KR100320470B1 - 광 디스크 기록신호 생성 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

디스크에 기록을 위한 최적의 기록 신호를 생성하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 기록할 데이터에 따른 기록 펄스를 생성하고 이로부터 기록 파워 레벨을 적용하여 레이저 다이오드를 구동할 때 상기 기록 펄스로부터 기록 파워 보상용 신호를 상기 기록 파워 레벨에 가산함에 의해 마크를 형성하는 피트 길이를 미세 조절함으로써, 최적의 기록과 재생을 수행한다.

Description

광 디스크 기록신호 생성 방법 및 장치{Method for record signal generating of optical disc and apparatus for the same}

본 발명은 광 디스크에서의 데이터 기록 재생 시스템에 관한 것으로서, 특히디스크에 기록을 위한 최적의 기록 신호를 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 재기록 가능한 디스크의 경우 대개 기록 매질은 상 변화형 물질로 형성되어 있다. 따라서, 광 헤드에서 집속된 광이 열로 변환되고 이 열이 상 변화 기록 매질의 상태를 바꾸어 반사량이 변화되도록 함으로써, 상 변화형 디스크에 마크의 형성하여 피트를 기록한다. 여기서, 디스크에 정형된 길이만큼 마크를 형성하는 것을 라이트 방법(write strategy)라 한다.

이때, 레이저 광은 피트(pit)가 있는 반사면의 반대측에서 입사된다. 따라서, 레이저 입사측면에서 보면 피트는 돌기로 보인다.

상기 피트는 폭이 0.4∼0.6㎛로, 1개의 피트 길이 및 피트와 피트의 간격은 콤팩트 디스크(CD)인 경우 3T에서 11T까지 9단계로, 디지털 다기능 디스크(DVD)인 경우 3T에서 14T까지 12단계로 구분된다. 여기서, T라고 하는 것은 클럭 펄스 1개분의 길이이며, 3T라고 하는 것은 3개의 클럭 펄스를 의미하고, 11T는 클럭 펄스 11개분의 길이에 해당한다.

그리고, 나선형으로 감기어 있는 트랙의 피트군을 보면 어떤 일정한 간격마다 특정한 피트 배열이 있고, 정기적으로 존재하는 피트 배열에는 동기 신호가 있으며, 동기 신호에서 다음 동기신호까지의 블록을 프레임(frame)이라 한다. 이때, 1 프레임은 다수개의 심볼 데이터로 구성된다.

도 1은 일반적인 광 디스크 기록 장치의 구성 블록도로서, 디스크(101)에 기록하기 위한 신호가 엔코더(103)로 입력되면 상기 엔코더(103)는 이 기록 신호를 16비트의 디지털 신호로 변환하고 다시 상위 8비트와 하위 8비트(이것을 심볼이라 함)로 분할하는 과정을 프레임 단위로 처리한다.

그리고, 심볼 8비트의 데이터에 해당하는 14비트 코드값을 메모리(도시되지 않음)의 코드 테이블로부터 불러옴으로써, 심볼 8비트의 데이터를 14비트로 변환하는 EFM(Eight to Fourteen Modulation) 변조를 행한다. 즉, 메모리에는 EFM 또는 EFM+를 위한 코드 테이블이 매핑되어 있다.

상기 EFM 또는 EFM+ 변조된 데이터는 변조 후의 직류 성분을 제거하기 위하여 마진 비트(예, 3비트)를 부가하여 도 2의 (a)와 같이 비제로 복귀 반전(Non-Return-to Zero, Inverted) 변조된 후 LD 구동부(106)로 입력된다. 상기 NRZI 변조는 '1'의 신호에서 데이터를 반전시키는 변조 규칙이다. 즉, '1'만 만나면 현재 상태를 반전시킨다.

한편, 기록 파워 생성부(104)는 기록될 데이터에 대한 레이저 다이오드(LD)의 파워를 생성하여 아날로그로 변환한 후 기록 레벨 가산기(105)를 통해 LD 구동부(106)로 출력한다. 여기서, 상기 기록 파워는 형성할 마크의 길이에 따라, 디스크 상태에 따라 다르다.

