KR100239305B1 - 광디스크 시스템의 서보 게인 자동 조정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정보 데이타가 수록된 디스크의 레이져빔을 주사하여 정보 데이터를 독출하되, 상기 디스크의 신호면이 레이져빔의 초점 심도내에서 벗어나거나 또는 상기 레이져빔이 디스크의 트랙을 벗어날 경우 서보 에러 신호를 발생하는 광디스크 시스템의 서보 게인 자동 조정 장치에 관한 것으로, 상기 서보 에러 신호의 위상을 보상하여 출력하는 위상 보상부(410); 상기 위상 보상부(410)의 출력을 기설정된 증폭도에 의해 증폭하는 증폭부(420); 상기 증폭부(420)의 출력 레벨에 대응하여 상기 디스크의 신호면이 레이져빔의 초점 심도내에 위치하거나 또는 상기 레이져빔이 디스크의 트랙을 정확히 트레이스 할수 있도록 제어하는 구동부(430); 상기 위상 보상부(410)에서 출력되는 신호의 성분중 기설정된 레벨 범위를 벗어난 성분만을 검출하여 출력하는 앤티 와인드업부(440); 상기 서보 에러 신호에서 상기 앤티 와인드업부(440)의 출력을 감산한 신호를 상기 위상 보상부(410)의 입력으로 제공하는 감산부(450)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

광디스크 시스템의 서보 게인 자동 조정 장치

본 발명은 광디스크 시스템의 서보(servo) 장치에 있어서, 특히 포커싱(focusing)/트랙킹(tracking) 서보 장치의 게인(gain)을 자동으로 조정해주는 서보 게인 자동 조정 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 광디스크 시스템은 디스크에 새겨진 기록 비트 신호를 레이져빔에 의해 비접촉 재생하고 이를 디지탈 신호처리하는 시스템이다. 이러한 광디스크 시스템에 있어서, 특히 광픽업 유니트는 디스크의 신호면에 레이져빔을 입사한후, 디스크의 신호면으로부터 반사되어 오는 광을 전기적 신호로 변환하는 기능을 수행한다.

도 1 에는 광픽업 유니트의 상세 구조도가 도시된다.

도 1에서 광디스크(11)에는 트랙을 따라 디지탈 정보가 기록되어 있으며, 디스크(11)의 신호면에는 대물 렌즈(12)에 의해 집광된 레이져 빔이 입사된다. 또한 포커싱 액튜에이터 코일(focusing actuator coil)(13)은 디스크(11)의 신호면이 레이져빔의 초점 심도내에 위치하도록 대물 렌즈(12)를 상,하 방향으로 구동시키고, 트랙킹 액튜에이터 코일(14)은 광픽업을 위한 레이져빔이 디스크(11)의 트랙을 따라 정확하게 트레이스 할수 있도록 대물 렌즈(12)를 좌,우 방향으로 구동한다.

이와같이, 디스크(11)의 신호면이 레이져빔의 초점 심도내에 위치하도록 대물 렌즈(12)를 구동시키는것을 통상 포커싱 서보라 하며, 광픽업을 위한 레이져빔이 디스크(11)의 트랙을 따라 정확하게 트레이스 할수 있도록 대물 렌즈(12)를 구동하는 것을 트랙킹 서보라 한다.

포커싱 서보는 디스크(11)의 신호면이 레이져빔의 초점 심도내에서 벗어난 정도를 나타내는 포커싱 오차 신호를 이용하고, 트랙킹 서보는 레이져빔이 디스크(11)의 트랙을 벗어난 정도를 나타내는 트랙킹 오차 신호를 이용하는데, 이에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이 포커싱 서보 장치(200)는 포커싱 오차 신호 검출부(210)와, 위상 보상 증폭부(220), 포커싱 구동부(230), 및 포커싱 액튜에이터 코일(240)로 구성되고, 트랙킹 서보 장치(300)는 트랙킹 오차 신호 검출부(310)와, 위상 보상 증폭부(320), 트랙킹 구동부(330), 및 트랙킹 액튜에이터 코일(340)로 구성되어 다음과 같은 동작을 수행한다.

도 2에서 포커싱 오차 신호 검출부(210)는 광픽업 유니트(100)의 출력 신호로 부터 포커싱 오차 신호를 검출하여 위상 보상 증폭부(220)에 제공하고, 위상 보상 증폭부(220)는 이를 위상 보상 및 증폭하여 포커싱 구동부(230)에 제공한다. 포커싱 구동부(230)는 위상 보상 증폭부(220)의 출력 전압 레벨에 대응되게 포커싱 액튜에이터 코일(240)을 구동하고, 포커싱 액튜에이터 코일(240)은 광픽업 유니트(100) 내부의 대물 렌즈를 상,하 방향으로 조정하여 포커싱 서보를 수행한다.

