KR100218515B1 - 광재생장치의 광검출신호 보정장치 - Google Patents

Abstract

광재생장치의 광검출신호 보정장치가, 다분할 광검출소자들로 구성되며 광검출소자들이 각각 디스크 상에서 반사되는 광신호를 검출하여 전기신호로 변환 출력하는 광검출기와, 검출된 신호의 중심을 검출한 후 검출된 신호의 중심이 광검출기의 중앙에서 상하 및 좌우로 치우친 길이를 연산하여 광검출소자들의 출력이 광검출기의 중앙에 위치되도록 제어하기 위한 제어신호들을 발생하는 초점위치 검출기와, 광검출기의 출력을 입력하며, 기울기에러 제어신호들에 의해 대응되는 광출소자들의 신호들의 위치를 조정하여 기울기에 따른 에러 위치를 보상하는 초점위치 보상기와, 기울기가 보상된 광검출신호들로 부터 초점 에러를 연산하는 초점에러 검출기와, 초점에러 연산신호에 의해 초점에러를 보상하기 위한 신호를 발생하는 초점에러보상기와, 초점에러 보상신호에 의해 픽업의 구동을 제어하는 액튜에이터로 구성된다.

Description

광재생장치의 광검출신호 보정장치{APPARACTUS FOR CORRECTING PHOTO DAFECT SIGNAL IN OPTICAL SYSTEM}

본 발명은 광기록/재생 시스템의 광검출장치에 관한 것으로, 특히 광검출장치와 디스크 간의 상태에 따라 발생되는 초점 오차를 보상할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 컴팩트 디스크 플레이어(Compact Disk Player: CDP), 레이저 디스크 플레이어(Laser Disk Player: LDP), 미니 디스크(Mini Disk: MD), DVD(Digital Video Disk: DVD) 등의 광디스크 구동장치(Optical Drive Unit)에서 채용되고 있는 포커스 서보(focus servo) 방식은 비점수차 방식이다. 상기 비점수차 방식의 포커스 서보는 4분할 광검출기(Poto Detector)를 사용한다. 상기와 같은 4분할 광검출기를 사용하여 포커싱 서보를 하는 광디스크 구동장치는 상기 광검출기의 일정 위치에 빔(beam)에 고정되어 있는 초점(spot)을 전기적 신호로 변환한 후 이를 분석하여 매체에 저장되어 있는 정보를 확인하게 되며, 광검출기에 맺혀지는 빔의 형상 변화로 포커싱 서보를 수행하게 된다.

도 1은 종래의 광디스크 구동장치에서 광신호를 검출하는 구성을 도시하는 도면으로, 광검출기11은 디스크로 부터 반사되는 빔을 검출하여 전기적 신호로 변환 출력한다. 상기 광검출기11은 4분할 광검출소자들로 구성된다. 상기 광검출소자들은 각각 할당된 영역에 맺혀지는 빔의 크기에 대응되는 제1광검출신호-제4광검출신호를 발생한다. 증폭기12는 상기 광검출기11에서 출력되는 광검출신호를 각각 증폭하여 출력한다. 상기 증폭기12는 4개의 증폭소자 들로 구성되며, 각각의 증폭소자들은 상기 제1광검출신호-제4광검출신호들과 각각 대응되도록 구성되며, 해당하는 광검출소자에서 출력되는 광검출신호를 증폭하여 출력한다. 초점에러 검출기13은 상기 증폭기12로 부터 출력으로 부터 광검출신호를 연산하여 빔 에러를 검출한다. 상기 초점에러 검출기13은 차동증폭기로 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 제1광검출신호와 제3광검출신호의 합신호와 상기 제2광검출신호와 제4광검출신호의 합신호 간의 차신호를 발생한다. 이때 상기 초점에러 검출기13의 출력에서 두 개의 합신호들이 동일한 크기의 값을 가지면 상기 광검출신호는 포커싱이 정확하게 이루어진 상태이며, 차신호가 발생되면 초점 거리가 멀거나 가까운 상태가 됨을 의미한다. 에러상기14는 상기 초점에러 검출기13의 출력을 입력하며, 에러 값을 보상한 후 증폭 출력한다. 액츄에이터(pick up actuator)15는 상기 초점에러 보상기14에서 출력되는 보상신호에 따라 상기 광검출기12가 연결된 픽업 유니트를 제어하여 포커싱 에러를 조정한다.

