KR100200823B1 - 광디스크 시스템의 포커스 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 디스크 시스템의 포커스 제어장치를 공개한다. 그 장치는 광 다이오우드의 출력신호를 차동증폭하여 트랙킹 신호를 출력하기 위한 트랙킹 신호 증폭수단, 4분할된 광 다이오우드의 각 분할 광 다이오우드의 출력을 모두 합하여 주는 합신호 증폭수단, 4분할된 광 다이오우드에서 대각선 방향으로 위치한 각각 2개의 광 다이오우드의 출력을 합한 후에 차동증폭하여 촛점신호를 출력하는 촛점 신호 증폭수단, 트랙킹 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출수단, 상기 트랙킹 신호 증폭수단, 포커싱 신호 증폭수단, 및 합신호 증폭수단의 출력신호를 선택적으로 출력하기 위한 선택수단, 상기 선택수단의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지탈 변환수단, 상기 아날로그 디지탈 변환수단의 출력신호를 저장하기 위한 저장수단, 상기 아날로그 디지탈 변환수단의 출력신호를 입력하여 포커싱 오프셋을 검출하고 오프셋이 보정된 새로운 포커스 오차신호를 출력하기 위한 오프셋 및 포커스 신호 발생수단, 상기 오프셋 및 포커스 신호 발생수단의 출력신호를 입력하여 아날로그 신호로 변환하기 위한 디지탈 아날로그 변환수단, 상기 디지탈 아날로그 변환수단의 출력신호를 입력하여 위상을 보상하는 위상 보상수단, 상기 위상 보상수단의 출력신호에 의해서 액츄에이터를 구동하기 위한 구동수단으로 구성되어 있다. 따라서, 안정된 포커스 동작을 유지할 수 있다.

Description

광디스크 시스템의 포커스 제어장치 및 방법

제1도는 촛점시와 비촛점시에 광 다이오우드에 맺히는 상의 모양을 나타내는 것이다.

제2도는 포커스 S-커브를 나타내는 것이다.

제3도는 종래의 포커스 제어회로의 블록도이다.

제4도는 포커시 인입시 포커싱 신호와 액츄에이터 구동신호를 나타내는 것이다.

제5도는 본 발명의 포커스 제어회로의 블록도이다.

제6도는 이상적인 포커스 S-커브와 트랙킹 신호의 타이밍도이다.

제7도는 광학 오프셋이 있는 경우의 S-커브와 트랙킹 신호의 타이밍도이다.

제8도는 S-커브 및 합신호의 타이밍도이다.

제9도는 포커스 신호 출력 파형을 나타내는 것이다.

본 발명은 광 디스크 시스템에 관한 것으로, 특히 광 디스크 시스템의 포커스 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

광 디스크 드라이브에 디스크를 장착하여 디스크에 기록되어 있는 정보를 읽어내려면 먼저 광픽업에서 나오는 레이저광이 디스크의 면진동에 추종하여 디스크 표면에 정확하게 촛점이 맞추어져야 하는데 이를 위하여 포커스 제어장치는 대물렌즈를 수직방향으로 움직여주는 포커싱 액츄에이터를 구동하게 된다. 광 디스크의 포커스 제어는 일반적으로 S-커브라고 말하는 신호를 이용하는데 이 신호는 디스크에서 반사되는 레이저 광이 광 다이오우드에 맺혀서 전기적으로 변환된 신호를 차등 증폭하여 얻어지는 신호인데 포커싱 액츄에이터를 상하로 구동시켜보면 제2도와 같은 모양의 S-커브를 얻게 된다. 이때 S-커브의 중간지점이 정포커스 위치로서 포커스 제어장치는 포커스 신호가 항상 이 중간지점의 값을 유지하도록 포커싱 액츄에이터를 구동한다. 그러나, 광 픽업의 광축이 틀어지거나 제반 수차가 규정치이상 클 경우에 광학적인 오프셋 성분이 발생하여 정확한 포커스 지점이 S-커브의 중간지점이 아닌 다른 위치로 이동하게 되는 문제점이 있다.

제1도는 종래의 촛점시 또는 비촛점시에 디스크에서 반사된 레이저광이 광 다이오우드에 맺히는 상의 모양을 나타내는 것이다.

