KR100661898B1

KR100661898B1 - 광디스크 장치

Info

Publication number: KR100661898B1
Application number: KR1020050058655A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 와타베; 스미타카 마루야마; 가쓰오 이와타; 아키히토 오가와
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: EP1612781A3; JP2006018873A; US20060002277A1; TW200614193A; EP1612781A2; KR20060049723A; CN1725325A; CN100347771C

Abstract

본 발명의 광디스크 장치(11)는 광디스크의 제1 및 제2 기록층에서 반사된 반사 레이저광을 수광하는 광검출기(26)의 수광면 면적(A)과, 반사 레이저광을 통과시키는 수광계의 횡배율(M)[집광 렌즈(24)의 초점 거리(fc)와 대물 렌즈(26)의 초점 거리(fo)의 비]에 의해 결정되는 소정 범위의 "A/M²"를 갖도록 구성된다.

Description

광디스크 장치{OPTICAL DISC APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광디스크 드라이브 및 광헤드 유닛에 적용가능한 기록 매체(광디스크)의 일례를 설명하는 개략도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광디스크 장치 및 광헤드 유닛의 일례를 설명하는 개략도.

도 3a 내지 도 3c는 도 1에 나타낸 광디스크 및 도 2에 나타낸 광디스크 드라이브를 이용하여 2층의 기록층으로부터의 반사 레이저광을 얻는 경우에 층간 크로스토크가 생기는 이유를 설명하는 개략도.

도 4는 도 3에서 설명한 층간 크로스토크와, 반사 레이저광을 수광하는 광검출기의 면적(A) 및 반사 레이저광을 통과시키는 수광계의 횡배율(M)[집광 렌즈의 초점 거리(fc)와 대물 렌즈의 초점 거리(fo)의 비]에 의해 정의되는 "A/M²"의 크기와의 관계를 설명하는 그래프.

도 5는 반사 레이저광을 수광하는 광검출기의 면적(A)과 반사 레이저광을 통과시키는 수광계의 횡배율(M)[집광 렌즈의 초점 거리(fc)와 대물 렌즈의 초점 거리(fo)의 비]에 의해 정의되는 "A/M²"의 크기를, 대물 렌즈의 개구 직경과 입사 광속 직경의 관계를 나타내는 Rim Intensity(RI)를 고려하여 보정한 결과를 나타내는 그 래프.

<도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명>

1: 광디스크(기록 매체) 2: 기판

3: 제1 기록층[기록층(L1)] 4: 중간층

5: 제2 기록층[기록층(L0)] 6: 기판

11: 광헤드 유닛 20: 반도체 레이저 장치

21: 콜리메이터 렌즈 22: 편광 빔 스플리터

23: λ/4 판 24: 대물 렌즈

25: 집광 렌즈 26: 광검출기

27: 프로세서 28: 서보 드라이버

29: 액츄에이터

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 일본 특허 출원 제2004-192939호(출원일: 2004년 6월 30일)에 기초하여 우선권 수혜를 주장하는 것이며, 이 일본 특허 출원건의 내용 전체는 본 며명세서에 참고로 합체되어 있다.

1. 기술 분야

본 발명은 2층 이상의 기록층에 정보가 기록되어 있는 광디스크로부터 정보 를 재생할 때, 크로스토크가 적은 적절한 정보의 재생을 가능하게 하는 광디스크 장치에 관한 것이다.

2. 종래 기술의 설명

정보 기록 매체로서 이용되는 광디스크는 CD 및 DVD-ROM으로 대표되는 재생 전용형, CD-R 및 DVD-R로 대표되는 1회 추기형, 컴퓨터의 외부 메모리 및 녹화 비디오(영상 기록)에 이용되는 재기록형 등이 있다.

오늘날, 차세대 DVD 규격의 광디스크의 기록 용량을 증대하기 위해서 기록층의 수를 2층 이상으로 늘리는 연구가 진행되고 있다. 이 경우, 기록층들 사이에 있는 중간층을 현행 DVD 규격의 디스크에 비해 얇게 할 필요가 있다. 그러나, 중간층의 두께가 얇은 경우에는 층간 크로스토크가 증대하는 것이 알려져 있다.