상기 LD 구동부(106)는 상기 엔코더(103)에서 NRZI 변조된 데이터가 입력되면 상기 레이저 다이오드(LD)의 파워를 기록시의 파워로 변조하여 즉, LD 구동 전압을 LD 구동 전류로 변환하여 광 픽업(102)의 LD를 구동시킨다. 따라서, NRZI 변조된 신호가 광 디스크(101)에 기록된다. 이때, LD 광 출력은 온도에 따라서 현저하게 변화하는데, 온도가 올라갈수록 기록 파워는 떨어지고 온도가 내려갈수록 기록 파워는 올라가므로 이를 해결하기 위하여 LD 파워의 일부를 자동 레이저 파워제어(Auto laser power control ; ALPC) 궤환부(307)로 피드백시킨다. 상기 ALPC 궤환부(307)는 상기 피드백되는 LD 파워에 따라 ±파워 레벨을 기록 레벨 가산기(105)로 출력하여 기록 파워 생성부(104)에서 생성된 기록 파워에 더함에 의해 기록/재생시 LD 출력 파워가 일정하게 유지되도록 한다.

이때, NRZI 변조된 단일 펄스로 데이터를 기록하는 경우 디스크 자체의 열적 특성 때문에 피트의 모양이 눈물 방울처럼 형성되거나 디스크의 잠열 특성으로 인하여 마크의 형성이 왜곡되게 된다. 즉, 현재 기록되는 마크의 선단이 바로 전에 기록된 마크를 형성하기 위해 발생된 잠열의 영향을 받아서 마크의 길이에 영향을 주고 또한, 현재의 기록 마크의 길이에 따라 기록 마크의 끝단의 길이에 영향을 준다.

따라서, 이러한 열의 확산을 방지하고 피트의 모양을 매끄러운 타원형으로 형성하기 위해 멀티 펄스 변조 방식을 사용하기도 한다. 즉, 도 2의 (b)와 같이 NRZI 변조된 하나의 단일 펄스 내에서 여러번 온/오프함에 의해 하나의 단일 펄스를 여러개의 펄스로 나누어서 디스크에 주사하는 멀티펄스 변조를 행한다.

이때, 단일 펄스를 여러개의 펄스로 나누어 디스크에 주사하므로 신호 피트가 있는 구간에서의 열의 축적을 방지하여 피트의 모양을 매끄러운 타원형으로 형성한다.

상기 LD 구동부(106)는 마찬가지로 멀티펄스 변조된 신호가 엔코더(103)로부터 입력되면 LD 구동 전압을 LD 구동 전류로 변환하여 LD를 구동시키므로 멀티펄스 변조된 신호가 광 디스크(101)에 기록된다.

여기서, LD의 파워는 도 2의 (b)와 같이 기록시의 파워가 제일 강하고 다음은 이레이저 파워, 리드 파워 순이다.

그러나, 이때에도 멀티 펄스의 폭과 위치가 고정되어 있으므로 이전 마크가 형성된 피트 길이와 데이터가 기록되지 않는 블랭크(Blank) 길이에 따른 열 확산이나 열 축적으로 인해 발생하는 문제를 완전히 해결할 수 없다. 이는 피트의 모양이 도 2의 (e)와 같이 형성되어야 하는데 실제는 그렇지 않음을 의미한다.

즉, 이전 마크 길이와 이전 블랭크 길이는 다양하게 변화하며, 이전 마크 길이와 이전 블랭크 길이에 따라 열 확산 비율이 다르게 나타나는데, 이것은 다음 마크의 피트 형성에 영향을 미치고 이는 재생 신호의 지터로 나타난다. 특히 오버라이트시에는 원하는 모양과 크기의 피트보다 커지거나 작은 형태의 피트 모양으로 기록된다. 이로 인해 디스크로부터 데이터를 재생할 경우 재생 신호에 지터의 요인으로 작용하여 정확한 데이터 복원이 어려워진다.