한편, 트랙킹 오차 신호 검출부(310)는 광픽업 유니트(100)의 출력 신호로 부터 트랙킹 오차 신호를 검출하여 위상 보상 증폭부(320)에 제공하고, 위상 보상 증폭부(320)는 이를 위상 보상 및 증폭하여 트랙킹 구동부(330)에 제공한다. 트랙킹 구동부(330)는 위상 보상 증폭부(320)의 출력 전압 레벨에 대응되게 트랙킹 액튜에이터 코일(340)을 구동하고, 트랙킹 액튜에이터 코일(440)은 광픽업 유니트(100) 내부의 대물 렌즈를 좌,우 방향으로 조정하여 트랙킹 서보를 수행한다.

도 2에서 알수 있는바와 같이, 포커싱 서보 및 트랙킹 서보는 피드백(feedback) 회로에 의해 수행된다. 따라서 이러한 서보 장치를 설계할 때, 피드백 회로로 구성된 서보 장치의 루프 게인(loop gain)을 어떻게 설정하는냐에 따라 시스템의 특성이 크게 달라진다. 이에 대해 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3 에는 포커싱 서보 장치에 대한 원리적인 블록 구성도가 예시적으로 도시된다.

도 3에서 x는 디스크 변동분을 나타내고, x'는 대물 렌즈 추종분을 나타내며, Δx는 디스크-대물렌즈간의 상대 거리 변동분을 나타낸다. 또한 Kd는 포커싱 오차 신호 검출부(210)의 감도를 나타내고, Ka는 포커싱 구동부(230) 및 포커싱 액튜에이터 코일(240)의 감도를 나타내며, G는 위상 보상 증폭부(220)의 이득을 나타낸다.

도 3 에서의 포커싱 서보 장치가 안정되게 동작하는 경우에, x'는 수학식 1과 같이 나타낼수 있다.

x′ = Ka⋅G⋅Kd⋅Δx

또한 x-x'=Δx이므로, Δx는 수학식 2와 같이 될 것이다.

여기에서 Ka⋅G⋅Kd 를 루프 게인이라 한다.

이와 같이 서보 장치에서 루프 게인은 시스템의 특성을 결정하는데 있어서, 중요한 역할을 수행한다. 따라서 종래에는 시스템 제조시, 루프 게인을 미리 조정해 줌으로서, 시스템의 안정화를 도모하였다.

그러나 이와같이 시스템 제조시, 루프 게인을 미리 조정해 놓음으로서, 실제적인 구동에 의해 발생되는 서보 에러 신호의 레벨, 즉, 포커싱 오차 신호 또는 트랙킹 오차 신호의 레벨이 갑자기 일정 레벨 이상이 되면 포화(saturation)가 발생하여 액튜에이터 코일(13, 또는 14)에 인가되는 입력 신호가 발진하는 경우가 있었다.

즉, 시스템 제조시 설정된 루프 게인은 서보 에러 신호의 레벨이 일정 범위내에서 발생된다는 전제 아래에서 결정된 전달 함수에 의해 설정되었기 때문에, 디스크의 스크랫치(scratch)나 또는 외란 등에 의해 서보 에러 신호의 레벨이 일정 레벨 이상으로 커지게 되면 이를 제어할수 없어 서보 장치의 응답 신호에 포화가 발생하게 되고, 이에 따라 시스템의 불안정을 초래할수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 시스템 구동 도중에 서보 에러 신호의 레벨이 일정 레벨보다 커지게 되면, 이에 대응되게 루프 게인을 자동으로 조정해주어 보다 시스템이 보다 안정되게 동작할수 있도록 한 서보 게인 자동 조정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 정보 데이타가 수록된 디스크의 레이져빔을 주사하여 정보 데이터를 독출하되, 상기 디스크의 신호면이 레이져빔의 초점 심도내에서 벗어나거나 또는 상기 레이져빔이 디스크의 트랙을 벗어날 경우 서보 에러 신호를 발생하는 광디스크 시스템의 서보 게인 자동 조정 장치에 있어서: 상기 서보 에러 신호의 위상을 보상하여 출력하는 위상 보상부; 상기 위상 보상부의 출력을 기설정된 증폭도에 의해 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부의 출력 레벨에 대응하여 상기 디스크의 신호면이 레이져빔의 초점 심도내에 위치하거나 또는 상기 레이져빔이 디스크의 트랙을 정확히 트레이스 할수 있도록 제어하는 구동부; 상기 위상 보상부에서 출력되는 신호의 성분중 기설정된 레벨 범위를 벗어난 성분만을 검출하여 출력하는 앤티 와인드업부; 상기 서보 에러 신호에서 상기 앤티 와인드업부의 출력을 감산한 신호를 상기 위상 보상부의 입력으로 제공하는 감산부를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 광픽업 유니트의 세부 구성도,

도 2 는 포커싱 및 트랙킹 서보 장치의 전체 구성도,

도 3 은 종래의 포커싱 서보 장치에 대한 원리적인 블록 구성도,

도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서보 게인 조정 장치의 상세 구성도,

도 5 는 상기 제 4 도의 각부 출력 파형도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

410 ; 위상 보상부 420 ; 증폭부

430 ; 구동부 440 ; 앤티 와인드업부

450 ; 감산부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 4 에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서보 게인 자동 조정 장치에 대한 블록 구성도가 도시되고, 도 5 에는 도 4 의 각부 출력 파형도가 도시된다.

