KR100238860B1 - 디스크 자동 판별 장치 - Google Patents

Abstract

서로 다른 두께를 갖는 복수의 디스크 종류를 재생하는 광디스크 재생장치가, 광신호를 발생하는 발광소자 및 디스크 두께 차에 의해 서로 다르게 반사되는 광신호 들을 수광하기 위한 수광소자로 구성되는 센서부를 구비하며, 센서부의 수광소자들로부터 검출되는 광신호의 유무에 따라 디스크의 종류를 판별한다.

Description

디스크 자동 판별 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTOMATICALLY DISCRIMINATING DISC}

본 발명의 디스크의 기록/재생 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 디스크들을 재생하는 장치에서 삽입되는 디스크의 종류를 자동으로 판별할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 빔을 이용하여 비접촉 판독을 실행하는 광 디스크(optical disc)로서 대표적인 디스크는 컴팩트 디스크(Compact Disc: 이하 CD라 칭한다)이다. 그러나 현재에는 고속화, 오버라이트(overwrite)화는 물론이며, 단파장 레이저나 기록 재생 기술의 발달로 대표되는 고밀도화(대용량화)가 요구되는 추세이다. 한편, 디지탈 영상 압축 기술도 MPEG(Moving Picture Experts Group)라는 불리는 압축방식이 실용화되는 추세이다. 따라서 디지탈 비디오 디스크(Digital Video Disc: 이하 DVD라 칭한다)로 대표되는 디지탈 동화상 디스크 미디어(disc media)가 멀티미디어 스토리지(multimedia storage)의 핵심 매체로 부상될 것이다.

도 1은 DVD 재생장치(DVD player)의 블록 구성을 도시하는 도면으로서, 디스크20은 고밀도 광 디스크로서, 여기서는 DVD가 될 수 있다. 또한 픽업유니트(pickup unit)111은 단파장 광 헤드로서, 대물렌즈의 개구수는 0.6이고 적색 반도체 레이저 파장을 사용한다고 가정한다. 신호증폭기113은 상기 픽업유니트112에서 출력되는 광신호를 전기적신호로 변환한 후 증폭 출력한다. 복조 및 정정부(demodulator & ECC decoder)113은 상기 신호증폭기113에서 출력되는 변조신호를 복조하고, 재생 과정에 발생된 에러를 정정한다. 서보제어부(servo controller)114는 상기 신호증폭기112의 출력(focusing & tracking error signal) 및 복조 및 정정부113의 출력(Constant Linear Velocity control signal)을 입력하여 상기 픽업유니트11을 제어한다. 시스템디코더(system decoder)116은 상기 복조 및 정정부113에서 출력되는 DVD 시스템 스트림(DVD system stream)을 디코딩하여 비디오 데이터 스트림(Video Elementary Stream) 및 오디오 데이터 스트림(Audio Elementary Stream)으로 분리 출력한다. 비디오디코더(video decoder)117은 상기 시스템 디코더117에서 출력되는 비디오 데이터 스트림을 디코딩하여 재생 가능한 영상 데이터의 형태로 변환 출력한다. 엔코더118은 상기 비디오 디코더117에서 출력되는 비디오 데이터를 해당하는 영상 표시 방식(NTSC or PAL)으로 엔코딩하여 표시부로 출력한다. 오디오디코더(audio decoder)119는 상기 시스템디코더116에서 출력되는 부호화된 오디오 데이터 스트림을 원래의 오디오 데이터로 변환 출력한다. D/A변환기(Digital to Analog Converter)120은 상기 오디오디코더119에서 출력되는 데이터를 아날로그 오디오 신호로 변환하여 출력한다.

상기와 같은 DVD 재생장치는 일반적인 CD 재생장치와 다른 방식의 변조 방식, 에러정정 방식 및 영상 부호화 방식을 사용하므로, DVD 및 CD 재생장치의 신호 계통의 처리 방법이 전혀 다르다. 또한 상기 디스크20에서 DVD와 CD의 피트 사이즈(pit size) 및 트랙피치(track pitch)가 다르고, 픽업유니트11의 레이저 파장 및 대물렌즈의 개구수도 다르다.

상기와 같은 DVD의 기록재생계에서 고밀도화를 실행하기 위해서는 집광 초점(focusing spot)의 사이즈를 작게 하는 것이 중요하며, 이를 실행하는 방법으로는 첫째 레이저의 파장을 짧게 하고, 두 번째 대물 렌즈의 개구수(NA)를 크게 하며, 세 번째로 부호화 효율이 우수한 변조 방식을 사용하는 방법이다. 이때 상기 DVD는 상기와 같은 3가지 방법 중에서는 레이저 파장은 적색의 레이저 반도체 레이저(650nm-635nm)를 사용하고, 대물렌즈의 개구수(NA)는 0.6을 사용하며, 변조 방식으로는 EFM-플러스(Eight to Fourteen Modulation plus) 방식을 사용하고 있다.

