KR100232048B1 - 박형디스크기재를 가진 광디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기록용량이 크고, 종래의 카트리지규격으로 만들어진 광디스크기록재생장치에 장전하는 것이 가능한 광디스크의 제공을 목적으로 하며, 이 광디스크는 트랙(32)에 레이저광의 조사에 의해서 정보를 축적하는 정보담체막(35)을 형성한 제1디스크기재(30)와, 트랙(33)에 레이저광의 조사에 의해서 정보를 축적하는 정보담체막(36)을 형성한 제2 디스크기재(3)를 정보담체막쪽을 접착층(37)으로 접착해서, 일체로 성형한 광디스크(26)로서, 레이저광을 입사해서 신호를 기록재생하는 상기 제1, 제2 디스크기재는, 0.6㎜의 두께를 가지며, 상기 광디스크는 1.4㎜이하의 외형두께를 가진 것을 특징으로 한다.

Description

박형디스크재를 가진 광디스크

제1도는 본 발명의 실시예의 광디스크를 이용하는 광디스크기록재생장치의 주요부의 구성도.

제2(a)도는 종래의 한쪽면의 기록면을 가진 단판광디스크의 구조도.

제2(b)도는 본 발명의 실시예인 2면의 기록면이 형성된 양면기록재생가능한 양면 광디스크의 구조도.

제3도는 디스크의 기재 두께를 파라미터로 하고, 조리개렌즈에 의해 기록층에 집광된 광빔의 피크강도와 조리개렌즈의 NA와의 관계를 표시한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 광디스크 26 : 양면광디스크

29 : 보호층 30,31 : 기재

32,33 : 트랙 35,36 : 기록박막

37 : 접착층

본 발명은 박형기재(基材)를 가진 광디스크에 관한 것이다.

고밀도가환(可換)매체로서 광디스크가 주목되어, 국제표준화작업이 진행되고있다. 90㎜개서형 광디스크카트리지의 드래프트 프로포절 DP10090이 1990년 1월에 ISO(International Standard Organization)에서 작성되었다.

이 규격은, 86㎜직경의 광디스크를 대상으로 하고 있으며, 두께 1.2㎜의 폴리카보네이트기재에 1층의 광자기기록면을 형성한 것으로서, 그 용량이 128MB의 편면디스크이다.

편면구조는, 자계변조에 의한 오버라이트를 가능하게 하는 목적과 얇고 취급에 편리한 카트리지의 제공, 나아가서는, 드라이브의 박형화를 겨냥한 것이다.

그러나, 디스크가 편면인 것때문에 디스크 1매당의 용량이 작아, 광디스크의 대용량성을 살릴 수 없다고 하는 과제가 있었다.

이 과제를 해결하기 위하여, 양면구조로 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 단순히 양면으로 하면 종래의 디스크에 비해, 두께가 2배로 된다. 디스크두께가 2배로 된다는 것은, 이 디스크를 넣는 카트리지의 두께로 역시 증가하게 되어, 종래 규격의 광디스크를 대상으로 해서 만들어진 종래의 기록재생장치에 장전하는 것조차 할 수 없게 된다.

또다른 해결책으로서, 기록밀도를 올리는 것을 생각할 수 있다. 그를 위해서는 조리개렌즈로서, 높은 개구수 NA(Numerical Aperture=h/f, h:렌즈의 유효상(像) 높이, f:초점거리)의 것을 사용하는 것이 필요하다. 그러나, 디스크의 기재의 두께가, 그 장해가 된다. 즉, 기재의 두께에 의해서, NA가 높은 렌즈를 사용하는 것에는 한계가 있다.

본 발명의 제1목적은, 광디스크기록재생장치에 사용하는 데 적합한 기록용량이 큰 광디스크를 제공하는 일이다.

본 발명의 제2목적은, 종래의 카트리지규격으로 만들어진 광디스크기록재생장치에 장전하는 것이 가능한 양면의 광디스크를 제공하는 일이다.