크로스토크의 레벨과 관련하여, JIS(일본 공업 규격) JIS X 6241(1997)은 DVD 규격의 광디스크의 정보를 재생하기 위해서 이용되는 광헤드의 명세로서 A/M²[검출기의 크기(광검출기의 면적)와 검출 횡배율의 제곱]의 비가 100 ㎛²<A/M²<144 ㎛²인 것을 규정하고 있다.

차세대 DVD(이하, HD DVD라고 한다)라고 부르는 신규격의 디스크의 기록 용량을 증대하기 위해, 기록층을 2층 이상으로 하는 DVD 규격의 광디스크 중에서, 중간층을 현행 2층 DVD-ROM 디스크에 비해 얇게 할 필요가 있다.

그러나, 현행 DVD 규격의 광디스크에 대한 A/M²을 HD DVD에 변형없이 적용하 는 경우에는 재기록형 2층 디스크(HD DVD-RW)에서는 층간 크로스토크가 커져, 바람직한 재생 신호를 얻을 수 없는 문제가 있다.

또한, 광디스크 드라이브의 광헤드에 이용되는 대물 렌즈의 개구 직경과 입사 광속 직경간의 관계를 나타내는 Rim Intensity(RI)의 영향에 의해, 대물 렌즈를 통해 광디스크에 집광할 수 있는 광빔의 직경(R)은 f(RI)(f는 기타 인자들을 포함하는 함수를 나타낸다)에 의해 변동하기 때문에, RI의 영향을 무시하기 어렵다. 그러나, RI가 A/M²에 미치는 영향을 고려한 광디스크 드라이브와 광헤드는 아직 실용화되어 있지 않다.

본 발명의 한 형태에 따르면, 광디스크 장치로서,

광원과,

이 광원으로부터의 광을 적어도 2층의 기록층을 갖는 기록 매체 중 적어도 하나의 기록층에 집광시키는 대물 렌즈와,

적어도 2층의 기록층을 갖는 기록 매체 중 하나의 기록층에서 반사된 광을 수광하여 이 광의 강도에 대응하는 신호를 출력하는 광검출기와,

이 광검출기에 적어도 2층의 기록층을 갖는 기록 매체 중 하나의 기록층에서 반사된 광을 집광시키는 집광 렌즈

를 구비하고,

상기 대물 렌즈와 상기 집광 렌즈는, 상기 광검출기의 수광면 면적이 A, 상 기 대물 렌즈의 초점 거리가 fo, 상기 집광 렌즈의 초점 거리가 fc, fc/fo가 M이라고 가정하여 A/M²를 정의할 때, A/M²<100 ㎛²을 만족하는 것인 광디스크 장치를 제공한다.

명세서에 합체되어 그의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 나타내고, 전술한 일반적 설명 및 후술하는 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 도 2를 참조하여 이하에 설명하는 본 발명의 광헤드 유닛에 의한 정보의 기록 또는 정보의 재생에 적합한 광디스크의 일례를 나타내는 개략도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 광디스크(기록 매체)(1)는 폴리카보네이트로 이루어지는 제1 기판(2) 상에 예컨대 상변화 기록막을 포함하는 제1 정보 기록층(3)을 갖는다.

제1 정보 기록층(3)에는 광헤드 유닛(11)의 반도체 레이저 유닛(20)으로부터 출력되는 레이저광의 파장에 대하여 소정의 투광률을 갖는 중간층(4)이 적층되어 있다. 중간층(4)에는 제2 정보 기록층(5)이 적층되어 있다. 중간층(4)은 통상 점착제 또는 자외선(UV) 경화 수지로 이루어진다. 제2 정보 기록층(5)은 폴리카보네이트로 이루어지는 제2 기판(6)에 의해 덮여 있다.

광디스크(1)에 있어서, 정보 기록층(3 및 5)은 금속제 반사막으로 이루어진 재생 전용층이어도 좋고, 상변화막으로 이루어진 기록/재생 가능층이어도 좋다. 또한, 광디스크(1)에 있어서, 2개의 기록층 중 한쪽(도면 부호 3 또는 도면 부호 5)만이 재생 전용층이고, 다른 한쪽이 기록/재생 가능층이어도 좋다.

