KR100448256B1

KR100448256B1 - 지터 추정방법

Info

Publication number: KR100448256B1
Application number: KR10-2001-0016343A
Authority: KR
Inventors: 토가시미쯔히로
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2004-09-10
Also published as: JP2001291240A; KR20010093755A

Abstract

본 발명은 시작품의 시작(試作; 시험 제작)을 하지 않고 광 픽업을 평가하고, 더구나 광 픽업의 광학 파라미터의 설정을 단시간에 하기 위한 것으로, 피트 패턴의 갱신과 광디스크 상의 피트와 스폿의 상대위치의 갱신을 하고, 광디스크로부터의 반사광의 광량을 계산한다. 전체 피트와 스폿의 상대위치에 있어서 광량 계산이 종료되면 반사광의 광량에 근거하여 RF신호를 계산한다. 이때, 토탈 지터의 계산은 인접 트랙으로부터의 크로스 토크에 의한 지터와 피트 배열에 기인하는 부호간 간섭에 의한 지터로 나뉘어지게 된다.

Description

지터 추정방법{Jitter Estimation Method}

본 발명은 광 기록매체 등에 이용되는 광 픽업의 평가방법에 관한 것으로,특히 광디스크 상의 광신호를 읽어내는 광 픽업의 평가지표인 지터의 추정방법에 관한 것이다.

광디스크 등에서는 디스크 상의 신호를 읽어내기 위하여 광 픽업을 이용하고 있다. 또한, 광디스크의 최종성능은 에러 레이트(Error Rate; 오류율)가 사용되지만, 광 픽업의 평가지표로서는 에러 레이트와 밀접한 관계에 있는 지터가 사용되고 있다. 더욱이 광 픽업의 광학 파라미터를 설정하는 때에는 일반적으로 광 스폿 직경을 측정하는 등 실험에 의해 계산하고 있다. 예를 들어, 디스크 상에 집속된 광을 이동가능한 차폐 물체로 차폐하고, 그 때에 투과하는 광의 양의 변화로부터 광 스폿 직경을 특정하는 등의 방법이 이루어지고 있다.

그러나, 이와 같은 광학 파라미터의 설정방법에 있어서, 시작품의 제작, 측정, 평가 등의 피드백의 사이클을 되풀이하고, 광 픽업의 성능향상을 수행할 필요가 있다. 또한, 실험에서 얻은 지터는 원인의 조사가 어렵기 때문에 상기와 같은 평가의 사이클을 되풀이하고, 이른바 커트 앤드 트라이(Cut and Try) 라는 광 픽업의 광학 파라미터를 최적치로 설정하기 위해서는 상당한 시간이 소요되는 등의 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 단점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 지터 분포를 발행하는 원인에 의하여 분리하여 추정을 수행함으로써, 시작품의 제작을 수행하지 않고 광 픽업의 평가의 성능향상을 시도하며, 또한, 발생원인의 특정을 용이하게 하여 요점을 억제한 설계를 수행함으로써, 광 픽업의 광학 파라미터 설정을 단시간에 수행되도록 한 것이다.

도 1은 광디스크의 성능평가를 수행하기 위한 추정의 모형도,

도 2는 도 1에 도시된 추정에 의한 반사광 분포를 구하는 처리의 흐름을 나타낸 블록도,

도 3은 추정에 의하여 지터를 계산하는 처리의 흐름을 나타낸 플로우 챠트.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 레이저다이오드 2, 4: 대물렌즈

3: 광디스크 5: 포토다이오드

11: LD로부터의 발산광 분포 12: 액면수차

13, 16, 18: 시뮬레이터 14: 동(瞳)함수

15: 피트 함수 17: 피트의 스펙트럼

19: 반사광 분포

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제 1수단으로, 광 기록매체 상의 신호를 읽어내는 광 픽업의 평가지표에 사용되는 지터의 추정방법에 있어서, 광 기록매체 상의 인접하는 트랙으로부터의 크로스 토크에 의한 제 1지터와 광 기록매체 상의 피트 배열에 기인하여 발생된 부호간 간섭에 의한 제 2지터로 구분되는 광학계에 기인하는 토탈 지터를 구하는 수단을 채용한다.

또한, 제 2수단으로, 상기 제 1수단에 있어서, 상기 제 1지터의 2승과 상기 제 2지터의 2승과의 합으로 토탈 지터의 2승을 구하는 수단을 채용한다.

