.

부가하면, DVD에 대한 광원의 최대 출력 속도 P1 및 CD에 대한 광원에 대한 최대 출력 속도 P2는 상기에서 처럼 P2 > P1, θ1h>θ2h이고, CD를 위한 고속 기록 성능은 개선될 것로 예측된다. 광원으로서 반도체 레이저를 사용할 때, 최대 출력 속도를 향상시키기 위한 여러 방법들이 존재한다. 예컨대, 광 방출 종단 표면으로 흡수되지 않는 광에 대해, 종단 표면 주위의 Zn과 같은 재료들을 확산, 반도체 레이저 공진기의 길이를 확장 및 활성 계층 내의 낮은 광 흡수를 구비한 실제 굴절률 구조를 갖는 도파관을 이용하는 것을 포함하는 그와 같은 기술들은 이미 공지되어 있다.

장치에서 실현되는 고속 기록 성능의 관점에서, 즉 광원(1a)을 이용한 정보의 고속 기록 성능 및 광원(1b)을 이용한 정보의 고속 기록 성능에서, 고속 기록 성능의 각각을 실현하기 위해, Po2>Po1 경우에서 θ1h>θ2h 및 Po1>Po2 경우에서 θ2h>θ1h을 가정하는 대물 렌즈로부터 방출되는데 필요한 광원(1a)으로부터의 광 전력(Po1)과 광원(1b)으로부터의 광 전력(Po2)을 비교하고, 광원의 최대 출력 속도를 강제적으로 증가시키지 않을 때, 비교가능한 양 광원들을 이용하는 정보의 고속 기록 성능을 만드는 효과가 존재한다. 이것은 광원의 가격 감소와 동일하고, 다른 파장들을 갖는 복수의 광원들을 포함하는 발광 디바이스를 더 저렴하게 하고 또한 발광 디바이스에 적용하는 정보 처리 장치를 더 저렴하게 할 수 있다.

정보 기록-재생 장치에 대해 사용된 반도체 레이저의 경우에서, 파장이 더 짧아질수록, 실시 시간은 더 새로워 지기 때문에, 수평 방향에 따른 방사각과 같은 속성들의 선택 폭은 통상적으로 좁아진다. 따라서, CD-DVD 기록 이중 목적 장치들과 같은 기록 매체의 그와 같은 복수의 포맷들의 기록 정보에 대한 장치에서, 긴 파장을 갖는 광원을 사용한 광 시스템이 대물 렌즈로부터 방출된 더 큰 광 전력을 위해 요청될 때, 통상적으로 긴 파장을 갖는 광원들은 통상적으로 수평 방향에 따라 방사각의 더 넓은 설계의 자유를 가진다. 따라서, 긴 파장을 갖는 광원들의 수평 방향에 따른 방사각보다 더 좁은 긴 파장을 갖는 광원들의 수평 방향을 갖는 광원들의 수평 방향에 따라 방사각을 설정함으로써, 비교적 쉽게 실현될 수 있다. 또한, 이것은 광원의 가격 감소에 기여할 수 있다.

본 실시예의 2개의 파장 광원 장치들에서, 광원(1a)의 광 방출점 및 광원(1b)의 광 방출점은 서로 가깝게 배치된다(예컨대, 150㎛ 이하이다). 이것은 시준 렌즈 및 대물 렌즈을 통해 전송된 광의 오프-축(off-axis)을 회피하는 것이 가능하고, 또한 광 입사의 조리개 제한의 중심을 조리개 제한에 대한 광 입사의 세기의 중심에 관련된 대물 렌즈로 이동하는 것에 기인한 성능에서의 손실을 회피하게 한다.

CD 기록용으로 현재 사용되고 있는 광원으로부터 수평 방향에서 방출된 광의 방사각(반치전폭)은 대략 7도이고, 일반적으로 실제 사용되는 광원으로부터의 광의 방사각의 더 낮은 제한으로서 고려된다. 그러나, 상기한 바와 같은 반도체 레이저에 대한 설계 제조 기술들을 이용하여 각을 감소시킬 수 있다. 이는, 어떤 이유들로 DVD에 대해 광원으로부터 수평 방향에서 방출되는 광의 방사각이 7도 내지 10도의 범위로 비교적 낮은 값으로 설정될지라도, CD 에 대한 광원의 효율을 유지할 수 있도록 한다.

여기에서, θh1=8°로 가정한다. 상기한 θh1=9°인 경우에서, fc는 20mm로서 결정된다. 그에 따라, fc는 DVD용 집속 스폿 성능(convergence spot performance)을 획득하기에 충분한 값으로, 광원(1a)으로부터 대물 렌즈(6)로 입사되는 광의 수평 방향에서 림 세기를 설정하기 위해 결정된다. 이는 광학 배율(optical magnification)(fc/fo)를 설정함으로써 제어될 수 있다. θh1=8°인 경우에서, θh1=9°: 20mm 인 경우에서 수평 방향의 림 세기와 실질적으로 동등한 수평 방향의 림 세기를 획득하기 위한 조건은 θh1=8°: 22.5mm이다.