전술한 바와 같이, 광디스크(1)는, 제1 기판(2)과 제2 기판(6)을 순서대로 적층하여 형성될 수도 있고, 정보 기록층(3)(또는 5)을 소정 두께로 형성한 2장의 기판을 중간층(4)에 접착성 재료를 이용하여 양면 접합시켜 형성될 수도 있다. 정보 기록층이 한 쪽 면에 형성된 기판의 두께는 약 0.6 ㎜이고, 광디스크의 전체 두께는 약 1.2 ㎜(기준 기판 두께)이다.

광디스크(1)는 소위 단면 2층(single-sided two-layer) 디스크이고, 제1 정보 기록층(3)은 반도체 레이저 유닛(20)으로부터 출력되는 레이저광의 파장에 대하여 소정의 투과율을 갖는 반투명성이다. 그러므로, 제1 정보 기록층(3)은 일정량의 광을 반사시킴과 동시에 나머지 광을 투과시킬 수 있다. 따라서, 기판(2)측으로부터의 광이 광디스크(1)에 조사된 경우에, 제1 기록층(3)과 제2 기록층(5) 중 어느 한 쪽에 초점을 맞춤[대물 렌즈(24)와 광디스크(1)와의 사이의 거리를 제어함]으로써, 2개의 정보 기록층(3 및 5) 중 하나의 정보 기록층에 정보를 기록하거나, 그로부터 정보를 재생할 수 있다.

중간층(4)은, 하나의 정보 기록층(3)(또는 5)으로부터 정보를 재생하고 있는 동안에, 다른 하나의 정보 기록층(5)(또는 3)으로부터 정보 기록층(3)(또는 5)를 광학적으로 분리시키는 기능을 갖는다. 이러한 의미에서, 2층의 정보 기록층(3 및 5)의 간격은 가능한 한 떨어져 있는 것이 바람직하고, 중간층(4)의 두께는 두꺼운 것이 바람직하다. 그러나, 이 경우에는 1개의 광학계로 2개 층을 정확히 재생하는 것이 어려워진다.

즉, 도 2를 참조하여 후술하는 대물 렌즈의 부하로서, 기판(2)의 표면에서 중간층(4)의 중심까지의 두께가 정의된 때에는 정보 기록층(3)(또는 5)에 정보를 기록하거나 그 기록층으로부터 정보를 재생하는 경우에도 중간층(4)의 반분량 두께의 두께 오차에 의한 수차가 발생한다.

따라서, 광학계의 수차 감소라는 관점에서는 중간층(4)의 두께는 얇은 것이 바람직하다. 즉, 중간층(4)의 두께는 2개 정보 기록층(3 및 5)간 크로스토크와 기록/재생 광학계 수차간의 트레이드오프 타협점으로 결정된다.

도 2는 도 1에 나타낸 광디스크에 정보를 기록하거나, 광디스크로부터 정보를 재생하는 광헤드 유닛의 일례를 설명하는 개략도이다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 광헤드 유닛(11)은 400∼410 ㎚의 자색 광빔, 즉 레이저광을 출력하는 반도체 레이저(광원)(20)를 갖는다. 레이저광의 파장은 바람직하게는 405 ㎚이다.

반도체 레이저(20)로부터 출사된 레이저광(100)은 콜리메이터 렌즈(21)에 의해 콜리메이트된다. 이 콜리메이트된 평행 광은 편광 빔 스플리터(22) 및 λ/4 판(23)을 투과하여, 대물 렌즈(24)에 의해 도 2를 참조하여 후술하는 광디스크(1)의 기록면에 안내된다.

광디스크(1)에 안내된 레이저광(100)은 대물 렌즈(24)와 광디스크(1)간 거리와 대물 렌즈(24)에 의해 부여된 집속성에 의해 제1 기록층과 제2 기록층 중 하나 의 기록층에 집광된다.

광디스크(1)의 기록층에 집광된 레이저광(100)은 기록층에서 반사되어, 반사 레이저광(101)으로서 대물 렌즈(24)로 되돌아가고, λ/4 판(23)을 투과하여 편광 빔 스플리터(22)로 되돌아간다.

편광 빔 스플리터(22)로 되돌아간 반사 레이저광(101)은 편광 빔 스플리터(22)의 편광면에서 집광 렌즈(25)를 향해 반사되어, 집광 렌즈(25)에 의해 부여되는 집속성에 의해 결정되는 초점 거리에 대응하는 빔 스포트 크기의 집속성 빔으로서 광검출기(26)의 수광면에 결상된다.