종래에는 이를 해결하기 위하여 주로 시간축으로 기록 펄스를 조정하여 데이터를 기록하였다. 그 방법들 중 하나가 도 2의 (c)와 같은 펄스 에지 쉬프트(pulse edge shift) 방법이고, 다른 하나는 도 2의 (d)와 같은 펄스 위치 쉬프트(pulse position shift) 방법이다.

즉, 도 2의 (c)와 같은 펄스 에지 쉬프트 방법은 이전 마크 길이와 블랭크 길이에 따라 그리고, 현재 형성되는 마크의 길이에 따라 현재 마크의 기록 펄스의 에지를 시간축으로 조절하여 원하는 마크를 형성하는 방법이고, 도 2의 (d)와 같은 펄스 위치 쉬프트 방법은 이전 마크 길이와 블랭크 길이에 따라 그리고, 현재 형성되는 마크의 길이에 따라 기록 펄스의 폭을 시간축으로 조절하여 원하는 마크를 형성하는 방법이다.

그러나, 상기와 같이 시간축 상의 기록 펄스 폭을 조절하는 방법은 고배속/고밀도로 갈수록 제어가 어렵고 고주파 노이즈 특성이 나타난다. 예를 들면, DVD-RAM(예, 4.7GB, Giga Byte)에서는 약 1ns 정도의 미세한 펄스 폭을 조정하여야 하는데, 이러한 미세한 폭을 조정하는 것은 기록할 피트의 길이와 기록할 피트 앞의 블랭크 길이 등의 함수로서 제어하기 힘들며, 설령 조절을 하더라도 원하는 마크가 형성되기 어렵다. 이것은 또한 이를 구현하기 위한 디바이스가 쫓아가는 것도 용이하지 않다. 즉, 고배속/고밀도로 갈수록 시간적으로 기록 펄스를 제어하는 것은 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 다이오드의 출력광의 세기의 미세 조절을 통해 기록 신호의 최적화를 이루는 광 디스크 기록신호 생성 방법 및 장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 광 디스크 기록 장치의 구성 블록도

도 2의 (a) 내지 (e)는 도 1에서 기록 마크 형성을 위한 타이밍도

도 3은 본 발명에 따른 광 디스크 기록 장치의 구성 블록도

도 4의 (a) 내지 (c)는 도 3의 적분기의 동작 타이밍도

도 5의 (a) 내지 (h)는 본 발명에 따른 각 부의 동작 타이밍도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 광 디스크 102 : 광 픽업

103 : 엔코더 104 : 기록 파워 생성부

105 : 기록 레벨 가산기 106 : LD 구동부

107 : APLC 궤환부 300 : 기록파워 보상신호 생성부

301 : 적분기 302 : 미세 파워 레벨 생성부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 디스크 기록신호 생성 방법은, 기록할 데이터에 따른 기록 펄스를 생성하고 이로부터 기록 파워 레벨을 적용하여 레이저 다이오드를 구동할 때 상기 기록 펄스를 반전하고 반전된 신호를 적분하여 기록 파워 보상용 신호를 생성하는 단계와, 상기 생성된 기록 파워 보상용 신호를 상기 기록 파워 레벨에 가산하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 보상 신호 생성 단계는 리셋 펄스를 이용하여 상기 적분 신호의 블랭크 부분의 초기 파워를 기준 레벨로 만드는 것을 특징으로 한다.

상기 보상신호 생성 단계는 상기 적분 신호를 비선형적으로 변환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 광 디스크 기록 재생 장치는, 기록 파워의 레벨에 따라 레이저 다이오드의 구동 전류를 가변시켜 디스크에 마크를 형성시 기록할 데이터에 따른 기록 펄스를 생성하는 엔코더와, 상기 기록 펄스를 반전하고 반전된 신호를 적분하여 기록 파워 보상용 신호를 생성하는 기록파워 보상신호 생성부와, 상기 생성된 기록 파워 보상용 신호를 상기 기록 파워 레벨에 가산하는 가산기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 기록 펄스는 조정 가능한 범위 내에서 기록 마크 전의 블랭크 길이나 기록할 피트의 길이에 상관없이 일정한 기록 방법(write strategy)을 설정하고 피트 길이의 미세한 폭은 LD의 출력광의 세기 즉, LD 구동 전압 레벨을 미세 조절함으로써, 최적 기록을 수행하는데 있다.