도 2는 상기 광검출기11 상에 맺혀지는 초점의 형태를 도시하는 도면으로, 도 2a는 빔 발생기와 디스크 간의 거리가 정확하게 유지되어 광검출기11 상에 초점이 정확하게 맺혀진 형태를 도시하고 있다. 도 2b는 빔 발생기와 디스크 간의 거리가 가까워 광검출기 상에 초점이 정확하게 맺혀지지 않은 형태를 도시하고 있고, 도 2c는 빔 발생기와 디스크의 거리가 멀어 상기 광검출기11 상에 초점이 정확하게 맺혀지지 않은 형태를 도시하고 있다.

상기 도 1 및 도 2a - 도 2c를 참조하면, 통상적으로 포커싱 에러는 광검출기11 상의 제1광검출소자A와 제3광검출소자C에서 검출되는 신호의 합신호와 제2광검출소자B와 제4광검출소자D에서 검출되는 신호의 합신호 간의 차로 나타난다. 즉, 상기 광검출기11 상에서 검출되는 광검출신호의 에러는 (A+C)-(B+D)로 표현할 수 있다. 따라서 상기 초점에러 검출기13은 (A+C)-(B+D)를 연산한다. 이때 상기 초점에러 검출기13에서 출력되는 (A+C)-(B+D)=0, (A+C)-(B+D)〉0, (A+C)-(B+D)〈0가 된다. 이때 상기 초점에러 검출기13이 (A+C)-(B+D)=0로 연산 출력하는 경우에는 상기 광검출기11 상에 맺혀지는 초점의 형태는 도 2a와 같으며, 이는 초점이 정확하게 맺혀졌음을 의미한다. 두 번째로 상기 초점에러 검출기13이 (A+C)-(B+D)〉0로 연산 출력하는 경우에는 사이 광검출기11 상에 맺혀지는 초점의 형태는 도 2b와 같으며, 이는 초점이 가깝게 맺혀졌음을 의미한다. 세번째로 (A+C)-(B+D)〈0로 연산 출력하는 경우에는 상기 광검출기11 상에 맺혀지는 초점의 형태는 도 2c와 같으며, 이는 초점이 멀게 맺혀졌음을 의미한다.

상기와 같이 출력되는 초점에러 검출기13의 출력은 상기한 바와 같이 양수, 0, 음수로 발생된다. 상기와 같이 연산되는 광검출 에러 값을 입력하는 초점에러 보상기14는 상기 에러신호를 위상 보상한 후 전력 증폭하여 출력한다. 이는 서보계의 안정도를 향상하기 위함이다. 상기 에러 보상신호는 액츄에이터15에 인가되어 포커스 서보 신호로 동작한다.