광검출기(26)의 수광부는 통상 복수의 부분으로 분할되어 있고, 각각의 수광부는 광강도에 대응하는 전류를 출력한다. 각각의 수광부로부터 출력된 전류는 도시하지 않은 I/V 증폭기에 의해 전압으로 변환된 후, 프로세서(27)에 의해 HF (재생) 신호, 포커스 오차 신호 및 트랙 오차 신호로서 이용가능하도록 처리된다. HF (재생) 신호는 소정의 신호 형식으로 변환되거나, 주어진 인터페이스를 통해 일시 기억 장치 또는 외부 기억 장치에 출력된다. 광검출기(26)의 수광부의 크기는, 광검출기의 수광부의 면적 "A"와 수광계의 횡배율(M)[집광 렌즈의 초점 거리(fc)와 대물 렌즈의 초점 거리(fo)의 비]에 의해 결정되는 A/M²이 도 3을 참조하여 이하에 설명하는 바와 같은 소정값으로 되도록 결정되고 있다.

프로세서(27)에 의해 얻어진 신호 중에서 포커스 오차 신호와 트랙 오차 신호는 서보 드라이버(28)에 의해 대물 렌즈(24)의 위치를 변위시키는 액츄에이터 (29)를 동작시키기 위한 포커스 제어 신호 및 트랙 제어 신호로서 이용가능한 신호로 변환되어 액츄에이터(29)에 공급된다. 따라서, 액츄에이터(29)에 유지된 대물 렌즈(24)는 광디스크(1)의 정보 기록층(3)(또는 5)에 대하여 접근/이탈하는 방향인 상하방향, 및/또는 디스크 반경방향으로 임의로 이동된다. 즉, 대물 렌즈(24)는 서보 드라이버(28)에 의해 광디스크(1) 상의 정보 트랙에 추종하도록 제어된다.

다음에, 차세대 DVD(이하, HD DVD라고 한다)라고 불리우는 신규격의 광디스크에 정보를 기록하거나 그로부터 정보를 재생하기 위해서 광헤드 유닛(11)의 요소들을 최적화하는 것에 대해 설명한다.

HD DVD의 명세로서, 광원(반도체 레이저 유닛의 출력)의 파장이 405 ㎚, 대물 렌즈(24)의 개구수(NA)가 0.65인 것으로 가정하면, 광디스크(1)의 중간층(4)의 두께는 전술한 트레이드오프를 고려하여 15∼25 ㎛인 것이 적당하다. 이하에 설명하는 중간층(4)의 두께에 관한 조건은 3층 이상의 정보 기록층을 갖는 광디스크, 즉 2층 이상의 중간층을 갖는 광디스크에도 적용 가능하다.

이제, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 2층 광디스크를 재생할 때의 층간 크로스토크에 대하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 도 2의 광헤드 유닛의 수광계, 즉 반사 레이저광(101)의 경로를 나타내는 개략도이다. 도 3a는 대물 렌즈(24)로부터 먼 정보 기록층(5)(L1)의 정보를 재생하는 경우를 나타내고 있다. 도 3b는 대물 렌즈(24)에 가까운 정보 기록층(3)(L0)의 정보를 재생(또는 기록)하고 있는 경우를 나타내고 있다.

도 3a에 나타내는 바와 같이, 정보 기록층(5)(L1)으로부터 반사된 반사 레이 저광(101)(실선)은 대물 렌즈(24)를 투과한 후에 평행 광으로 되어, 집광 렌즈(25)에 의해 광검출기(26)에 집광된다.

광검출기(26)는 타겟 정보 기록층(이 경우는 L1)으로부터 반사된 이 집광 레이저광을 검출한다. 그러나, 광디스크(1)는 정보 기록층(3)(L0)에서도 점선으로 나타내는 바와 같은 일정량의 반사 레이저광을 생성한다(반사하고 있다). 이 타겟 정보 기록층 이외의 기록층으로부터의 반사 레이저광을 크로스토크 광이라고 부른다.