제 3수단으로, 상기 제 2수단에 있어서, 토탈 지터를 계산하기 위하여 각 피트 패턴에서의 신호 길이의 평균치를 μi, 크로스 토크에 의한 흐트러짐을 σi, 각 피트 패턴을 나타내는 첨자를 i라 하면, 지터분포를 다음의 식

에 의하여 추정하는 수단을 채용한다.

제 4수단으로, 상기 제 3수단에 있어서, 상기 토털 지터의 계산을 특정의 피트 패턴에 대하여 수행하고, 지터 분포를 추정한 후에 토탈 지터의 계산을 수행하는 수단을 채용한다.

더욱이, 제 5수단으로, 상기 제 3 또는 제 4수단에 있어서, 상기 토탈 지터의 계산은, 복수의 피트 패턴 중에서 어느 것인가의 피트 패턴의 갱신을 수행하는 단계와, 상기 광 기록매체 상에 있어서 피트와 스폿의 상대위치의 갱신을 수행하는 단계와, 상기 광 기록매체로부터의 반사광의 광량의 계산을 수행하는 단계와, 피트와 스폿의 상대위치에 대응하는 반사광의 광량의 계산이 종료되었는지를 판정하는 단계와, 피트와 스폿의 상대위치에 대응하는 반사광의 광량의 계산이 종료되었을 때에 상기 반사광의 광량에 근거하여 전기신호의 계산을 수행하는 단계와, 전체 피트 패턴에 대하여 피트 패턴의 계산이 종료되었는지를 판정하는 단계와, 전체 피트 패턴에 대하여 피트 패턴의 계산이 종료되었을 때에 상기 전기신호에 근거하여 상기 지터 분포를 계산하는 단계와, 상기 제 1지터와 제 2지터에 의하여 상기 토탈 지터의 계산을 수행하는 단계로 이루어진 수단을 채용한다.

즉 이와 같은 수단에 근거하여 지터의 추정방법에서는 광학계에 기인한 토탈 지터를 발생원이 밝혀지도록 크로스 토크에 의한 지터와 지터 배열에 기인하는 부호간 간섭에 의한 지터로 구분된다. 더욱이, 토탈 지터를 계산하기 위하여, 지터 분포를 추정한 후에 지터를 계산한다. 이것에 의하여 시작품을 제작하지 않고, 광 픽업에 있어서 광학계의 평가 및 설계를 할 수 있다. 또한, 광학계의 성능을 열화시키는 원인을 특정할 수 있고, 광학계 시스템의 설계시간을 단축할 수 있다.

이하 도면을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 관한 지터의 추정방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 광디스크의 성능평가를 하기 위하 모식도이다. 즉 도1은 광 픽업이 광디스크 상의 피트(pit)를 읽어낼 때의 현상을 해석하는 추정과 광 픽업의 관계를 나타내고 있다. 상기 도면에 있어서, 레이저다이오드(LD) 1개가 발생한 레이저광은 출사동면(出射瞳面) 상의 광의 진폭 분포 함수에 있는 동(瞳)함수 u0을 갖는 대물렌즈(2)를 투과하여 광디스크(3)에 조사된다. 광디스크(3)의 스폿 광은 상세하게 후술하지만, 예를 들어, 9종류의 피트 함수를 갖는 피트 배열되어 있다.

더욱이, 광디스크(3)로부터 출력된 레이저광은 출력 광면 상의 광의 진폭 분포 계수 u_i의 반사광 분포를 갖는 대물렌즈(4)를 투과한다. 또한, 반사광의 광량 u_i(x1, y1)은 다음의 수학식에서 얻는다.

단, d는 출력동으로부터 디스크 면까지의 거리, λ는 파장, k는 파수=2π/λ, I는 복소수, p, q는 피트 함수의 주기, x, y, γ, τ는 피트 함수 각각의 방향이 빗나가는 거리이다.

다음으로, 대물렌즈(4)를 투과하여 포토다이오드(PD)(5)에 집속된 레이저광은 다음의 수학식에 의하여 반사광의 광량이 전기신호(γ, τ)로 출력된다. 단, u₁*는 u₁의 공액 복소수이다.

도 2는 도 1에 도시된 시뮬레이터에 의하여 반사광 분포를 구하는 처리의 흐름을 나타낸 블록도이다. 즉 광 픽업에 있어서, LD로부터의 발산광 분포(11)와, 위상항(位相項)인 파면수차(12)로부터 시뮬레이터(13)에 의하여 추정된 동함수(14)를 구한다. 한편, 광디스크 상에 피트 배열된 피트 함수(15)를 시뮬레이터(16)에서 추정된 피트의 스펙트럼(17)을 구한다. 그리고, 동함수(14)와 피트의 스펙트럼(17)으로부터 시뮬레이터(18)에서 추정된 반사광 분포(19)를 구한다.