고밀도의 광디스크에서 정보를 재생하기 위해서는 광픽업유니트11이 작은 크기의 광 초점을 형성할 수 있어야 한다. 상기 광 초점의 직경은 상기 도 2에 도시된 바와 같이 광의 파장에 비례하고, 대물렌즈의 개구수에 반비례한다. 또한 현재의 반도체 레이저 파장은 상기한 바와 같이 635nm 정도가 하한이다. 일반적으로 DVD는 650nm의 레이저 파장을 표준으로 사용하며, CD는 780nm 레이저 파장을 사용한다. 한편 대물렌즈의 개구수(NA)에 있어서, 상기 DVD는 0.6임에 반하여 상기 CD는 0.45이므로, 상기 DVD의 광 초점 직경은 상기 CD의 광 초점 직경의 약 60% 이상이 된다. 따라서 상기 DVD는 상기 CD의 약 2.6배의 면 기록밀도의 광디스크에서 CD와 동등한 재생신호를 획득할 수 있다. 상기 DVD는 실체 회로 처리에 의해 재생 파형의 개선을 구현할 수 있어, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 DVD는 CD의 약 4.2배의 면 기록밀도를 가질 수 있다.

상기와 같은 특성을 갖는 DVD와 CD 간의 특성은 하기 표1과 같다.

	CD	DVD
디스크 직경	120mm	120mm	DVD는 양면 multi layer 임
디스크 두께	1.2mm	0.6mm
기록 용량	640Mbyte	4.7Gbyte	단면 단층의 경우
레이저 파장	780nm	650nm
대물렌즈의 개구수	0.45	0.6
최소 피트사이즈	09.μm	0.4μm
트랙피치	1.6μm	0.74μm
변조방식	EFM	EFM-plus
에러정정방식	CIRC	RS-PC

상기 표1에서 보면, 상기 CD와 DVD는 많은 차이점들을 갖고 있음을 알 수 있다. 여기서 상기 DVD는 고밀도 기록, 디지탈 처리, CD 사이즈라는 키워드(keyword)에서 최적 해를 구한 결과로 그 규격이 결정되었음을 알 수 있다. 그러나 상기 CD의 방대한 소프트 자산의 축적을 무시할 수 없으므로, CD와 DVD와의 호환성은 매우 중요하다. 상기 DVD와 CD 간의 호환성에 장해가 되는 큰 이유 중에 하나가 디스크의 두께가 다른데서 야기되는 문제이다. 즉, 디스크 상의 정보를 재생하기 위해서는 디스크의 두께에 따라 광학계의 일부를 구성하며, 따라서 상기 대물렌즈는 디스크의 두께에 맞춰 설계하게 된다. 따라서 상기 디스크의 두께가 설계치에서 벗어나면 구면 수차가 발생하여 광 초점의 수속성이 저하된다. 이는 다시 말하면, DVD는 0.6mm의 두께를 갖는데 반하여 상기 CD는 1.2mm의 두께를 가지므로 두 가지의 디스크를 하나의 픽업유니트로 재생할 수 없다는 의미가 된다. 따라서 상기 CD재생장치 및 DVD 재생장치의 호환을 위해서는 각각 별도의 광픽업 유니트를 사용하여야 하는 문제점이 야기된다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 도 4와 같은 2초점 양용 광픽업유니트가 제안되었다. 상기 도 4와 같은 광픽업유니트는 DVD용 광 초점과 CD용 광 초점의 양쪽을 광축 방향으로 거리를 두고 형성하므로써, 디스크의 두께 차에 의해 발생되는 문제점을 해소하였다. 상기 도 4와 같은 양용 광픽업의 원리는 홀로그램(hologram)을 이용하여 2종류의 렌즈 작용을 오버랩(overlap)시키는 것이다. 상기 픽업장치의 대물렌즈 개구수는 DVD 규격에 맞춰 0.6으로 하고 있으나, 그 중심 부분의 광 일부를 회절에 의해 렌즈와 같이 굴절하는 홀로그램을 배치한다. 따라서 상기 홀로그램에서 회절되지 않은 광은 개구수가 0.6인 대물렌즈에서 수속되어 DVD의 광 초점을 형성하고, 회절된 광은 홀로그램과 대물과의 합성 렌즈 개구수가 0.4이고 기판의 두께가 1.2mm 정도의 CD에 적합하도록 홀로그램을 형성한다.