도 3은 이를 구현한 본 발명에 따른 광 디스크 기록 장치의 구성 블록도로서, 상기된 도 1에 기록 파워 보상 신호 생성부(300)가 더 구비된다.

상기 기록 파워 보상 신호 생성부(300)는 상기 엔코더(103)에서 기록 펄스를 입력받아 적분하는 적분기(301)와 상기 적분된 신호를 비선형적으로 변환하여 기록 레벨 가산기(106)로 출력하는 미세 파워 레벨 생성부(302)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에서 엔코더(103)는 도 5의 (a)와 같은 기록 펄스를 출력한다고 할 때, 기록 파워 보상 신호 생성부(300)의 적분기(301)는 엔코더(103)로부터 기록 펄스를 입력받아 도 5의 (b)와 같이 반전시키고, 반전된 기록 펄스에 적분을 수행하면 도 5의 (c)와 같이 선형적으로 기울기를 갖는 적분 펄스가 발생한다. 여기서, 기록 펄스는 단일 펄스가 될 수도 있고, 멀티 펄스가 될 수도 있다.

도 4는 상기 적분기(301)의 적분 동작을 상세하게 나타낸 것으로서, NRZI 변조된 신호가 도 4의 (a)와 같고, 이때의 멀티 펄스가 도 4의 (c)와 같다고 하면 적분기(301)의 출력은 도 4의 (b)와 같이 마크가 형성된 피트 부분에서는 선형적으로 감소함을 알 수 있다. 반대로 블랭크 부분에서는 선형적으로 증가한다.

도 4에서 Lblk는 블랭크의 길이이고, Lpit는 피트의 길이이며, dPblk는 블랭크 길이에 비례하고, dPpit는 피트의 길이에 비례함을 알 수 있다.

이때, 원하는 피트를 빠르게 형성시키고 피트 형성을 빨리 끝내기 위해서 상기 적분기(301)는 기록 펄스를 반전시켜 적분한다. 그러면, 적분기(301)에서 출력되는 적분된 신호의 기울기는 도 4와 반대가 된다.

예를 들어, 도 5의 (c)의 적분 파형을 보면, 피트의 끝 부분이 기준 레벨 이하로 내려감을 알 수 있다. 이것은 종래의 펄스 에지 쉬프트 방법과 같은 효과를 얻는다. 즉, 피트에 열이 쌓여있으므로 기준 레벨 이하로 낮아진 파워 레벨을 기록 레벨 가산기(105)로 보내면 그만큼 LD 구동 전압을 낮출 수 있어 피트의 형성을 빨리 끝낼 수 있다.

이때, 적분된 양을 그대로 기록 레벨 가산기(105)로 출력할 수도 있으며, 또는 도 5의 (d)와 같은 리셋 펄스에 의해 블랭크 부분의 초기 파워를 도 5의 (e)와 같이 기준 레벨로 만들어 준 후 기록 레벨 가산기(105)로 출력할 수도 있다. 이는 피트의 크기가 작은 경우에는 기록 파워가 계속 올라가거나 내려오면 피트 형성에 영향을 많이 미치므로 블랭크 초기에는 기준 레벨로 만들어주기 위함이다.

여기서, 상기 리셋 펄스는 엔코더(103)에서 발생할 수 있으며, 일 예로 리셋 펄스의 크기는 3T로 할 수 있다.

한편, 미세 파워 레벨 생성부(302)는 기록 매체의 특성이 비선형적이므로 상기 적분기(301)의 출력을 기록 매체의 물리적 특성에 맞게 도 5의 (f)와 같이 비선형적으로 미세 조정한 후 기록 레벨 가산기(105)로 출력한다.