그러나 상기와 같은 제어 방법은 상기 디스크와 빔이 수직을 이루는 경우에는 포커싱 서보 동작을 수행할 수 있으나, 상기 디스크가 기울어져 빔과 수직을 이루지 못하는 경우에는 상기 광검출기11 상에 맺혀지는 초점의 위치도 이동된다??즉, 빔 발생기와 디스크 간의 거리가 정확하게 유지된 상태에서 디스크가 기울어진 경우, 도 3a와 같이 광검출기11 상에 초점은 원으로 정확하게 맺혀져 있지만 (A+C)-(B+D)〉0의 형태가 되어 결국 도 3b와 같이 발생된다. 이런 경우 포커싱 서보 동작을 수행하게 되면, 초점 거리는 더 멀어지게 되며, 이로인해 디스크에 기록된 데이터를 정확하게 재생할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 광재생장치에서 광검출신호의 에러 위치를 판단하여 보상할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 빔 발생기와 디스크 간의 기울어짐에 따라 발생될 수 있는 광검출신호의 에러 위치를 판단하여 보상할 수 있는 장치에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 광재생장치의 광검출신호 보정장치가, 다분할 광검출소자들로 구성되며 상기 광검출소자들이 각각 디스크 상에서 반사되는 광신호를 검출하여 전기신호로 변환 출력하는 광검출기와, 상기 검출된 신호의 중심을 검출한 후 상기 검출된 신호의 중심이 상기 광검출기의 중앙에서 상하 및 좌우로 치우친 길이를 연산하여 상기 광검출소자들의 출력이 상기 광검출기의 중앙에 위치되도록 제어하기 위한 제어신호들을 발생하는 초점위치 검출기와, 상기 광검출기의 출력을 입력하며 상기 기울기에러 제어신호들에 의해 대응되는 광출소자들의 신호들의 위치를 조정하여 기울기에 따른 에러 위치를 보상하는 초점위치 보상기와, 상기 기울기가 보상된 광검출신호들로 부터 초점 에러를 연산하는 초점에러 검출기와, 상기 초점에러 연산신호에 의해 초점에러를 보상하기 위한 신호를 발생하는 초점에러보상기와, 상기 초점에러 보상신호에 의해 픽업의 구동을 제어하는 액튜에이터로 구성된 것을 특징으로 한다.

도1은 종래의 광기록/재생 시스템에서 광검출신호를 보정하는 장치의 구성을 도시하는 도면

도2a 도2c는 도 1의 광검출장치에 맺혀지는 초점 형태를 도시하는 도면

도3a 도3b는 디스크의 기울기 상태에 따라 광검출장치에 맺혀지는 초점 형태를도시하는 도시하는 도면

도4는 본 발명의 실시예에 따른 광검출신호의 보정장치 구성을 도시하는 도면

도5는 도4에서 초점위치 검출기의 구성을 도시하는 도면

도6a 도6b는 본 발명의 실시예에 따라 초점위치 검출기에 광검출신호의 이득제어신호들을 발생하는 특성을 도시하는 도면

본 발명의 실시예에 따른 광재생장치에 광신호를 검출할 시 빔 발생기와 디스크 간의 기울어짐에 따라 발생되는 광검출신호의 에러가 발생되는 경우, 다분할 광검출기의 각 영역에서 검출되는 광검출신호의 크기를 계산한 후 기울어짐을 보상할 수 있도록 이득을 가변하여 광검출 에러를 보상한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광검출장치의 구성을 도시하는 도면으로, 광검출기41은 디스크로 부터 반사되는 빔을 검출하여 전기적 신호로 변환 출력한다. 상기 광검출기41은 4분할 광검출소자들로 구성된다. 상기 광검출소자들은 각각 할당된 영역에 맺혀지는 빔의 크기에 대응되는 제1광검출신호PD1-제4광검출신호PD4를 발생한다. 증폭기42는 상기 광검출기41에서 출력되는 광검출신호를 각각 증폭하여 출력한다. 상기 증폭기42는 4개의 증폭소자 들로 구성되며, 각각의 증폭소자들은 상기 제1광검출신호PD1-제4광검출신호PD4 들과 각각 대응되도록 구성되며, 해당하는 광검출소자에서 출력되는 광검출신호를 증폭하여 출력한다.