따라서 상기 도 4와 같은 광픽업을 사용하는 경우, CD용 광 초점은 DVD용 광 초점 보다 먼 위치에 형성된다. 이때 광검출기는 상기 광검출기 위에 디스크 상에 수속되어 있는 광 초점의 반사상이 형성될 수 있도록 배치한다. 따라서 상기 DVD를 재생하는 경우에는 디스크 상에 DVD 용 광 초점이 수속되고 CD용 광 초점은 어긋나서 핀트가 맞지 않는 흐릿한 상이 된다. 따라서 상기 광검출기 상에는 DVD용 광초점의 상이 형성되지만, CD용 광 초점에서의 반사광은 넓은 범위로 확산되어 DVD의 재생에 외부 충격을 주지 않는다. 또한 상기 CD 재생시에는 상기 DVD와 반대가 된다.

그러나 상기와 같이 광디스크 재생장치에서 DVD와 CD를 동시에 재생할 수 있는 픽업장치를 구비하거나 또는 DVD와 CD를 각각 독립적으로 재생할 수 있는 픽업장치를 구비하는 시스템인 경우, 삽입되는 디스크의 종류를 판별하여 해당하는 모드로 동작할 수 있어야 한다. 상기와 같은 광디스크 재생장치에서 삽입되는 디스크를 판별하는 방법으로는, 상기와 같은 광픽업으로 재생되는 광 초점의 포커스 에러검출신호의 크기를 비교하거나 또는 피트 사이즈에 따른 RF신호의 크기를 비교하여 재생되고 있는 디스크가 DVD인지 아니면 CD인지를 판별하여야 한다. 그러나 위와 같이 디스크의 종류를 판별하는 종래의 방법은 픽업유니트111로 부터 수신되는 광신호의 포커스 에러 및 RF신호를 검사하므로, 장착된 디스크의 종류를 판별하기 위한 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다. 또한 상기와 같이 포커스 에러검출 및 RF신호의 크기를 이용하여 디스크 종류를 판별하는 경우, 디스크의 상태(표면의 오물 부착, 편심, 휘어짐 등) 및 재생 픽업의 성능 저하 등에 의해 재생신호가 초기 설정치에 비해 변화될 수 있어 디스크 판별의 오류를 발생할 수 있는 문제점이 있다.

그러므로 위와 같은 문제점들을 해소하고 삽입된 디스크의 종류를 신속하고 정확하게 판별하기 위해서는 장착된 디스크의 두께를 감지하여 디스크의 종류를 판별하는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 복수의 디스크 종류들을 재생하는 장치에서 삽입된 디스크의 종류를 자동으로 판별할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 디지탈 비디오 디스크 및 컴팩트 디스크들을 재생하는 장치에서 삽입되는 디스크의 두께를 감지하여 자동으로 디스크의 종류를 판별할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1두께를 갖는 제1디스크 및 제2두께를 갖는 제2디스크와, 상기 제1디스크를를 재생하는 제1디스크구동부 및 상기 제2디스크를 재생하는 제2디스크구동부들을 구비하는 광 디스크 재생장치에 있어서, 광신호를 발생하는 발광소자와, 상기 제1디스크에서 반사되는 광신호를 수광하기 위하여 상기 발광소자에 제1반사거리 이격되어 설치되는 수광소자와, 상기 수광소자에서 각각 출력되는 광신호들의 크기를 분석하며, 상기 수광소자의 출력이 설정값 이상의 광신호를 발생할 시 제1디스크 판별신호를 발생하는 판별부와, 상기 디스크 삽입시 상기 판별부가 제1디스크 판별신호를 발생하면 상기 제1디스크 구동부를 제어하고, 그렇지 않으면 상기 제2디스크구동부를 제어하여 삽입된 디스크를 재생하도록 제어하는 제어부로 구성된다.