본 발명의 광디스크는 0.6㎜ 두께의 제1 및 제2디스크기재와, 상기 제1 및 제2디스크기재위에 형성된, 레이저광의 조사에 의해서 검출가능한 복수개의 상태사이를 가역적 또는 비가역적으로 변화하는 기록박막을 가지고, 상기 제1 및 제2 디스크기재의 기록박막이 형성되어 있는 쪽을 밀착해서, 일체적으로 성형하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예의 광디스크를 이용하는 광디스크기록재생장치에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

제1도에 있어서, (1)은 광디스크(2)를 수납하는 카트리지, (2)는 신호를 기록재생하는 광디스크, (8)은 신호를 기록재생하는 트랙을 형성한 기록면, (23)은 카트리지(1)의 디스크기재두께를 식별하기 위한 식별구멍이다.

(6)은 콜리메이트광(16)을 출사하는 고정광학부, (7)은 콜리메이트광(16)을 광디스크(2)의 기록면(8)의 트랙에 조르는 가동광학부, (9)는 반도체레이저, (10)은 레이저(9)의 출사광을 평행광으로 정형하는 콜리메이트렌즈, (11)은 광디스크(2)로부터의 반사광을 레이저(9)에 실질적으로 되돌리는 일없이 포토디렉터(14)쪽으로 반사해서 신호를 검출하기 위한 편광빔스플리터, (12)는 λ/4판, (13)은 비점수차를 발생시키는 원통모양렌즈, (14)는 광디스크(2)로부터의 반사광을 수광해서 서보신호나 재생신호를 검출하는 포토디렉터, (15)는 콜리메이트렌즈(10)를 포커싱이나 트래킹하기 위하여 움직이는 자동차, (16)은 콜리메이트광, (17)은 완전반사미러, (18)은 콜리메이트광(16)을 광디스크(2)의 기록면(8)에 집광하는 조리개렌즈, (19)는 평행평판, (20)은 평행평판(19)의 교환기구이다. (3)은 카트리지(1)에 형성한 식별구멍(23)으로부터, 수납된 광디스크(2)의 기재두께를 판별하기 위한 식별구멍검출소자, (4)는 광디스크(2)를 회전시키는 모터, (5)는 광디스크(2)를 고정해서 모터(4)로 회전시키는 회전축, (21)은 가동광학부(7)를 목적트랙에 이송하는 리니어모터, (22)는 가동광학부(7)를 안내하는 레일, (24)는 광디스크(2)의 식별신호이다.

이상과 같이 구성된 광디스크기록재생장치에 대해서 이하 설명한다.

제1도에 있어서, 광헤드는, 고정광학부(6)와 가동광학부(7)로 분할되고, 가동광학부(7)는 회전하는 광디스크(2)의 직경방향으로 리니어모터(21)에 의해서 레일(22)을 따라 목적트랙에 이송된다.

콜리메이트렌즈(10)로 집광된 레이저(9)의 콜리메이트광(16)은 완전반사미러(17)에 의해 반사되어서, 조리개렌즈(18)로 광디스크(2)의 기록면(8)에 대략 수직으로 집광된다. 광디스크(2)로부터의 반사광은, λ/4판(12)의 작용으로 편광빔스플리터(11)에 의해서 대체로 완전 반사되어, 원통모양렌즈(13)를 개재해서 포토디렉터(14)에 입사한다. 포토디렉터(14)는, 원통모양렌즈(13)의 비점수차에 의해서 포커스오차신호를, 또 퍼필드 푸시플법에 의해서 트래킹오차신호를 검출한다. 광디스크(2)의 면흔들림에 의해서 발생하는 조리개렌즈(18)의 포커스어긋남은, 콜리메이트렌즈(10)를 작동자(14)에 의해서 구동함으로써 초점이 맞는 상태로 된다.