조건(3)은 상기 조건하에서 θh1>θh2 이고 θh2=6°인 경우를 지시한다. 상기 경우에서, 표 2에서 도시된 바와 같이 ŋ2 는 0.30이 된다. 출력은 조건(0)과 비교해 10mW 만큼 증가한다. 이 경우에서, θh1/θh2는 약 1.3이다.

DVD용 광원으로부터 수평 방향으로 방출되는 광의 방사각이 상대적으로 높은 값으로 설정될 때, 광학 배율을 변경함으로써 DVD용 광원의 효율을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, θh1=10°인 경우에서, fc는 DVD용 집속 스폿 성능을 획득하기에 충분한 값으로, 광원(1a)으로부터 대물 렌즈(6)로 입사되는 광의 수평 방향 림 세기를 설정하기 위해 18mm로 결정된다.

조건(4)은 상기 조건하에서 θh1>θh2 이고 θh2=9°인 경우를 지시한다. 상기 경우에서, 표 2에서 도시된 바와 같이 ŋ2 는 0.33이 된다. 출력(Po2)은 조건(0)과 비교해 6mW 만큼 증가한다. 이 경우에서, θh1/θh2는 약 1.1이다.

조건(4)는 θh2=7°인 경우를 지시한다. 이 경우에서, 상기한 광학 배율에 의한 효과를 증가시키는 효율로 인해 ŋ2 는 0.38이 된다. 이 경우에서, θh1/θh2는 약 1.4이다.

표 2

CD용 광원들의 수직 방향에서의 방사각(θv1)보다 좁게 CD용 광원들의 수직 방향에서의 방사각(θv2)을 설정하는 것은 CD용 광원들로부터의 광의 업테이크 효율(uptake efficiency)을 더 개선할 수 있도록 하고, CD의 고속 기록 수행에서의 개선 효과를 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 지시하는 관련 부분들을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 동일한 하우징 내에 광원들(1a 및 1b) 및 광 검출기들(10a 및 10b)을 포함하는 광원 유닛(41)은 장치의 소형화, 비용 감소 및 신뢰도의 개선을 기대할 수 있다. 즉, 도 4의 조합에서, 광원(1a)으로부터 방출되고 기록 매체(7)로부터 반사된 광은 광 브랜치 디바이스(42)를 통해 광 검출기(10a 및10b)로 입사되고, 포커스, 트래킹, RF 및 다양한 신호들의 검출 등이 이루어진다. 광원(1a)으로부터 방출되고 기록 매체(8)로부터 반사된 광은 광 브랜치 디바이스(42)에 의해 광 검출기(10a 및10b)로 입사되고, 포커스, 트래킹, RF 및 다양한 신호들의 검출 등이 이루어진다. 광 검출기들(10a 및 10b)의 조합, 광 브랜치 디바이스(42) 및 다양한 신호들의 검출 시스템은 본 발명의 필수적인 컴포넌트들이 아니며 다양한 조합들이 이미 널리 공지되었으므로 설명은 생략한다.

지금까지 설명된 실시예들은 주로 두 가지 파장 광원 디바이스로서의 DVD 기록 및 CD 기록의 경우들을 설명했다. 최근에 구현된 이른바 블루-레이 디스크(이하 "BD"로 나타냄)로서 DVD와 같은 더욱 고밀도의 기록 매체를 포함하는 것은, 본 발명이 예를 들어, 동일한 하우징내에 포함된 BD 기록 및 DVD 기록용 또는 BD 기록 및 CD 기록용 광원들을 갖는 두 가지 파장 광원 디바이스의 조합, 또는 동일한 하우징내에 포함된 BD 기록 및 DVD 기록 및 CD 기록용 광원들을 갖는 세 가지 파장 광원 디바이스의 조합에 적용될 수 있음을 언급할 필요도 없다. 지금까지 설명한 실시예들이 광원들로부터 대물 렌즈로의 광의 효율을 개선함으로써 고속 기록 성능을 개선하는 것으로 설명했을지라도, 대물 렌즈로부터 방출되는 광 파워를 증가시키는 것이 정보의 재생 성능을 개선하는 경우에서의 유사한 효과는 도시할 필요가 없다.

본 발명의 정신과 범위를 벗어남 없이 본 발명의 다른 변경들이 당업자들에 의해 명백해지고 쉽게 이해될 수 있다. 따라서, 이에 대한 청구범위가 넓게 해석되기 보다, 본 명세서에 개시된 설명에 본 명세서에 첨부된 청구범위를 제한하도록 의도하지 않는다.

본 발명에 따른 발광 디바이스 및 정보 처리 장치는, 일 광원의 수평 방향 방사각을 다른 광원의 수평 방향 방사각보다 작게 함으로써 동일한 하우징내에 배치된, 다른 파장들의 다수의 광원들을 갖는 발광 디바이스를 포함하고, 정보의 고속 기록 또는 재생 가능한 소형화 및 저비용으로의 구현을 실현하기 위해 사용될 때 적절하다.