상기 기록 레벨 가산기(105)는 기록 파워 생성부(104)에서 생성된 기록 파워 즉, LD 구동 전압과 ALPC 궤환부(107)에서 출력하는 피드백 전압 그리고, 상기 미세파워 레벨 생성부(302)에서 생성된 전압을 가산하여 LD 구동부(106)로 출력한다. 상기 LD 구동부(106)는 입력되는 LD 구동 전압을 LD 구동 전류로 변환하여 LD를 구동시킴에 의해 엔코더(103)에서 출력된 기록 펄스가 광 디스크(101)에 기록된다.

따라서, DVD-RAM과 같은 고밀도 디스크에서도 도 2의 (e)와 같이 최적의 기록이 수행된다.

이와 같이 본 발명은 도 5의 (g)와 같은 단일 펄스, 도 5의 (h)와 같은 멀티펄스에 모두 적용할 수 있으므로 1회 기록 가능한 디스크 예컨대, CD-R, DVD-R, 자유롭게 반복적으로 재기록 가능한 디스크 예컨대, CD-RW, DVD-RW, DVD-RAM 등에 모두 적용할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 광 디스크 기록신호 생성 방법 및 장치에 의하면, 기록 펄스는 디스크의 종류별, 메이커(maker)별로 고정하고 대신 기록 파워의 세기를 미세 조정함에 의해 마크를 형성하는 피트 길이의 폭을 미세 조절함으로써, 최적의 기록을 수행하고 이로 인해 재생 신호에도 지터가 작용하지 않으므로 최적의 재생을 수행한다.

Claims (9)

1. 광 디스크에 기록할 데이터에 따른 기록 펄스와 기록 파워를 생성하는 단계와,

   상기 기록 펄스를 반전하고 반전된 신호를 적분하여 기록 파워 보상용 신호를 생성하는 단계와,

   상기 생성된 기록 파워 보상용 신호를 상기 기록 파워 레벨에 가산하는 단계와,

   상기 기록 펄스 동안 상기 보상용 신호가 가산된 최종 기록 파워로 레이저 다이오드를 구동하여 광 디스크에 데이터를 기록하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 디스크 기록신호 생성 방법
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보상 신호 생성 단계는

   리셋 펄스를 이용하여 상기 적분 신호의 블랭크 부분의 초기 파워를 기준 레벨로 만드는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 기록신호 생성 방법
3. 제 1 항에 있어서, 상기 보상신호 생성 단계는

   상기 적분 신호를 비선형적으로 변환하여 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 기록신호 생성방법.
4. 광 디스크에 기록할 데이터에 따른 기록 펄스를 생성하는 엔코더와,

   상기 광 디스크에 데이터를 기록하기 위한 기록 파워를 생성하는 기록 파워 생성부와,

   상기 기록 펄스를 반전하고 반전된 신호를 적분하여 기록 파워 보상용 신호를 생성하는 기록파워 보상신호 생성부와,

   상기 기록 파워 생성부에서 생성된 기록 파워 레벨에 상기 기록 파워 보상용 신호를 더하여 최종 기록 파워를 생성하는 가산기와,

   상기 엔코더에서 생성된 기록 펄스가 입력되면 상기 최종 기록 파워로 레이저 다이오드를 구동하여 광 디스크에 데이터를 기록하는 기록부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광 디스크 기록 재생 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 기록파워 보상신호 생성부는

   상기 적분 신호의 블랭크 부분의 초기 파워를 기준 레벨로 만드는 것을 특징으로 하는 광 디스크 기록 재생 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 엔코더는 소정 피트 길이를 갖는 리셋 펄스를 블랭크 부분의 초기 부분에서 발생시켜 상기 기록파워 보상신호 생성부로 출력하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 기록 재생 장치.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 기록파워 보상신호 생성부는

   상기 적분 신호를 비선형적으로 변환하여 가산기로 출력하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 기록 재생 장치.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 엔코더는

   하나의 피트 길이에 대해 기록 펄스로 단일 펄스를 발생하는 것을 특징으로하는 광 디스크 기록 재생 장치.
9. 제 4 항에 있어서, 상기 엔코더는

   하나의 피트 길이에 대해 기록 펄스로 멀티 펄스를 발생하는 것을 특징으로 하는 광 디스크 기록 재생 장치.