도 1은 디스크 기록/재생장치의 구성을 도시하는 도면

도 2는 디스크 기록/재생장치에서 광의 파장 및 대물렌즈의 개구수와 광 초점 직경의 관계를 설명하기 위한 도면

도 3은 디지탈 비디오 디스크와 컴팩트 디스크에 대한 비트와 광 초점의 관계를 설명하기 위한 도면

도 4는 2 초점 양용 광픽업의 원리를 설명하기 위한 도면

도 5a - 도 5c는 디지탈 비디오 디스크와 컴팩트 디스크의 단면도를 도시하는 도면

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 디스크의 종류를 판별하기 위한 센서의 장착 위치를 설명하는 도면

도 7은 도 6의 센서 몸체 구성을 설명하기 위한 도면

도 8a - 도 8c는 본 발명의 실시예에서 디스크의 종류에 따라 센서에서 감지되는 광신호를 검출하는 동작을 설명하기 위한 도면

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 센서에서 감지되는 광신호를 분석하여 디스크의 종류를 판별하는 장치의 구성을 도시하는 도면

도 5a는 광 디스크의 평면도로서, 디스크의 내주 방향으로 데이터를 기록하는 영역25와, 데이터 기록영역25의 경계영역26과, 데이터가 기록되지 않는 투명한 재질의 격면부27로 이루어진다. 그리고 도 5b 및 도 5c는 디스크의 단면도로서, 도 5b는 DVD의 단면을 도시하는 도면이고 도 5c는 CD의 단면을 도시하고 있다. 상기 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와같이 CD와 DVD는 서로 다른 두께를 가진다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 삽입되는 디스크를 판별하기 위한 센서부10의 장착 위치를 도시하는 도면으로서, 상기 센서부10은 덱크 섀시(deck chassis) 상에 설치되며, 설치 위치는 상기 디스크10의 격면부27 상에 광신호를 발생하여 수광할 수 있도록 디스크10의 안쪽 방향에 설치한다. 상기와 같이 상기 센서부10을 디스크의 격면부27 하단의 덱크 섀시에 설치하는 이유는 디스크20의 투명 부분에서 광신호의 반사율이 양호하고, 또한 디스크의 내주 방향은 회전시 중심 위치가 되어 떨림 현상이 적으므로 디스크의 기울기(tilt) 영향이 적기 때문이다.

도 7은 상기 센서부10의 외관 형태를 도시하는 도면으로, 발광소자11과 수광소자12가 센서부10의 몸체(body) 상에 설치된다. 상기 센서부10의 몸체는 상기한 바와 같이 디스크20의 격면부27 상에서 광신호를 발생 및 수광할 수 있도록 덱크섀시의 안쪽에 고정 설치된다.

도 8a는 DVD 재생시 발광소자11에서 발생되는 광신호가 DVD21에서 반사되어 수광소자12에 도달되는 상태를 도시하는 도면이다. 도8b는 CD 재생시 발광소자11에서 발생되는 광신호가 CD22에서 반사되어 수광소자12에 도달되지 않는 상태를 도시하는 도면이다. 도8c는 상기 DVD21 및 CD22의 두께 차에 따라 발광소자11에서 발생되는 광 신호의 반사거리가 다르게 되어 수광위치가 다르게 됨을 도시하고 있다. 따라서 상기 발광소자11과 수광소자12의 이격 간격은 상기 센서부10과 디스크20 간의 간격과 상기 DVD21의 두께에 따라 광신호가 반사되는 거리 및 각도를 측정하여 설정한다. 이는 상기 발광소자11에서 발생되는 광신호가 DVD21의 두께에 따라 반사되어 수광소자12에 도달하고, 또한 상기 발광소자11에서 발생되는 광신호가 상기 CD22의 두께에 따라 반사되어 수광소자12에 도달하지 못하도록 거리 간격을 결정한다. 상기 도 8a - 도 8c에서 발광소자11은 LED(Light Emitting Diode)를 사용할 수 있으며, 상기 수광소자12는 광검출기(photo detector)를 사용할 수 있다.

상기 도 8a - 도 8c를 참조하면, 센서부10의 발광소자11에서 발생되는 광신호는 디스크 장착 턴테이블에 안착된 디스크20에서 반사된다. 이때 상기 삽입된 디스크20이 DVD21인 경우에는 상기 수광소자12에서 검출되는 광신호가 존재하게 된다. 상기와 같이 수광소자12에서 광신호가 검출될시 광신호를 전류-전압 변환하여 분석하면, 결국 삽입된 디스크20이 DVD21임을 판별할 수 있다. 그러나 디스크20이 장착된 상태에서 상기 수광소자12가 상기 디스크20에서 반사되는 광신호를 검출하지 못하는 경우, 상기 제어부40은 장착된 디스크20이 CD22라고 판단한다.