초점위치 검출기43은 상기 증폭기42에서 출력되는 제1광검출신호PD1-제4광검출신호PD4를 입력하며, 상기 광검출신호PD1-PD4의 전압 크기를 비교하여 광검출기41 상에 맺혀진 초점의 위치를 판단하며, 판단 결과에 따른 디스크의 기울기를 제어하기 위한 이득제어신호CTL1-CTL4를 발생한다. 따라서 상기 이득제어신호CTL1-CTL4는 상기 빔 발생기와 디스크 간의 기울기가 존재할 시 이를 보상할 수 있는 신호이다. 초점위치 보상기44는 상기 증폭기42에서 출력되는 광검출신호PD1-PD4를 입력하며, 상기 초점위치 검출기43에서 출력되는 이득제어신호CTL1-CTL4에 의해 상기 초점위치 보상기44가 해당하는 광검출신호PD1-PD4의 이득을 제어하여 디스크의 기울기에 따른 에러를 보정하여 출력한다.

초점에러 검출기45은 상기 초점위치 보상기44에서 디스크의 기울기 에러가 조정된 광검출신호PD1-PD4를 연산하여 빔 에러를 검출한다. 상기 초점에러 검출기45는 차동증폭기로 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 제1광검출신호PD1와 제3광검출신호PD3의 합신호(A+C)와 상기 제2광검출신호PD2와 제4광검출신호PD4의 합신호(B+D) 간의 차신호를 발생한다. 이때 상기 초점에러 검출기45의 출력에서 두 개의 합신호들이 동일한 크기의 값을 가지면 상기 광검출신호는 포커싱이 정확하게 이루어진 상태이며, 차신호가 발생되면 초점 거리가 멀거나 가까운 상태가 됨을 의미한다. 초점에러 보상기46은 상기 초점에러 검출기45의 출력을 입력하며, 에러 값을 보상한 후 증폭 출력한다. 액츄에이터(pick up actuator)47은 상기 초점에러 보상기46에서 출력되는 보상신호에 따라 상기 광검출기41이 연결된 픽업 유니트를 제어하여 포커싱 에러를 조정한다.

도 2a는 빔 발생기와 디스크 간의 거리가 정확하게 유지되어 광검출기41 상에 초점이 정확하게 맺혀진 형태를 도시하고 있다. 도 2b는 빔 발생기와 디스크 간의 거리가 가까워 광검출기 상에 초점이 정확하게 맺혀지지 않은 형태를 도시하고 있고, 도 2c는 빔 발생기와 디스크의 거리가 멀어 상기 광검출기41 상에 초점이 정확하게 맺혀지지 않은 형태를 도시하고 있다.

상기 도4를 참조하면, 상기한 바와 같이 포커싱 에러는 광검출기41 상의 제1광검출소자A와 제3광검출소자C에서 검출되는 신호의 합신호와 제2광검출소자B와 제4광검출소자D에서 검출되는 신호의 합신호 간의 차로 나타난다. 즉, 상기 광검출기41 상에서 검출되는 광검출신호의 에러는 (A+C)-(B+D)로 표현할 수 있다. 그러나 광검출기41 상에 맺혀진 초점의 위치가 중심에서 이탈된 경우에는 상기와 다른 방법으로 검출한다. 초점위치 검출기43은 상기 광검출기41의 출력을 입력한 후 각 광검출소자A-D에서 검출되는 광검출신호PD1-PD4를 입력한 후, 신호의 초점위치가 좌우로 벗어나거나 또는 상하로 벗어난 경우 그 크기를 검출하며, 위치 에러 값을 바탕으로 광검출신호PD1-PD4의 이득을 제어하여 위치 에러를 보상한다. 즉, 디스크와 빔 발생기 간의 기울어짐을 보상하게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초점위치 검출기43의 구성예를 도시하는 도면이며, 본 발명의 실시예에서는 광검출소자A-D를 중심으로 살펴본다. 가산기51은 상기 A-D 출력신호를 가산하여 A+B+C+D 신호를 출력하고, 가산기52는 상기 A-D출력신호를 가산 및 감산하여 초점의 상하 에러 값을 검출하기 위한 A+B-C-D 신호를 출력하며, 가산기53은 상기 A-D 출력신호를 가산하여 초점의 좌우 에러 값을 검출하기 위한 A-B-C+D 신호를 출력한다. 제산기54는 상기 가산기52의 출력에서 가산기51의 출력을 제산하여 초점의 상하 에러 값 PY를 발생한다. 상기 제산기54의 출력은가 된다. 또한 상기 제산기55는 상기 가산기53의 출력에서 상기 가산기51의 출력을 제한하여 초점의 좌우 에러값 PX를 발생한다. 상기 제산기55의 출력은가 된다. 상기와 같이 제산기54 및 55에서 출력되는 PY 및 PX는 결국 광검출기41의 중심위치에서 초점이 상하로 벗어난 정도 및 좌우로 벗어난 정도에 따른 에러 값들이 됨을 알 수 있다.