Claims

발광 디바이스로서,

제 1 파장을 갖는 광을 방출하기 위한 제 1 광원; 및

상기 제 1 파장과 상이한 제 2 파장을 갖는 광을 방출하기 위한 제 2 광원을 포함하며,

상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원은 동일한 하우징에 배치되고,

θh1 > θh2의 관계가 만족되며,

θh1은 상기 제 1 광원으로부터 수평 방향으로 방출된 상기 광의 방사각(반치전폭(full-width-half-maxium))을 나타내고, θh2는 상기 제 2 광원으로부터 수평 방향으로 방출된 상기 광의 방사각(반치전폭)을 나타내는, 발광 디바이스.
제 1 항에 있어서,

θh1/θh2 > 1.1 의 관계가 만족되는, 발광 디바이스.
제 1 항에 있어서,

θh1/θh2 > 1.3 의 관계가 만족되는, 발광 디바이스.
제 1 항에 있어서,

P2 > P1의 관계가 만족되며,

P1은 상기 제 1 광원의 최대 출력 정격을 나타내고 P2는 상기 제 2 광원의 최대 출력 정격을 나타내는, 발광 디바이스.
제 1 항에 있어서,

관계 λ2 > λ1이 만족되며,

λ1은 상기 제 1 광원으로부터 방출된 상기 광의 파장을 나타내고, λ2는 상기 제 2 광원으로부터 방출된 상기 광의 파장을 나타내는, 발광 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 광원의 광 방출점과 상기 제 2 광원의 광 방출점간의 거리는 150㎛ 이하인, 발광 디바이스.
제 1 항에 있어서,

θh2는 7도 이하인, 발광 디바이스.
제 1 항에 있어서,

θh1은 10도 이상이고, θh2는 8도 이하인, 발광 디바이스.
제 1 항에 있어서,

관계 θv1 > θv2 가 만족되며,

θv1은 상기 제 1 광원으로부터 수직 방향으로 방출되는 상기 광의 방사각(반치전폭)을 나타내고, θv2는 상기 제 2 광원으로부터 수직 방향으로 방출되는 상기 광의 방사각(반치전폭)을 나타내는, 발광 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원 중 적어도 하나는, 광 검출기가 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원 중 하나로부터의 상기 광을 반사함으로써 얻어진 광을 수신하도록 배치된 기판과 동일한 기판상에 배치된, 발광 디바이스.
정보 처리 장치로서,

복수의 광원을 포함하는 발광 디바이스;

상기 복수의 광원으로부터의 광을 기록 매체상에 집속하기 위한 대물 렌즈;

상기 복수의 광원으로부터의 광을 실질적으로 시준된 광으로 집속하기 위한 시준 렌즈; 및

상기 기록 매체로부터 반사된 광츨 수신하기 위한 광 검출기를 포함하며,

상기 복수의 광원은 제 1 파장을 갖는 광을 방출하기 위한 제 1 광원 및 상기 제 1 파장과 상이한 제 2 파장을 갖는 광을 방출하기 위한 제 2 광원을 포함하고,

상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원은 동일한 하우징에 배치되고,

θh1 > θh2의 관계가 만족되며,

θh1은 상기 제 1 광원으로부터 수평 방향으로 방출된 상기 광의 방사각(반치전폭)을 나타내고, θh2는 상기 제 2 광원으로부터 수평 방향으로 방출된 상기 광의 방사각(반치전폭)을 나타내고,

상기 대물 렌즈 및 상기 시준 렌즈는 광학 배율(fc/fo)의 값이 상기 제 1 광원으로부터의 상기 광을 상기 기록 매체상에 집속하는 집속 성능을 최적화하도록 구성되고, 상기 fc는 상기 시준 렌즈의 포커싱 거리를 나타내고, fo는 상기 대물 렌즈의 포커싱 거리를 나타내는, 정보 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

광학 배율(fc/fo)의 상기 값은 6.5 이하인, 정보 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

θh1 / θh2 > 1.1의 관계가 만족되는, 정보 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

θh1 / θh2 > 1.3의 관계가 만족되는, 정보 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

P2 > P1의 관계가 만족되며,

P1은 상기 제 1 광원의 최대 출력 정격을 나타내고, P2는 상기 제 2 광원의 최대 출력 정격을 나타내는, 정보 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

관계 λ2 > λ1이 만족되며,

λ1은 상기 제 1 광원으로부터 방출된 상기 광의 파장을 나타내고, λ2는 상기 제 2 광원으로부터 방출된 상기 광의 파장을 나타내는, 정보 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 제 1 광원의 광 방출점과 상기 제 2 광원의 광 방출점간의 거리는 150㎛ 이하인, 정보 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

θh2는 7도 이하인, 정보 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

θh1은 10도 이상이고, θh2는 8도 이하인, 정보 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

θv1 > θv2의 관계가 만족되며,

θv1은 상기 제 1 광원으로부터 수직 방향으로 방출되는 상기 광의 방사각( 반치전폭)을 나타내고, θv2는 상기 제 2 광원으로부터 수직 방향으로 방출되는 상기 광의 방사각(반치전폭)을 나타내는, 정보 처리 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 복수의 광원 중 적어도 하나는 상기 광 검출기가 배치된 기판과 동일한 기판상에 배치되는, 정보 처리 장치.