실선으로 나타낸 반사 레이저광과는 달리, 크로스토크 광(점선)은 대물 렌즈(24)를 투과한 후에 평행 광으로 되지 않고 확산 광이 된다. 따라서, 집광 렌즈(25)에 의해 집속성이 부여되더라도, 소위 디포커스된 빔으로서 광검출기(26)로 안내된다.

따라서, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 크로스토크 광의 일부(중앙부)가 광검출기(26) 상에 조사되게 된다[점원(點圓)]. 이 크로스토크 광은 타겟 정보 기록층(5)으로부터의 레이저광 신호에 대하여 노이즈 성분으로서 배치(중첩)되기 때문에, 층간 크로스토크라고 정의된다.

마찬가지로, 도 3b에서는 정보 기록층(3)(L0)으로부터의 반사 레이저광에 대하여 정보 기록층(5)(L1)으로부터의 반사 레이저광이 크로스토크 광으로 된다(광검출기의 빔에 대한 설명은 도 3c와 동일하므로 생략함).

도 3a에 나타낸 크로스토크 광과 도 3b에 나타낸 크로스토크 광의 차이점은 대물 렌즈(24)를 통과한 후의 광속이 수속성 광인지 또는 발산성 광인지 여부에 있으며, 도 3a에서 설명한 바와 같이 광은 광검출기(26) 상에서 디포커스 빔으로 되 어 층간 크로스토크를 발생시킨다.

전술한 바와 같이, 층간 크로스토크는 광검출기(26)에 조사되는 크로스토크 광의 부분 비율로 정의된다. 따라서, 타겟 정보 기록층으로부터의 수속광의 모든 부분을 광검출기(26) 상에 모을 수 있는 한, 광검출기의 크기가 작을수록 크로스토크의 영향은 적어진다. 광검출기(26)의 크기가 일정한 경우, 크로스토크 광의 크기가 크면 층간 크로스토크 성분은 작아진다.

크로스토크 광의 광검출기(26) 상에서의 크기는 전술한 바와 같이, 수광계의 횡배율(M)에 의해 결정된다. 횡배율(M)은 대물 렌즈(24)의 개구 반경과 집광 렌즈(25)의 개구 반경이 동일한 경우, 집광 렌즈(25)의 초점 거리(fc)와 대물 렌즈(24)의 초점 거리(fo)의 비로 결정되어, M=fc/fo로 구해진다.

따라서, 광검출기(26)의 수광부 면적을 A, 수광계의 횡배율을 M이라고 가정하면, 층간 크로스토크의 정도에 대략 비례하는 지표로서 A/M²의 값을 정의할 수 있다. 현행 DVD 규격의 광디스크에 관한 A/M²은 선행 기술 문헌인 일본 공업 규격(JIS)에 있어서, JIS X 6241(1997)에 개시되어 있다. A/M²의 값은 100<A/M²<144 ㎛²의 범위를 갖고 있다.

도 4는 횡축으로 A/M², 종축으로 층간 크로스토크 량을 그린 그래프이다.

도 4로부터 확인되는 바와 같이, 광디스크(1)에서의 중간층(4)의 두께와 층간 크로스토크의 레벨(크기)간에는 전술한 바와 같이, 일정한 관계가 있다. 중간층 (4)의 두께가 얇은 경우, 층간 크로스토크가 증대된다는 것은 명백하다. 도 4에서 곡선 a는 중간층(4)의 두께가 15 ㎛인 경우를 나타낸다. 마찬가지로, 곡선 b는 중간층(4)의 두께가 20 ㎛인 경우를 나타내고, 곡선 c는 중간층(4)의 두께가 25 ㎛인 경우를 나타내며, 곡선 d는 중간층(4)의 두께가 30 ㎛인 경우를 나타내고 있다. 곡선 z는 현행 DVD 규격의 광디스크에서의 중간층(4)의 두께(40 ㎛)를 비교하기 위해 나타낸 것이다.

현행 DVD 규격의 광디스크에서는 A/M²의 최대값이 144 ㎛²이므로, 층간 크로스토크 최대값은 최대 10.2%(0.102)임을 알 수 있다.