광 다이오우드는 같은 면적으로 4분할되어 있는데 촛점이 맞았을 경우에는 제1a도에 나타낸 것과 같이 광 다이오우드의 중간에 작은 원모양으로 맺히게 되고 각각의 분할된 면적에 같은 량의 광이 주사되며 촛점이 틀어졌을 경우에는 제1a도 및 제1c도와 같이 원근에 따라 각기 다른 방향으로 타원을 이루게 되어 각각의 분할된 광 다이오우드의 출력을 전압으로 변환하여 대각선 방향의 2개 신호를 각각 합한 후 이를 차동시키면 출력신호((A+C)-(B+D))를 발생하고 그 신호는 제2도와 같은 모양을 가지게 되는데 이를 통상 S-커브라고 한다. 종래의 포커스 제어회로는 광 다이오우드로부터 만들어진 오차신호가 항상 S-커브의 중간값을 가지도록 제어하여 시스템의 촛점을 유지하게 된다.

제3도는 종래의 포커스 제어회로의 블록도이다.

먼저, 포커스 인입부에서 제4b도에 나타낸 것과 같이 포커스 액츄에이터를 상하로 이동시키면 제4a도에 나타낸 것과 같이 S-커브가 나타나는데 검출신호가 S-커브의 중간치를 가리킬 때 포커스 보상기를 온시켜서 포커스 제어를 수행하도록 한다. 그런데, 픽업 광학부가 정확히 조정되었을 경우에는 실제적인 촛점위치와 S-커브의 중간지점을 가리키는 즉, (A+C)와 (B+D)의 크기가 같게 되는 위치가 같게되나 광학부의 광축이 정확하게 조정되지 않았을 경우에는 두 위치가 틀어지게 되며 또한 광학부가 정확하게 조정되었더라도 광 다이오우드의 감도특성이 균일하지 않거나 차동증폭부의 양 채널 이득특성이 같지 않을 경우에도 정촛점 위치와 S-커브의 중간위치가 달라지게 되는 오프셋 에러가 발생하게 된다. 그러나, 종래의 제어회로에서는 이에 대한 대책이 없이 단순히 S-커브의 중간값이 유지되도록 제어를 함으로써 상기와 같은 경우가 발생하면 오프셋 만큼 촛점이 틀어진 채로 제어를 하거나 광축을 재조정해야 한다.

본 발명의 목적은 광 다이오우드에서 발생하는 또 다른 신호인 트랙킹 신호 및 합신호를 이용하여 정 포커스 지점의 이동변위를 검출한 후 이를 보상할 수 있으면서도 포커스 신호의 동적 범위를 충분히 확보할 수 있는 새로운 신호를 만들어 제어함으로써 광학적 오프셋이 발생하여도 항상 최적의 포커스 상태를 유지할 수 있는 포커스 제어회로를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 포커스 제어회로는 광 다이오우드의 출력신호를 차동증폭하여 트랙킹 신호를 출력하기 위한 트랙킹 신호 증폭수단, 4분할된 광 다이오우드의 각 분할 광 다이오우드의 출력을 모두 합하여 주는 합신호 증폭수단, 4분할된 광 다이오우드에서 대각선 방향으로 위치한 각각 2개의 광 다이오우드의 출력을 합한 후에 차동증폭하여 촛점신호를 출력하는 촛점 신호 증폭수단, 트랙킹 신호를 검출한 후 그 진폭을 검출하는 트랙킹 신호 진폭 검출수단, 상기 트랙킹 신호 증폭수단, 포커싱 신호 증폭수단, 및 합신호 증폭수단의 출력신호를 선택적으로 출력하기 위한 선택수단, 상기 선택수단의 출력신호를 디지탈신호로 변환하기 위한 아날로그 디지탈 변환수단, 상기 아날로그 디지탈 변환수단의 출력신호를 저장하기 위한 저장수단, 상기 아날로그 디지탈 변환수단의 출력신호를 입력하여 포커싱 오프셋을 검출하고 오프셋이 보정된 새로운 포커스 오차신호를 출력하기 위한 오프셋 및 포커스 신호 발생수단, 상기 오프셋 및 포커스 신호 발생수단의 출력신호를 입력하여 아날로그 신호로 변환하기 위한 디지탈 아날로그 변환수단, 상기 디지탈 아날로그 변환수단의 출력신호를 입력하여 위상을 보상하는 위상 보상수단, 대물렌즈를 포커싱 방향인 상하로 움직이기 위한 액츄에이터, 상기 위상 보상수단의 출력신호에 의해서 상기 액츄에이터를 구동하기 위한 구동수단으로 구성되어 있다.

첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 포커스 제어방법 및 회로를 설명하면 다음과 같다.

제5도는 본 발명의 포커스 제어회로의 블록도이다.

제5도에 있어서, 본 발명의 포커스 제어회로는 광 다이오우드(100), 트랙킹 신호 진폭 검출부(110), 포커싱 신호 증폭부(120), 합신호 증폭부(130), 멀티플렉서(140), 아날로그/디지탈 변환기(150), 오프셋검출부(160), 포커스 오차신호 발생부(170), 디지탈 /아날로그 변환기(180), 위상 보상부(190), 구동회로(200), 액튜에이터(210), 및 메모리(220)으로 구성되어 있다.

본 발명에 의해서 추가되는 부분은 여러가지 입력신호를 아날로그/디지탈 변환한 후에 모두 처리기에 의한 디지탈 연산으로 수행되는데 하드웨어의 구성은 다음과 같다.

2개의 트랙킹 광 다이오우드의 출력신호를 차동증폭하여 트랙킹 신호를 만드는 트랙킹 신호 증폭부(110), 4분할된 포커스 광 다이오우드의 각 분할 광 다이오우드의 출력을 모두 합하여 주는 합신호 증폭부(130), 4분할된 포커스 광 다이오우드에서 대각선 방향으로 위치한 각각 2개의 광 다이오우드의 출력을 합한 후에 이를 다시 차동증폭하여 포커싱 신호를 만들어내는 포커싱 신호 증폭부(120), 트랙킹 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출부(130), 중앙 처리 장치의 명령에 의해 차례로 시분할하여 트랙킹 진폭신호, 합신호, 포커스 신호중 하나의 신호를 선택하는 멀티플렉서(140), 멀티플렉서(140)에 의해서 선택된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그 디지탈 변환기(150), 아날로그 디지탈 변환기(150)의 출력신호를 입력하여 포커싱 오프셋을 검출하는 오프셋 검출부(160), 오프셋 검출부(160)의 출력신호를 입력하여 오프셋이 보정된 새로운 포커스 오차신호를 만들어내는 포커스 신호 발생부(170), 포커스 신호 발생부(170)의 디지탈 출력신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 디지탈 아날로그 변환부(180), 새로운 포커스 오차신호를 입력하여 액츄에이터 구동신호를 만들어내는 위상 보상부(190), 위상 보상부(190)의 출력신호에 의해서 액츄에이터를 구동하는 구동부(200), 구동부(200)의 출력신호에 의해서 대물렌즈를 포커싱 방향인 상하로 움직이기 위한 액츄에이터(210), 및 멀티플렉서(140)를 통하여 시분할로 트랙킹 신호, 포커싱 신호, 및 합신호를 저장하기 위한 메모리(220)으로 구성되어 있다.

제6도는 광축이 틀어지지 않은 이상적인 경우의 포커스 S-커브와 그때의 트랙킹 신호를 나타내는 것이다.

서보 인입시에 스핀들 회전후 포커싱을 걸고 트랙킹을 걸게 되는데 포커싱을 걸기 위해서 액츄에이터(210)을 상하로 흔들어 보면 촛점이 맞는 지점에서 트랙킹 신호가 나오게 된다. 이는 디스크가 편심을 가지고 있기 때문에 디스크를 회전시키면서 포커싱만을 걸게 되면 레이저 빔이 여러개의 트랙을 횡단하는 효과가 있기 때문이다. 트랙은 디스크의 표면 즉, 촛점면에 위치하므로 촛점이 가장 잘 맞는 위치에서 트랙킹 신호의 진폭이 가장 크게된다. 따라서, 제6도에서 처럼, 광학부의 조정이 이상적으로 되었으면 양 채널의 특성이 똑같을 경우에는 S-커브의 중간지점에서 트랙킹 신호의 진폭이 최대가 된다. 반면에 제7도에 오프셋이 있는 경우의 S-커브와 트랙킹 신호를 나타내었는데 S-커브의 중간지점이 아닌 다른 지점에서 트랙킹 신호의 진폭이 최대가 되며 그 지점이 실제의 정촛점 지점이 된다. 또한, 제8도에 S-커브 및 합신호를 나타내었는데 S-커브의 중간지점에서 합신호가 최대치를 나타내며 주변으로 갈수록 크기가 작아지게 된다.