본 발명의 실시예에서는 상기 발광소자11에서 조사되는 광신호는 정면에서 90°로 조사하며, 특정 각도로 분산되는 광신호를 수광하는 방법을 사용할 수 있다. 그러나 보다 정확한 광신호를 수광하기 위해서는 디스크20 면에 광신호를 정면에서 90°로 조사하지 않고 특정 각도로 경사지게 조사될 수 있도록 발광소자11을 기울여 설치할 수도 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기 수광소자12가 DVD21의 반사 광신호를 검출하는 예를 들어 설명하고 있지만, 상기 수광소자12가 CD22의 반사 광신호를 검출하는 경우에도 동일한 기능을 수행할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 센서부10을 구비하는 광디스크 재생장치에서 장착되는 디스크20을 자동으로 판별하는 장치의 구성을 도시하고 있다. 먼저 센서부10에서 수광소자12는 상기한 바와 같이 덱크 섀시의 내측 중심 방향에 근접 설치되며, 상기 디스크20의 격면부27에서 반사되는 광신호를 수광하여 전기적 신호로 변환한 A신호를 발생한다. 증폭기31은 상기 수광소자12에서 출력되는 미세한 레벨의 A신호를 증폭하여 출력한다. 비교기32는 상기 증폭기31에서 출력되는 A신호를 설정된 기준신호REF와 비교하며, 설정된 상기 기준신호REF 보다 높은 레벨 값을 가질시 장착된 디스크가 DVD21임을 나타내는 논리 하이 신호를 발생한다. 상기 증폭기31 및 비교기32는 수광신호를 분석하여 디스크의 종류를 판별하는 판별부30이 된다. 본 발명의 실시예에서는 상기 판별부30이 비교기로 구성한 예를 도시하였지만, A/D변환기(Anlog to Digital converter)로 구성할 수 있다.

제어부40은 상기 비교기32로부터 출력되는 비교신호를입력하여 DVD구동장치50를 제어하기 위한 신호CTL1 또는 CD구동장치60을 제어하기 위한 신호CTL2를 발생한다. 즉, 상기 제어부40은 상기 비교기32에서 논리 하이신호를 출력하는 경우, 장착된 디스크20이 DVD21임을 감지하고 상기 DVD구동장치50을 구동한다. 또한 상기 제어부40은 상기 비교기32에서 논리 로우신호를 출력하면 장착된 디스크20이 DVD21이 아닌 것으로 판단하고, 상기 CD구동장치60을 구동한다.

또한 상기 판별부30을 A/D변환기로 구성한 경우, 상기 제어부40은 디스크의 종류를 판별하기 위한 기준값을 미리 설정하고 저장하고 있으며, 상기 A/D변환기로 부터 출력되는 데이터를 상기 설정된 기준값과 비교하여 디스크20의 종류를 판별한다.

본 발명의 실시예에서는 디스크의 두께가 다른 디스크들의 종류를 DVD와 CD로 예를들어 설명하였으나, 두께가 다른 디스크들에서도 동일하게 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 복수의 디스크를 재생하는 장치에서 삽입되는 디스크의 종류를 자동으로 판별할 수 있다. 특히 별도의 센서부를 구비하여 장착되는 디스크의 두께를 감지하여 디스크의 종류를 판별하므로써 디스크의 종류를 신속하게 판별할 수 있으며, 또한 디스크의 내부 투명 부분에 센서부를 고정 설치하므로 디스크의 두께를 정확하게 감지할 수 있다. 따라서 CD 재생이 가능한 DVD 재생장치에서 장착된 디스크의 종류를 신속하고 정확하게 판별할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 제1두께를 갖는 제1디스크 및 제2두께를 갖는 제2디스크와, 상기 제1디스크를를 재생하는 제1디스크구동부 및 상기 제2디스크를 재생하는 제2디스크구동부들을 구비하는 광 디스크 재생장치에 있어서,

   광신호를 발생하는 발광소자와, 상기 제1디스크에서 반사되는 광신호를 수광하기 위하여 상기 발광소자에 제1반사거리 이격되어 설치되는 수광소자와,

   상기 수광소자에서 각각 출력되는 광신호들의 크기를 분석하며, 상기 수광소자의 출력이 설정값 이상의 광신호를 발생할 시 제1디스크 판별신호를 발생하는 판별부와,

   상기 디스크 삽입시 상기 판별부가 제1디스크 판별신호를 발생하면 상기 제1디스크 구동부를 제어하고, 그렇지 않으면 상기 제2디스크구동부를 제어하여 삽입된 디스크를 재생하도록 제어하는 제어부로 구성되는 광디스크의 재생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 발광소자는 디스크에 특정 각도로 광신호를 조사할 수 있도록 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 광디스크 재생장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1디스크가 DVD이고 상기 제2디스크가 CD인 것을 특징으로 하는 광디스크 재생장치.