이 층간 크로스토크 최대값을 본 발명의 차세대 광디스크에 적용하면, 중간층(4)의 두께가 15 ㎛인 경우에는 A/M²<27 ㎛², 중간층(4)의 두께가 20 ㎛인 경우에는 A/M²<47 ㎛², 중간층(4)의 두께가 25 ㎛인 경우에는 A/M²<73 ㎛², 중간층(4)의 두께가 30 ㎛인 경우에는 A/M²<104 ㎛²임을 확인할 수 있다. 이상으로부터, A/M²의 값이 작을수록 층간 크로스토크 레벨을 억제할 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 층간 크로스토크의 관점으로부터는 A/M²의 값은 작은 것이 좋다. HD DVD에 관해서는 A/M²의 값을 현행 DVD 규격보다도 작게 하는, 즉 A/M²<100 ㎛²으로 하는 것이 바람직하다.

보다 상세하게는, 중간층(4)의 두께가 20 ㎛인 경우에는 층간 크로스토크 감 소의 관점으로부터는 본 발명의 광디스크(1)에 적절한 광헤드 유닛(광디스크 드라이브)에 있어서는 수광계의 명세로서 A/M²<47 ㎛²을 만족하는 것이 바람직하다.

A/M²의 값은 층간 크로스토크의 관점으로부터는 적을수록 좋으므로, 하한값은 정해지지 않는다. 한편, 광검출기(26)의 면적(A)의 하한값과 검출 횡배율(M)의 상한값은 현실적으로 정해질 수 있다. 광검출기(26)의 크기는 최소한 한 변이 40 ㎛인 정방형이다(A=1600 ㎛²). 한편, 검출 횡배율(M)의 최대값은 fc[집광 렌즈(25)의 초점 거리]의 최대값에 의해 결정된다. 다음에, 광헤드 유닛(11)의 크기에 대한 fc의 영향을 고려하면, 최대 120 ㎜(디스크와 같은 크기)를 상한으로 설정하는 것이 타당하다. 따라서, fo[대물 렌즈(24)의 초점 거리]를 3 ㎜로 하면 M=40이 된다.

이들 값에 기초하여, A/M²의 하한값은 A/M²=1600/40²=1.0이 된다. 따라서, 본 발명의 광디스크 드라이브에서의 수광계의 명세로서는 1<A/M²<47 ㎛²을 만족할 필요가 있다.

오늘날, 광헤드 유닛(11)[특히, 대물 렌즈(24)]의 특성에 큰 영향을 미치는 요인으로서 대물 렌즈(24)의 개구 직경과 입사 광속 직경간의 관계를 나타내는 Rim Intensity(RI)의 영향을 무시할 수 없다는 것을 잘 알고 있다.

RI는 렌즈에 입사하는 레이저광에 관한 것으로, 렌즈의 개구 엣지에서의 광강도를 광 빔의 중심 강도에 대한 비(또는 백분율)로 나타낸 값이고, 대물 렌즈에 입사하는 빔의 광학 특성을 나타내는 파라미터의 하나이다.

예컨대, 광디스크 드라이브에서, 대물 렌즈를 통해 광디스크에 집광하는 레이저광의 직경(R)은 R=2×f(RI)×λ/NA에 의해 얻을 수 있다(f는 기타의 요인을 포함하는 함수를 나타낸다). 대물 렌즈(24)는 대략 환상[정원(正圓)]이지만, 반도체 레이저 유닛(20)로부터의 레이저광이 발산성이고 더구나 타원형 단면을 갖는 경우에는 방향성을 고려할 필요가 있다. 이 경우, RI는 RIx 또는 RIy로서 방향성을 포함하도록 정해진다.

예컨대, RI(방향성 없음)=0.6이고 파장 λ=405 ㎚이며 NA=0.65인 경우, 빔 직경(R)은 R=0.5260 ㎛이다. RI(방향성 없음)==0.7이고 파장 λ=405 ㎚이며 NA=0.65인 경우, 빔 직경(R)은 R=0.5218 ㎛이다.

또한, 광디스크 드라이브에서 대물 렌즈(24) 외에, 특히 반도체 레이저 유닛(20)에 콜리메이터 렌즈(21)도 이용된다.

따라서, 본 발명에서는 종래, 1.0(입사광 강도가 눈동자에서 일정)으로 고정되어 있는 RI를 변화시켜, RI의 영향을 포함하는 층간 크로스토크의 정도도 고려하고 있다.