레이저(9)를 데이터신호에 의해 기록파워레벨로 강도변조하면 대응한 트랙에 데이터가 기록된다.

제2도에 있어서, 종래의 단판디스크(25)와 본 발명의 양면광디스크(26)는 같은 디스크외형두께 t를 가지고 있다.

제2(a)도에 있어서, (27)은 두께 t1인 폴리카보네이트 등의 투명수지의 기재, (28)은 기록면에 형성된 안내홈 등을 형성한 트랙이고, 기록박막(34)으로서 광자기기록박막 또는 상변화기록박막이 형성되어 있다. (29)는 자외선경화수지 등으로 이루어진 보호층이다.

제2(b)도에 있어서, (30),(31)은 기재(27)와 동일한 폴리카보네이트 등의 투명수지나 유리로 이루어진 두께 t2인 기재이다. (32),(33)은 기록면이며, 안내홈을 형성한 트랙에 기록박막(35)(36)으로서는 상변화기록박막이 형성되어 있다. 이들 기록면(32),(33)은, 접착층(37)에 의해서 맞붙여져 있다. t3은, 평행평판(19)의 두께이다.

기재두께는, 예를 들면, t=1.4㎜, t1=1.2㎜, t2=0.6㎜이다.

제2(a)도의 단판디스크(25)의 기록막이 광자기박막인 경우는, 미리 소거동작으로 자화방향을 똑같이 갖춘 트랙(28)에, 조리개렌즈(18)에 의해서 1㎛이하로 죄인 강도변조된 레이저광을 기재(27)쪽에서부터 조사해서, 조사피트를 퀴리온도 이상으로 승온시켜, 바이어스자계에 의해서 자화를 반전해서 기록을 행한다. 판독은, 트랙(28)의 피트의 자화방향에 의해서 조사레이저광의 반사광의 편광이, 카아효과에 의해서 변화하는 상태를 검출하여 행한다.

한편, 제2(b)도의 양면광디스크(26)에서 기록막이 상변화매체인 경우는, 기재(30)쪽 또는 기재(31)쪽으로부터 레이저광을 기록면의 트랙(32),(33)에 대해서 조사하고, 레이저광의 조사조건에 따라서 결정상태와 비결정성상태, 또는 비결정성상태와 다른 비결정성상태의 가역적 상변화현상을 발생하는 상변화기록이 행하여지고, 재생은 미약한 레이저광을 트랙에 조사해서 그 반사광의 강도변화에 의해서 행하여진다. 즉, 레이저광은 기록파워, 소거파워, 재생파워의 3레벨로 변조되어, 기록막위에서 기록파워가 조사된 부분은 융점이상으로 가열된 후, 급냉되어서 비결정성상태로 되어 신호가 기록된다. 소거파워가 조사된 부분은 결정화 온도이상에서 융점이하의 온도로 가열되고, 결정상태로 된다(즉 소거된다). 이와 같이 상변화기록에서는, 트랙(32) 또는 트랙(33)에, 여전히 기록된 신호를 소거하면서 동시에 새로운 신호를 기록하는, 이른바 다이렉트 오버라이트가 가능하다.

또한, 이상의 오버라이트동작을 종래의 광자기디스크(25)에서 행하기 때문에 바이어스자계를 신호로 변조하면서 일정한 강도의 레이저광을 조사하는 자계변조 기록이 있다. 제2(a)도의 광자기디스크(25)는, 이 자계변조기록이 가능하도록 0.2㎛이하의 두께의 보호층(29)과 광자기매체를 형성한 트랙을 가진 두께 1.2㎛의 기재로 구성되어, 보호층(29)쪽에 자기헤드를 배치가능하도록 고려되어 있다.

그러나 자계변조기록은, 제2(b)도와 같은 비교적 두꺼운 기재를 맞붙인 양면디스크(26)에서는, 자계빔의 확대로 기록주파수특성이 나쁘고, 또한 자계강도의 감쇠로부터 자기헤드변조전력이 커지게 되므로 사용이 곤란하다.