이와 같은 성질을 이용하여 오프셋이 보정된 새로운 신호를 만들 수 있는데 이를 제9도의 파형을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

포커스 인입시에 오프셋 검출부(160)와 포커스 신호 발생부(170)은 액츄에이터(210)을 상하로 움직이면서 동시에 멀티플렉서(140)를 통하여 시분할로 트랙킹 진폭, 포커스, 및 합신호의 3가지 신호를 입력받아 메모리(220)에 저장한다. 저장된 데이타중 포커스 S-커브 신호의 중간값과 트랙킹 진폭이 최대일 때의 포커스 신호값의 차(a1)를 구하면 오프셋 보정량 및 보정 방향이 구하여 진다. 새로운 포커스 오차신호는 트랙킹 신호의 정촛점 지점(A0)을 기준으로 하여 양방향으로 S-커브의 선형 구간 길이(b0)만큼 선형 영역을 가지고 그 이상에서는 포화되는 특성을 가지는 신호로서 메모리(220)에 있는 데이타를 이용하여 만들 수가 있다. 이 때 새로운 오차신호의 선형영역 진폭은 S-커브의 선형구간 진폭(c0)과 같게하면 된다. 오프셋을 검출하여 새로운 포커스 신호를 만들고 나면 원래의 포커스 입력신호에 대하여 새로운 입력신호를 1 : 1로 매칭시켜야 하는데 원래의 포커스 S-커브 신호를 보면 한 개의 신호값에 대하여 2개의 위치가 존재하게 된다. 이것을 보정하기 위하여 합신호를 이용하는데 메모리(220)에 들어있는 데이타로부터 S-커브의 변곡점(B0, C0)에서의 합신호(d1, e1)를 보관하였다가 실제 포커스 신호가 들어올 때 합신호를 같이 입력시켜 합신호값과 비교하여 크면 중간에 위치한 값이고 작으면 주변의 값으로 생각할 수가 있다. 이상의 원리에 의해 새로운 포커스 오차신호를 만들어 사용하면 근원적으로 광학 오프셋을 보정하여 항상 최상의 촛점을 유지할 수가 있게 된다.

따라서, 본 발명의 광 디스크 시스템의 포커스 제어회로는 광 디스크 시스템의 픽업부에 광학적 오프셋이 발생하여도 이를 보정하여 최적의 촛점상태를 유지할 수가 있어 광축의 재조정이 필요없다.

광 디스크 시스템의 광 다이오우드 감도나 포커스 증폭기의 양채널특성이 달라도 최적의 촛점상태를 유지하는 것이 가능하다.

S-커브의 정궤환 영역이 없어지므로 항상 안정된 포커스 동작을 유지할 수 있다.

Claims (1)

1. 광 다이오우드의 출력신호를 차동증폭하여 트랙킹 신호를 출력하기 위한 트랙킹 신호 증폭수단; 4분할된 광 다이오우드의 각 분할 광 다이오우드의 출력을 모두 합하여 주는 합신호 증폭수단; 4분할된 광 다이오우드에서 대각선 방향으로 위치한 각각 2개의 광 다이오우드의 출력을 합한 후에 차동증폭하여 촛점신호를 출력하는 촛점 신호 증폭수단; 트랙킹 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출수단; 상기 트랙킹 신호 증폭수단, 포커싱 신호 증폭수단, 및 합신호 증폭수단의 출력신호를 선택적으로 출력하기 위한 선택수단; 상기 선택수단의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지탈 변환수단; 상기 아날로그 디지탈 변환수단의 출력신호를 저장하기 위한 저장수단; 상기 아날로그 디지탈 변환수단의 출력신호를 입력하여 포커싱 오프셋을 검출하고 오프셋이 보정된 새로운 포커스 오차신호를 출력하기 위한 오프셋 및 포커스 신호 발생수단; 상기 오프셋 및 포커스 신호 발생수단의 출력신호를 입력하여 아날로그 신호로 변환하기 위한 디지탈 아날로그 변환수단; 상기 디지탈 아날로그 변환수단의 출력신호를 입력하여 위상을 보상하는 위상 보상수단; 대물렌즈를 포커싱 방향인 상하로 움직이기 위한 액츄에이터; 상기 위상 보상수단의 출력신호에 의해서 상기 액츄에이터를 구동하기 위한 구동수단을 구비한 것을 특징으로 하는 광 디스크 시스템의 포커스 제어장치.