도 5는 광디스크(1)의 중간층(4)의 두께를 20 ㎛로 설정하고 RI를 파라미터로서 변화시키는 경우에, A/M²에 대한 층간 크로스토크의 의존성을 나타내고 있다.

도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, RI를 0.135(곡선 A), 0.6(곡선 B), 1.0(곡선 Z, 비교예)으로 설정한 결과, RI가 작으면(낮으면) 층간 크로스토크의 값은 증가하고, RI가 크면(높으면) 층간 크로스토크의 값은 감소하는 것이 확인되고 있 다. 도 5에서 이용한 RI=0.135(하한)는 이론상으로는 가능한 한 0에 근접할 정도로 낮아지지만, 실질적으로는 대략 1/e²(=0.135)이 된다. 상한은 이론상 1.0(종래=비교예, RI을 고려하지 않음)이다.

도 5에 따르면, A/M²의 값이 RI=0.135(곡선 A)에서 A/M²<27 ㎛²으로 설정되고 RI=0.6(곡선 B)에서 A/M²<47 ㎛²으로 설정되는 경우에, 층간 크로스토크 값(크기)를 억제시킬 수 있다.

RI가 높은(큰) 경우에는 렌즈에서의 광 이용 효율을 저하시키는 문제가 발생한다. 또한, RI가 낮은(작은) 경우에는 렌즈에 의해 집광된 광의 빔 직경을 증대시키다. 따라서, 트레이드오프를 고려한 RI의 최적 범위는 예컨대 0.55<RI<0.70이다. RI를 변화시킨 경우, A/M²은 광디스크(1)의 중간층(4)의 두께를 변화시킨 경우와는 달리 크게 변화하지 않는다. 도 5는 중간층(4)의 두께를 20 ㎛으로 한 예를 나타내고 있지만, 중간층(4)의 두께가 15 ㎛ 또는 30 ㎛인 경우에도, 실질적으로 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

다음에, A/M²의 바람직한 값에 대해서 고찰한다.

중간층(4)의 두께를 15∼30 ㎛이라고 가정하여 A/M²의 하한값을 고찰하면, A/M²의 하한값은 2∼3 ㎛²으로 된다.

상세하게는 fc[집광 렌즈(25)의 초점 거리]의 최대값은 전술한 방법에 따른 대략 광디스크의 크기 정도라고 가정하고, 또, fo[대물 렌즈(24)의 초점 거리]가 3 ㎜라고 가정하면, 광디스크의 크기가 80 ㎜인 경우에 M=26.7로 된다. 따라서, A/M²=1600/26.7²=2.3으로 된다.

역으로, 광디스크 드라이브의 소형화에 기인하여 fc의 최대값이 광디스크의 (직경이 아닌) 대략 반경 정도라고 가정하면, 광디스크의 외형이 120 ㎜인 경우에는 fc=60 ㎜이고, M=20이다. 이 경우, A/M²=1600/20²=4가 된다. 광디스크의 외형이 80 ㎜인 경우에는 fc=40 ㎜이고, M=13.3이다. 따라서, A/M²=1600/13.3²≒9가 된다.

당업자에게는 추가의 이점 및 변형이 쉽게 안출될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 더욱 넓은 형태에서 본 명세서에서 도시하고 설명한 상세한 설명 및 대표 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 특허청구범위 및 그의 등가물에 의해 정의되는 상위개념의 발명 사상의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고서도 다양한 변형 또는 변경이 가능하다.

본 발명의 상세한 설명에서는 광디스크 드라이브를 예로 들어 본 발명의 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명이 동화상 촬영용 카메라와 음악 데이터를 수용하는 휴대용 음악 기기에도 적용 가능하다는 것은 명백하다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광디스크로부터의 반사 레이저광을 수광하는 광검출기의 면적을 "A"로 설정하고, 반사 레이저광을 통과시키는 수광계의 횡배율(M)(집광 렌즈의 초점 거리 fc와 대물 렌즈의 초점 거리 fo의 비)에 의해 결 정되는 A/M²의 크기를 1<A/M²<47 ㎛²으로 설정함으로써, 기록층이 2층 이상 마련된 광디바이스의 층간 크로스토크를 확실히 감소시킬 수 있어, 양호한 재생 특성을 얻을 수 있다.