제1도의 광디스크기록재생장치의 조리개렌즈(18)는, 기재두께 t1의 광디스크를 상정한 렌즈로서, 양면광디스크(26)의 기재두께 t2에서는 큰 수차를 발생한다. 그래서, 평행평판(19)을 삽입해서, 기재두께에 의한 광로정(=굴절률×두께)의 차이를 보정한다. 기재의 굴절률을 고려하면, 평행평판(27)의 두께 t3은, (n1 t1-n2 t2)/n3이다. 여기서, n1,n2,n3은 각각 기재(27),(30)(31)및 평행평판(19)의 굴절률이다. 예를 들면, n1,n2,n3이 같은 값(예를 들면 1.5)이고, t1=1.2㎜, t2=0.6㎜이면, t3은 0.6㎜이다.

상기 설명에 있어서는, 2종류의 광디스크에 대해서, 평행평판을 1매 설치하는 구성에 대해서 설명하였으나, 일반적으로는 m종류의 광디스크에 대해서, 평행평판은, 장착하는 광디스크의 기재의 두께의 종류에 따라서 복수매 설치된다.

각 광디스크의 기재의 두께를 t1,t2,……tm, 각 광디스크의 굴절률은 n1,n2,……,nm, 평행평판의 두께와 굴절율을 T1,T2,…,Tm:N1,N2,…,Nm으로 하면,

n1t1 + N1T1 = n2t2 + N2T2 = ……nmtm + TmNm = 일정의 관계가 되도록, T1,T2,…,Tm:N1,N2,…Nm은 선택된다.

평행평판은, m종류의 광디스크에 대해서, m종류가 아니어도 된다. 예를 들면, 제2(b)도의 예에서는, T1=0, T2=t3, N2=n3인 것같이 평행평판을 삽입하지 않은 상태를 기준으로 함으로써, m-1종류로 된다. 또 복수매의 평행평판을 조합함으로써, 보다 적은 종류로 구성하는 것이, 광디스크의 기재의 두께의 종류에 따라서는 가능하다. 예를 들면, N1T1 + N2T2=TmNm의 관계가 성립될 때에는, 2매의 평행평판으로 대용할 수 있다.

다음에 제2(a)도의 단판디스크(25) 및 양면광디스크(26)가, 제1도의 광디스크기록재생장치에 로딩되었을 때의 광헤드의 동작에 대해서 이하 설명한다.

카트리지(1)가 모터(4)의 회전축(5)에 장착되면, 식별구멍검출소자(3)는 카트리지(1)의 식별구멍(23)을 검출하여, 장착된 광디스크(2)의 기재두께를 표시한 식별신호(24)를 출력한다. 제어 CPU(도시하지 않음)는, 식별신호(24)를 시초로 조리개렌즈(18)의 출사면으로의 평행평판(19)의 탈착을 교환기구(20)에 지시한다.

즉, 로딩된 광디스크(2)가 단판디스크(25)(기재두께 t1=1.2㎜)인 경우에는, 평행평판(19)은 장착되지 않는다. 로딩된 광디스크(2)가 양면광디스크(26)인 경우에는, 평행평판(19)이 장착된다. 콜리메이트렌즈(10)로 집광된 레이저(9)의 콜리메이트광(16)은 완전반사미러(17)로 반사되어서, 조리개렌즈(18)로 광디스크(2)의 기록면(8)에 대략 수직으로 집광되어, 포커스된다. 또한, 기재두께가 다르면, 광디스크를 모터회전테이블에 고정하는 그래프기준면과 기록박막(34)과(35)(36)과의 거리가 변화하나, 이것은 조리개렌즈(18)를 구동하는 작동자의 작용에 의해서 보정된다.