그런데, 상술한 바와 같은 추정에 있어서, 광학계의 최종 성능은 에러율에 있지만, 통상 이 값은 복조후에 에러 정정회로를 통하지 않고 평가할 수 없다. 이 때문에, 광디스크 시스템의 각각의 부품을 평가할 때에는 대신 지터가 평가지표로 사용된다. 지터는 RF 또는 HF신호(즉 데이터신호)의 흔들림을 수치화한 것이다.

이하 광디스크 상의 광 스폿의 평가지표인 지터에 대하여 설명한다.

이와 같은 지터를 구하기 위하여 흔들림을 수치화하는 방법은 CD와 DVD에서 달라진다. 즉 CD에서는 최단 피트인 3T신호의 길이 변화를 측정하여 그 표준편차를 통상적으로 지터라고 부른다. 또한, 어느 기간의 트랙 시간에 있어서 흔들림을 관측하여 지터로서 평가지표로 하는 방법도 있다. 한편, DVD에서는 PLL로부터 데이터 클럭과 각 신호의 엣지의 시간차를 측정하여 그 표준편차를 지터라고 한다.

어느 경우에도 지터는 가우스 분포에 따라 가정할 때의 에러율의 간접적인 추정방법이다. 그러나, 클럭 윈도우(Clock Window) 밖으로 출력 확률은 분포의 표준차와 1 대 1 대응관계가 있는 것을 전제로 한다. 단, 실제의 지터 분포는 가우스 분포에서는 없기 때문에 상기 전제는 엄밀하게는 성립되지 않는다.

통상, 지터의 발생원인은 다음의 수학식에 의하여 분류될 수 있다. 여기에서, σ: 토털 지터, σ_opt: 광학적인 원인에 의한 지터(피트의 제조상의 불규칙함도 포함), σ_PLL: PLL회로의 잔류편차에 의한 지터, 또한, σ_noise: 회로노이즈에 의한 지터이다.

또한, σ_opt는 더욱이 피트의 불규칙함(또한, Write Pre-compensation)과 인접 트랙으로부터의 크로스 토크(Cross Talk)와 부호간 간섭(Inter Symbol Interference)으로 분류될 수 있다. 또한, 부호간 간섭은 피트 패턴(Pit Pattern) 의존성이 있고, 예를 들어, 탄젠셜 코마(COMA) 수차가 발생한 경우는 지터 분포가 스플리트(Split)하는 현상이 보인다. 이것은 광학계의 주파수 응답이 특정의 주파수에서 열화되기 때문이다.

다음으로, 광학적 지터를 잡는 방법에 대하여 설명한다. 통상적으로, 광 스폿이 영향을 미치는 범위는 수 ㎛이내 이다. 이 때문에 부호간 간섭이 있어도 비교적 좁은 범위의 피트 배열로부터 영향을 받는 것으로 생각된다. 즉 읽어내는 피트의 길이가 본래보다도 짧게 읽는다든지, 또는 길게 읽는 것은 그 전후의 피트에 의한 영향을 생각한 것만으로, 일반적으로는 충분히 실용적이다.

예를 들어, 3T 길이의 피트를 예로 들면, 3T－3T－3T, 3T－3T－4T,4T－3T－4T, … 11T－3T－11T라는 패턴을 생각할 수 있다.

즉 부호간 간섭은 이와 같은 패턴마다의 신호길이의 불규칙에 있다.

한편, 인접 트랙으로부터의 크로스 토크에 의해 동일한 패턴으로 된 경우에도 읽어낸 신호길이가 다르다. 이것은 인접 트랙에 다양한 피트 또는 블랭크(Blank)가 오는 것에 의해 신호길이가 변화하기 때문이다. 이 때문에 특정 패턴에 따른 신호길이도 어떠한 분포를 갖고 있다. 즉 특정 패턴에 의해 신호길이의 분포 P_i(x)를 다음의 수학식에 의하여 가정한다.

단, μ_i: 그 패턴에서의 신호 길이의 평균치, σ_i: 크로스 토크(Cross Talk)에 의한 불규칙함, i: 각 패턴을 나타내는 서픽스(Suffix)이다.

또한, 전체의 지터 분포 P(x)는 수학식 4의 중합(重合)으로 되고, 다음의 수학식 5와 같이 된다. 여기에서 a_i는 각 패턴의 발생확률이다.