Claims

광원과,

이 광원으로부터의 광을 적어도 2층의 기록층을 갖는 기록 매체 중 적어도 하나의 기록층에 집광시키는 대물 렌즈와,

적어도 2층의 기록층을 갖는 기록 매체 중 하나의 기록층에서 반사된 광을 수광하여 이 광의 강도에 대응하는 신호를 출력하는 광검출기와,

이 광검출기에 적어도 2층의 기록층을 갖는 기록 매체 중 하나의 기록층에서 반사된 광을 집광시키는 집광 렌즈

를 구비하고,

상기 대물 렌즈와 상기 집광 렌즈는, 상기 광검출기의 수광면 면적이 A, 상기 대물 렌즈의 초점 거리가 fo, 상기 집광 렌즈의 초점 거리가 fc, fc/fo가 M이라고 가정하여 A/M²를 정의할 때, A/M²<100 ㎛²을 만족하는 것인 광디스크 장치.
제1항에 있어서, 상기 광원으로부터의 광의 파장은 400∼410 ㎚인 것인 광디스크 장치.
제2항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 개구수는 0.65인 것인 광디스크 장치.
제1항에 있어서, 상기 A/M²의 값은 1<A/M²<47 ㎛²인 것인 광디스크 장치.
제4항에 있어서, 상기 A/M²의 값은 3<A/M²<27 ㎛²인 것인 광디스크 장치.
제1항에 있어서, 상기 기록 매체의 기록층간 두께는 20 ㎛인 것인 광디스크 장치.
제2항에 있어서, 상기 대물 렌즈에 입사하는 광에 대하여 렌즈의 개구 엣지에서의 광강도를 광의 중심에서의 강도에 대한 비로서 나타내는 값(RI)이 0.55<RI<0.7인 것인 광디스크 장치.
제7항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 개구수는 0.65인 것인 광디스크 장치.
제8항에 있어서, 상기 A/M²의 값은 1<A/M²<47 ㎛²인 것인 광디스크 장치.
제8항에 있어서, 상기 A/M²의 값은 3<A/M²<27 ㎛²인 것인 광디스크 장치.
제8항에 있어서, 상기 기록 매체의 기록층간 두께는 20 ㎛인 것인 광디스크 장치.
초점 거리가 fo이고, 파장이 400∼410 ㎚인 광을 적어도 제1 기록층과 제2 기록층 사이에 중간층을 갖는 기록 매체 중 하나의 기록층에 집광시킬 수 있는 대물 렌즈와,

초점 거리가 fc이고, 기록 매체 중 하나의 기록층에서 반사된 광을 소정의 위치에 집광시키는 집광 렌즈와,

이 집광 렌즈에 의해 소정의 집속성이 부여된 광을 수광하고, 이 광의 강도에 대응하는 신호를 출력하는 수광 면적 A의 수광부를 갖는 광검출기

를 구비하고,

상기 대물 렌즈의 초점 거리와 상기 집광 렌즈의 초점 거리는, fc/fo가 M이고, 상기 중간층의 두께가 20 ㎛일 때, A/M²이 1<A/M²<47 ㎛²인 범위가 되는 것인 광디스크 장치.
제12항에 있어서, 상기 대물 렌즈에 입사하는 광에 대하여 렌즈의 개구 엣지에서의 광강도를 광의 중심에서의 강도에 대한 비로서 나타내는 값(RI)이 0.55<RI<0.7인 것인 광디스크 장치.
제12항에 있어서, 상기 대물 렌즈의 개구수는 0.65인 것인 광디스크 장치.
수광부 면적이 A이고, 수광 강도에 대응하는 신호를 출력하는 광검출기와,

초점 거리가 fo이고, 개구수가 0.65이며, 파장이 400∼410 ㎚인 광을 적어도 제1 기록층과 제2 기록층 사이에 중간층을 갖는 기록 매체 중 하나의 기록층에 집광시킬 수 있는 대물 렌즈와,

초점 거리가 fc이고, 기록 매체 중 하나의 기록층에서 반사된 광을 소정의 위치에 집광시키는 집광 렌즈

를 구비하고,

fc/fo가 M이고, 상기 중간층의 두께가 20 ㎛일 때, A/M²이 1<A/M²<47 ㎛²으로 되는 것인 광헤드 유닛.