제어신호발생기56은 상기 제산기54 및 55에서 출력되는 PY 및 PX를 입력하며, 상기 두 입력신호의 크기를 분석하여 상기 광검출신호PD1-PD4의 이득을 가변시키는 제어신호CTL1-CTL4를 발생한다. 상기 제어신호발생기56은 상기 PY 값이 0보다 큰 값을 가지면 C 및 D에서 출력되는 광검출신호PD3 및 PD4의 이득을 크게하는 제어신호CTL3 및 CTL4를 발생하고 A 및 B에서 출력되는 광검출신호PD1 및 PD2의 이득을 작게하기 위한 제어신호CTL1 및 CTL2를 발생한다. 또한 상기 PX 값이 0보다 큰 값을 가지면 A 및 D에서 출력되는 광검출신호PD1 및 PD4의 이득을 작게하는 CTL1 및 CTL4를 발생하고 B 및 C에서 출력되는 검출신호PD2 및 PD3의 이득을 크게 하기 위한 제어신호CTL2 및 CTL3을 발생한다. 상기와 같은 제어신호발생기56의 출력 특성은 상기 PY 값에 따른 이득제어는 도 6a와 같은 특성에 따라 수행하고, 상기 PX 값에 따른 이득제어는 도 6b와 같은 특성에 따라 수행한다. 그리고 상기 초점위치 보상기44는 상기 증폭기42에서 출력되는 광검출신호PD1-PD4를 각각 입력한 후 상기 제어신호발생기56에서 출력하는 제어신호CTL1-CTL4에 의해 각각 해당하는 광검출신호의 이득을 제어하여 디스크의 기울어짐에 따른 초점 에러를 보상한다.

상기와 같이 디스크의 기울기에 따라 발생되는 초점 에러에 대한 제어과정을 살펴보면, 결론적으로 작은 광검출신호로 입력되는 광검출소자의 출력은 이득을 크게 제어하여 마치 초점이 커진 것 처럼 보상하고, 반대로 큰 검출신호로 입력되는 광검출소자의 출력을 이득을 작게 제어하여 마치 초점이 작아지는 것처럼 제어한다. 따라서 디스크의 기울기에 따른 에러를 보상하고 난 후의 초점은 광검출기41의 중앙에 위치한 것처럼 보정되어 초점의 이동에 따른 초점에러를 억제할 수 있게 되는 것이다.

그러면 상기 초점에러 검출기45는 상술한 바와 같이 이득이 제어된 광검출신호PD1-PD4를 입력한 후 (A+C)-(B+D)를 연산한다. 이때 상기 초점에러 검출기45에서 출력되는 (A+C)-(B+D)=0, (A+C)-(B+D)〉0, (A+C)-(B+D)〈0가 된다. 이때 상기 초점에러 검출기45가 (A+C)-(B+D)=0로 연산 출력하는 경우에는 상기 광검출기41 상에 맺혀지는 초점의 형태는 도 2a와 같으며, 이는 초점이 정확하게 맺혀졌음을 의미한다. 두 번째로 상기 초점에러 검출기45가(A+C)-(B+D)〉0로 연산 출력하는 경우에는 사이 광검출기41 상에 맺혀지는 초점의 형태는 도 2b와 같으며, 이는 초점이 가깝게 맺혀졌음을 의미한다. 세번째로 (A+C)-(B+D)〈0로 연산 출력하는 경우에는 상기 광검출기41 상에 맺혀지는 초점의 형태는 도 2c와 같으며, 이는 초점이 멀게 맺혀졌음을 의미한다.