이와 같이 된 지터 분포를 정의하는 것에 의해 상기 수학식 4와 수학식 5를 이용하여 전체의 평균치 μ와 전체의 표준편차 σ를 구한다. 즉 전체의 평균치 μ는 다음의 수학식에 의하여 구해진다. 즉 다음의 수학식으로부터 명확한 것처럼, 전체의 평균치 μ는 각 피크 평균치의 평균이다.

또한, 전체 분포 V(즉 전체의 표준편차 σ의 2승)은 다음의 수학식에 의하여 구해진다.

여기에서, 수학식 7에 있어서 마지막 행의 제 1항이 인접 트랙으로부터의 크로스 토크에 의한 지터를 나타내고, 제 2항이 피트 배열에 기인한 지터, 즉 부호간 간섭에 의한 지터를 나타낸다. 상기 수학식 7로부터 전체의 평균치 μ는 다음의 수학식으로 표현될 수 있다.

즉 수학식 8로부터 (토탈 지터)의 2승 = (인접된 트랙으로부터의 크로스 토크에 의한 지터의 평균)의 2승 + (피트 배열에 기인하는 부호간 간섭에 의한 지터)의 2승이 된다. 이와 같이 지터를 구하는 것에 의하여 광디스크 시스템의 광학성능을 어떻게 향상시키는 지를 알 수 있다.

또한, 상기 수학식 7 또는 수학식 8은 3T신호에 대해서만 계산한 것이고, 전체의 표준편차 σ가 상기의 CD인 경우의 지터이다. 또한, 전체의 신호길이에 대하여 수학식 7 또는 수학식 6을 계산하고, 이것들을 중합(重合)시킨 지터가 상기 DVD인 경우의 지터이다.

피트 위치의 불규칙은 특정의 피트 패턴에서 계산하면 좋기 때문에 문제는 없지만, 각 패턴에 있어서 불규칙을 정확하게 구하는 것은 상당한 계산시간이 소요된다. 본래, 인접트랙에 다양한 피트를 배열한 때에 피크치를 계산하고, 그 표준편차를 구할 수 있지만, 계산시간이 많이 걸리기 때문에 다음과 같은 간이적인 계산방법을 사용하는 것도 좋다.

즉 각 패턴에 있어서 불규칙=(인접 트랙에 피트가 전혀 없는 경우의 불규칙－인접 트랙에 구(溝, 도랑, 홈)가 있는 경우의 불규칙)/정수라고 할 수 있다.

상기 식에 있어서, 문제는 정수이지만, 이것은 실험결과로부터 구할 수 있다. 예를 들면, 디스크를 래디얼 방향으로 경사지게 하면, 인접 트랙으로부터의 크로스 토크가 대폭적으로 증대하기 때문에, 그것에 대하여 실측치와 계산결과가 일치되도록 결정할 수 있다. 또한, 광학계 시스템의 개선도를 조사하기 위하여 지터를 계산하여 구하는 것이라면, 상기와 같은 간이적인 계산방법으로도 전혀 무방하다

또한, 디스크의 래디얼 방향의 기울기에 의한 지터치의 측정을 하는 경우는 상기 수학식 3에서도 알 수 있듯이, 노이즈의 영향에 의한 지터의 변화량이 좌우하는 것을 주의할 필요가 있다. 더욱이, 광학계에 구면 수차가 남아 있는 경우에 있어서도, 노이즈의 영향에 의해 지터의 변화량이 좌우하는 것에 주의할 필요가 있다.

도 3은 추정에 의하여 지터를 계산하는 처리의 흐름을 나타낸 플로우 챠트이다. 먼저, 복수의 피트 패턴 중에서 어느 피트 패턴의 갱신을 수행한다(단계 S1). 또한, 피트 패턴은 3T신호에 대해서만 계산하면, EFM에 있어서 전형적인 패턴은 다음과 같은 9가지의 패턴이다. 또한, 괄호내는 패턴의 출현확률이다.

① 3T－3T－3T (24.1%)

② 4T－3T－4T (27.5%)

③ 5T－3T－5T (17.8%)

④ 6T－3T－6T (11.6%)

⑤ 7T－3T－7T (7.8%)

⑥ 8T－3T－8T (5.1%)

⑦ 9T－3T－9T (3.3%)

⑧ 10T－3T－10T (1.9%)

⑨ 11T－3T－3T (0.9%)

다음으로 광디스크 상에 있어서 피트와 스폿의 상대위치의 갱신을 수행한다(단계 S2). 그리고 상기 수학식 1을 이용하여 반사광의 광량의 계산을 수행한다(단계 S3). 더욱이, 피트와 스폿의 상대위치에 있어서 반사광의 광량의 계산이 종료하였는지의 판단을 수행한다(단계 S4, NO). 여기에서 계산이 종료되지 않으면(단계 S4), 단계 S2로 복귀한 상대위치의 갱신을 수행하고, 상기 단계 S2 내지 단계 S4를 되풀이한다. 한편, 피트와 스폿의 상대위치의 전체에 대하여 반사광의 광량의 계산이 종료되었다면(단계 S4, YES), 반사광의 광량에 근거하여 상기의 수학식 2를 이용하여 전기신호인 RF신호의 계산을 수행한다(단계 S5).