도 4를 보면, 서보 게인 자동 조정 장치는 서보 에러 신호의 위상을 보상하여 출력하는 위상 보상부(410), 위상 보상부(410)의 출력을 일정 증폭도에 의해 증폭하는 증폭부(420), 증폭부(420)의 출력 레벨에 대응하여 서보 액튜에이터코일(도면에 도시하지 않았음)을 구동하는 구동부(430), 위상 보상부(410)의 출력중 기설정된 레벨 범위를 벗어난 성분에 대해서만 검출하여 출력하는 앤티 와인드업(anti-windup)부(440), 입력되는 서보 에러 신호에서 앤티 와인드업부(440)의 출력을 감산하여 위상 보상부(410)에 제공하는 감산부(450)로 구성한다.

이와같이 구성된 서보 게인 자동 조정 장치에 대한 동작 설명을 첨부된 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4를 보면, 위상 보상부(410)은 입력되는 서보 에러 신호의 위상을 보상하여 도 5 (a)와 같은 신호를 출력한다. 위상 보상부(410)의 출력은 증폭부(420)에 제공되고, 일정 증폭도에 의해 증폭되어 출력된다.

여기에서 도 5 (a) 및 도 5 (b)를 참조하면, 위상 보상부(410)의 출력이 일정 레벨 범위(V1max 내지 V1min)내에 있으면, 증폭부(420)의 출력에서 포화 영역이 발생되지 않는다. 그러나 위상 보상부(410)의 출력이 일정 레벨 범위(V1max 내지 V1min)를 벗어나면 증폭부(420)의 출력에서 포화 영역(k)이 발생된다.

즉, 증폭부(420)는 입력 신호의 일정 레벨 범위내에서는, 입력 신호를 증폭시켜 출력시키나, 입력 신호의 레벨이 일정 레벨 이상이 되면, 더 이상 출력 레벨을 높이지 못하여, 일정 출력 레벨을 유지하는 포화 영역이 발생되는 것이다.

따라서, 본원 발명에서는 위상 보상부(410)의 출력중, 일정 레벨 범위(V1max 내지 V1min)를 벗어난 부분의 성분을 위상 보상부(410)의 입력신호에서 감산하여 줌으로서, 포화를 방지하고자 하는 것이다.

도 4를 보면, 앤티 와인드업부(440)는 위상 보상부(410)의 출력중 일정 레벨 범위(V1max 내지 V1min)를 벗어난 부분의 성분, 즉 도 5 (c)에 도시된 파형만을 검출하여 감산부(450)에 제공한다.

감산부(450)는 위상 보상부(410)에 입력되는 서보 에러 신호에서 앤티 와인드업부(440)의 출력을 감산하여 위상 보상부(410)에 제공한다. 이렇게 하면, 위상 보상부(410)로 입력되는 서보 에러 신호중에서, 디스크의 스크랫치 또는 외란에 의해 발생되는 이상 펄스가 감쇄되어 위상보상부(410)에 입력될것이다.

따라서 위상 보상부(410)의 출력은 도 5 (d)에 도시된 바와 같은 파형으로 출력될 것이고, 이에따라 증폭부(420)의 출력에서도 포화 영역이 발생되지 않을 것이다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명은 디스크상의 스크랫치, 또는 디스크의 구동 도중에 발생되는 외란으로 인하여 서보 에러 신호의 레벨이 일정 레벨보다 커지게 될 경우, 이를 피드백 회로에 의거하여 감산해줌으로서, 신호의 포화를 방지해준다.

따라서 본원 발명에 따르면, 보다 안정된 서보 제어를 수행할수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 정보 데이타가 수록된 디스크의 레이져빔을 주사하여 정보 데이터를 독출하되, 상기 디스크의 신호면이 레이져빔의 초점 심도내에서 벗어나거나 또는 상기 레이져빔이 디스크의 트랙을 벗어날 경우 서보 에러 신호를 발생하는 광디스크 시스템의 서보 게인 자동 조정 장치에 있어서:

   상기 서보 에러 신호의 위상을 보상하여 출력하는 위상 보상부(410);

   상기 위상 보상부(410)의 출력을 기설정된 증폭도에 의해 증폭하는 증폭부(420);

   상기 증폭부(420)의 출력 레벨에 대응하여 상기 디스크의 신호면이 레이져빔의 초점 심도내에 위치하거나 또는 상기 레이져빔이 디스크의 트랙을 정확히 트레이스 할수 있도록 제어하는 구동부(430);

   상기 위상 보상부(410)에서 출력되는 신호의 성분중 기설정된 레벨 범위를 벗어난 성분만을 검출하여 출력하는 앤티 와인드업부(440);

   상기 서보 에러 신호에서 상기 앤티 와인드업부(440)의 출력을 감산한 신호를 상기 위상 보상부(410)의 입력으로 제공하는 감산부(450)를 구비하여 구성한 광디스크 시스템의 서보 게인 자동 조정 장치.

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