상기한 바와 같이, 광디스크(2)의 기재두께의 차이를 평행평판(19)으로 보정함으로써, 수차가 적은 양호한 집광결과를 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 기재두께가 다른 광디스크를 1개의 광디스크기록재생장치로 기록재생할 수 있어, 단판디스크의 카트리지와 같은 두께의 카트리지로 양면광디스크를 취급할 수 있다. 이때는, 광디스크기록용량을 2배로 할 수 있는 동시에, 단판광디스크, 양면광디스크의 호환성을 가진 광디스크기록재생장치를 가능하게 한다.

다음에, 상기의 광디스크기록재생장치에 사용하는데 최적인 광디스크의 실시예에 대해서 설명한다.

광기록의 면기록밀도 D는, 광파장을λ, 조리개렌즈의 개구수를 NA로 하여 D∝(NA/λ)²으로 부여된다. 광파장λ의 단파장화는, 반도체레이저기술의 진보를 기다리지 않으면 안된다. 현재, 630㎜~670㎜의 반도체레이저의 개발을 서두르고 있으나, 이 이하의 파장의 레이저를 가능하게 하는 결정재료는 아직 실용에 견디는 것이 없고, 조리개렌즈의 NA를 올리는 일이 현실적이다.

그러나, 광빔을 디스크기판을 통하여 기록층에 조사하여 신호를 기록재생하는 디스크구조에서는 디스크기재의 두께나, 디스크기울기에 의해서 생기는 코마수차와 비점수차로부터, 조리개렌즈의 NA가 제한된다.

광디스크에서 문제가 되는 디스크기울기는 0.5°이하이고, 이 정도에서는 비점수차의 영향은 적으며 코마수차가 지배적이다. 이 코마수차는 광빔의 강도피크치 즉, 기록 레이저피크파워를 저하시켜, 양호한 신호기록을 방해한다. 또, 재생시에는, 크로스토크가 증가하여, 신호의 C/N이 저하한다.

예를 들면, 광빔강도 피크치의 저하를 수%이하로 억제하기 위해서는, 1.2㎜기재에서는 디스크기울기가 0.3°이하이고, NA가 0.5~0.55이하인 렌즈를 사용하는 것이 현상황이다.

제3도는, 디스크기울기 0.2°, 파장 780㎚일 때의 디스크의 기재두께t=1.2㎜, 0.6㎜, 0.3㎜에 대한 광빔강도피크치를 구한 그래프이다.

t=1.2㎜에서는 NA=0.5에서 광빔강도피크치는 약 99%로 저하하고, NA=0.85에서는 강도피크치는 약 56%로 크게 내려간다.

광빔강도피크치를 NA=0.5와 같은 정도인 약 99%이내의 저하로 억제하기 위해서는, NA=0.6에 있어서, 기재두께 t=0.6㎜이하로 되지 않으면 안된다. 또, NA=0.75로 하기 위해서는 기재두께 t=0.3㎜이하로 되지 않으면 안된다.

한편, 리플리커제조공정의 마스터디스크로부터의 전사성, 리플리커의 기계적인 강도등의 관점에서, 기재두께는 0.6㎜ 이상이 바람직하고, 또 두꺼우면 구술한 바와 같이 먼지의 영향이 적다.

따라서, 0,6이상의 높은 조리개성능을 가진 렌즈를 사용하고, 또한 충분한 강도를 유지하기 위해서는, 디스크기재는 0,6㎜가 바람직하다.

기재의 두께에 대한 먼지의 영향은, 기재두께가 얇게 됨에 따라서 현저하게 된다. 이것은, 기재표면의 레이저광의 조사면적이 저하하기 때문이고, 이 영향은, P.W,Bogels : “System coding parameters, mechanics and electro-mechanics of the reflective video disc player”, IEEE Trans.on Cnsumer electronics p309-317(Nov.,1976)(Fig. 19참조)에 보고되어 있다.