이와 같이, 전체의 피트 패턴, 즉 상기 9가지 패턴을 3가지로 나눈 27개의 패턴에 대하여 피트 패턴의 계산이 종료되는 지의 여부를 판정하고(단계 S6), 또 종료되지 않았다면(단계 S6, NO), 단계 S1으로 되돌아가 다른 피트 패턴의 갱신을 수행하며, 상기 단계를 반복하게 된다. 한편, 27개의 패턴에 대하여 피트 패턴의 계산이 종료되면(단계 S6, YES), 수학식 5를 이용하여 RF신호로부터 지터 분포를 계산한다(단계 7). 더욱이 수학식 7을 이용하여 토탈 지터를 계산한다(단계 8). 여기에서 지터의 계산은 인접한 트랙으로부터의 크로스 토크에 의한 지터와, 피트 배열에 기인하는 부호간 간섭에 의해 지터로 나뉘어지고, 최종적으로 토탈 지터가 계산된다.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일례이다. 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 발명의 요지의 범위에 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 추정은 도 1에 도시된 구성에 한정되지 않고, 어떠한 추정 시스템을 구성하여도 상관없다. 또한, 피트 패턴은 3T신호에 대하여 설명하였지만, 반드시 그것에 한정된 것은 아니다. 필요에 따라 크로스 토크에 의한 지터와 부호간 간섭에 의한 지터로 구분된 토탈 지터를 구하기 위한 지터의 추정방법이지만, 상기 실시예에 한정되지 않고, 전부 본 발명에 포함된 것이라고 할 수 없다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서 지터의 추정방법에 의하면, 광학계에 기인한 지터를 발생원인이 명확한, 크로스 토크에 의한 지터와 피트 배열에 기인하는 부호간 간섭에 의한 지터로 구분된다. 더욱이 토탈 지터를 계산하기 위하여, 지터 분포를 추정한 후에 지터를 계산하도록 되어 있다. 이것에 의하여 실제의 시작(試作; 시험 제작)을 하지 않고, 광 픽업에 있어서 광학계의 설계를 할 수 있다. 또한, 본 발명의 지터의 추정방법에 의하면, 광학계의 성능을 열화시키는 원인을 특정할 수 있고, 광학계 시스템의 설계시간을 단축할 수 있다.

Claims

광 기록매체로부터의 반사광의 광량의 계산을 수행하는 단계와,

피트와 스폿의 상대위치에 대응하는 반사광의 광량의 계산이 종료되었는지를 판정하는 단계와,

피트와 스폿의 상대위치에 대응하는 반사광의 광량의 계산이 종료되었을 때에 상기 반사광의 광량에 근거하여 전기신호의 계산을 수행하는 단계와,

전체 피트 패턴에 대하여 피트 패턴의 계산이 종료되었는지를 판정하는 단계와,

상기 전체 피트 패턴에 대하여 피트 패턴의 계산이 종료되었을 때에 상기 전기신호에 근거하여 상기 지터 분포를 계산하는 단계와,

상기 지터 분포로부터 상기 토탈 지터의 계산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지터의 추정방법.
제1항에 있어서,

상기 광 기록매체로부터의 반사광의 광량의 계산을 수행하는 단계는,

복수의 피트 패턴 중 하나의 피트 패턴의 갱신을 수행하는 단계와,

상기 광 기록매체 상에 있어서 피트와 스폿의 상대위치의 갱신을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지터의 추정방법.
제 1항에 있어서, 토탈 지터의 계산은, 각 피트 패턴에서의 신호 길이의 평균치를 μi, 크로스 토크에 의한 흐트러짐을 σi, 각 피트 패턴을 나타내는 i라 할때, 특정 패턴에 따른 신호 길이의 분포를 다음의 식

으로 가정함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 지터의 추정방법.
제 3항에 있어서, 상기 토털 지터의 계산은, 특정의 피트 패턴에 대하여 지터 분포를 추정한 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 지터의 추정방법.
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