상기와 같이 출력되는 초점에러 검출기45의 출력은 상기한 바와 같이 양수, 0, 음수로 발생된다. 상기와 같이 연산되는 광검출 에러 값을 입력하는 초점에러 보상기46은 상기 에러신호를 위상 보상한 후 전력 증폭하여 출력한다. 이는 서보계의 안정도를 향상하기 위함이다. 상기 에러 보상신호는 액츄에이터47에 인가되어 포커스 서보 신호로 동작한다.

상술한 바와 같이 광재생장치에 광신호를 검출할 시 디스크와 빔 발생기의 기울어짐에 따라 초점 위치 에러가 발생될 시, 광검출기의 중앙 위치에서 초점이 상하 및 좌우로 벗어난 정도를 검출하고, 이 검출 값에 따라 광검출신호의 이득을 제어하여 마치 초점이 광검출기의 중앙에 위치된 형태로 보정하므로서, 포커싱 서보를 정확하게 수행할 수 있게 한다.

Claims (3)

1. 광재생장치의 광검출신호 보정장치에 있어서,

   다분할 광검출소자들로 구성되며, 상기 광검출소자들이 각각 디스크 상에서 반사되는 광신호를 검출하여 전기신호로 변환 출력하는 광검출기와,

   상기 검출된 신호의 중심을 검출한 후, 상기 검출된 신호의 중심이 상기 광검출기의 중앙에서 상하 및 좌우로 치우친 길이를 연산하여 상기 광검출소자들의 출력이 상기 광검출기의 중앙에 위치되도록 제어하기 위한 제어신호들을 발생하는 초점위치 검출기와,

   상기 광검출기의 출력을 입력하며, 상기 기울기에러 제어신호들에 의해 대응되는 광출소자들의 신호들의 위치를 조정하여 기울기에 따른 에러 위치를 보상하는 초점위치 보상기와,

   상기 기울기가 보상된 광검출신호들로 부터 초점 에러를 연산하는 초점에러 검출기와,

   상기 초점에러 연산신호에 의해 초점에러를 보상하기 위한 신호를 발생하는 초점에러보상기와,

   상기 초점에러 보상신호에 의해 픽업의 구동을 제어하는 액튜에이터로 구성된 것을 특징으로 하는 광재생장치의 광검출신호 보정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광검출기가 제1광검출소자-제4광검출소자로 구성된 것을 특징으로 하는 광재생장치의 광검출신호 보정장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 초점위치 검출기가,

   제1-제4광검출소자들의 출력을 가산하는 제1가산기와,

   상기 제1 및 제2광검출소자들의 출력을 가산하고, 상기 가산 값에서 제3 및 제4광검출소자들의 출력을 감산하는 제2가산기와,

   상기 제1및 제4광검출소자들의 출력을 가산하고, 상기 가산값에서 상기 제2 및 제3광검출소자들의 출력을 감산하는 제2가산기와,

   상기 제2가산기의 출력에서 상기 제1가산기의 출력을 제산하여 상기 광검출기의 중앙위치에서 상기 검출된 신호의 중심이 상하로 벗어난 길이를 연산하는 제1제산기와,

   상기 제3가산기의 출력에서 상기 제1가산기의 출력을 제산하여 상기 광검출기의 중앙위치에서 상기 검출된 신호의 중심이 좌우로 벗어난 길이를 연산하는 제2제산기와,

   제1제산기 및 제2제산기에서 연산된 에러 값에 따라 상기 광검출신호들의 위치를 상기 광검출기의 중앙으로 이동시키기 위한 제어신호를 발생하는 제어신호발생기로 구성된 것을 특징으로 하는 광재생장치의 광검출신호 보정장치.