상기 논문에 의하면, 75㎛정도의 큰 먼지에 대해서 0.6㎜이상의 두께에서는 신호의 열화가 없고, 또 20㎛정도의 작은 먼지라면 0.3㎛정도까지 신호의 열화가 없는 것이 설명되어 있다. 광디스크가 카트리지에 들어가 있는 것을 고려하면, 비교적 작은 먼지를 대상으로 하면 되고, 0.3㎜정도의 기판이라도 교환가능한 매체로서 사용할 수 있다.

또, 얇은 기재에서는 먼지의 부착에 의한 신호진폭에의 영향은 종래의 두꺼운 기판에 비교해서 커지게 되므로, 기록박막으로서는 0.2°정도의 편파면의 회전으로 신호를 검출하는 광자기재료보다도, 20~30%의 반사율변화로 신호를 검출하는 상변화재료가 바람직하다.

90㎜광디스크 카트리지의 국제표준화안에서는, 기재두께는 1.4㎜이하로 규정되어, 디스크를 수납하는 카트리지의 두께는 6㎜이다. 표준화에서는 단판디스크구조로 용량은 한쪽면분이 128MB이다. 그러나, 상기한 기재두께를 0.6㎜이하로 한 양면광디스크구조로 하면, 같은 6㎜두께의 카트리지를 사용하여, 단판디스크와 호환성을 가진 2배용량의 광디스크를 실현할 수 있다.

또, 디스크기재의 박형화에 의해서 조리개렌즈의 NA를 높일 수 있어, 예를 들면 Na=0.6으로 하면, 광디스크 1매당의 용량은, (0.6/0.5)²×2=2.9배로 되어, 용량은 368MB로 된다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 단판디스크와 같은 두께의 카트리지로 디스크 기록용량을 약 3배로 대용량화한 양면광디스크가 가능하게 된다.

또, 콜리메이트렌즈(10)와 레이저(9)의 광로중에 빔스플리터(11)와 λ/4판(12)을 배치한 고정광학계(6)를 표시하였으나, 레이저(9)의 직후에 콜리메이트렌즈(10)를 배치하여 콜리메이트광(16)을 빔스플리터(11)와 λ/4판(12)에 입사하는 광학계라도 된다.

또, 이상으로 표시한 실시예는, 본 발명의 설명에 필요한 최저한의 구성요소를 표시한 것에 지나지 않으며, 예를 들면 서보·변복조신호처리·에러정정회로 등, 광디스크기록재생장치를 구성하는데 필요한 공지의 수단이 필요에 따라서 사용되는 것을 말할 필요도 없다.

Claims (4)

1. 정보를 기록재생가능한 상변화재료로 이루어진 정보층과, 대략 0.6㎜의 두께의 제1 및 제2 디스크기재와를 구비하고, 상기 제1디스크기재와 상기 제2 디스크기재사이에 상기 정보층을 끼우도록 상기 제1 및 제2디스크기재를 접착해서 이루어진 광디스크로서, 상기 광디스크의 외형두께를 1.4㎜이하로 하는 것을 특징으로 하는 광디스크.
2. 정보층과, 대략 0.6㎜의 두께의 제1 및 제2디스크기재와를 구비하고, 상기 제1디스크기재와 상기 제2디스크기재사이에 상기 정보층을 끼우도록 상기 제1 및 제2디스크기재를 접착해서 이루어진 광디스크로서, 상기 광디스크의 외형두께를 1.4㎜이하로 하는 것을 특징으로 하는 광디스크.
3. 제1항에 있어서, 개구수(NA)가 0.6이상인 렌즈를 사용해서 상기 정보층에 레이저광을 조사함으로써, 신호가 기록 또는 재생되는 것을 특징으로 하는 광디스크.
4. 제2항에 있어서, 개구수(NA)가 0.6이상인 렌즈를 사용해서 상기 정보층에 레이저광을 조사함으로써, 신호가 기록 또는 재생되는 것을 특징으로 하는 광디스크.