KR100474616B1 - Closed loop servo operation for focus control - Google Patents

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KR100474616B1 KR10-1998-0707823A KR19980707823A KR100474616B1 KR 100474616 B1 KR100474616 B1 KR 100474616B1 KR 19980707823 A KR19980707823 A KR 19980707823A KR 100474616 B1 KR100474616 B1 KR 100474616B1
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러드윅 케쉬코브스키
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Abstract

본 발명에서는 방사 에너지 빔의 포커스 제어에 대한 기술이 개시된다. 상기 빔에 대한 검출기(712)는 상기 빔의 초점의 위치에 대응하는 제1 및 제2 출력들(368, 376)을 갖는다. 상기 선정된 위치로부터 상기 초점의 변위를 나타내는 에러 신호를 발생하는 회로가 검출기의 출력들에 접속되고, 이 에러 신호는 변위에 대해 주기성을 가진다. 에러 신호에 응답하는 서어보(700)는 변위만큼 떨어져 있는 빔을 선정된 위치로 복원한다. 로컬 피드백 루프(344)는 검출기의 출력들에 접속되고, 상기 에러 신호에 응답하는 제1 및 제2 주기 함수 발생기들(360, 364)을 포함한다. 제2 주기 함수 발생기는 제1 주기 함수 발생기의 출력과 위상각이, 바람직하게 90도 만큼 차이나는 출력을 갖는다. 제1 곱셈기(332)는 검출기의 제1 출력과 제1 주기 함수 발생기의 출력을 곱한다. 제2 곱셈기(336)는 검출기의 제2 출력과 제2 주기 함수 발생기의 출력을 곱한다. 제1 및 제2 곱셈기들의 출력들(460, 472)은 에러 신호를 변경하는 상기 회로의 입력들(476, 480)로서 제공된다.In the present invention, a technique for focus control of a radiant energy beam is disclosed. The detector 712 for the beam has first and second outputs 368 and 376 corresponding to the position of the focal point of the beam. Circuitry for generating an error signal indicative of the displacement of the focal point from the predetermined position is connected to the outputs of the detector, the error signal being periodic to the displacement. The servo 700 responsive to the error signal restores the beam separated by the displacement to a predetermined position. The local feedback loop 344 is connected to the outputs of the detector and includes first and second periodic function generators 360 and 364 responsive to the error signal. The second periodic function generator has an output that differs from the output of the first periodic function generator in phase angle, preferably by 90 degrees. The first multiplier 332 multiplies the first output of the detector by the output of the first periodic function generator. The second multiplier 336 multiplies the second output of the detector by the output of the second periodic function generator. The outputs 460, 472 of the first and second multipliers are provided as inputs 476, 480 of the circuit that change the error signal.

Description

트래킹 제어용 폐쇄 루프 서어보 동작 {CLOSED LOOP SERVO OPERATION FOR FOCUS CONTROL}Closed Loop Servo Motion for Tracking Control {CLOSED LOOP SERVO OPERATION FOR FOCUS CONTROL}

본 발명은 광 디스크 드라이브용 제어 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 포커스(focus) 서어보나 또는 트랙킹 서어보의 폐쇄 루프 모드의 작동 범위를 디스크 상의 복수 개 지점들로 확장시킨 향상된 서어보 제어에 관한 것이다.The present invention relates to a control device for an optical disk drive. More specifically, the present invention relates to improved servo control that extends the operating range of a closed servo mode of a focus servo or tracking servo to a plurality of points on a disc.

정보가 복수의 나선형 또는 동심형 정보 트랙들에 저장되어 있는 광 디스크 드라이브에 있어서, 관심 있는 정보 트랙 상의 기록용 또는 재생용 빔의 로크(lock)는 통상적으로 트랙킹 서어보에 의해 유지되는데, 예를 들면, 이와 같은 서어보는 Ceshkovsky 등에 의한 미국 특허 공보 제 4,332,022호에 개재되어 있다. 트랙킹 서어보는 광 디스크 매체로부터 반사되어 되돌아오는 광 빔의 강도에서 초래되는 에러 신호 Vp를 최소화하기 위해 반응하는데 이 에러 신호는 다음의 수학식에 의해 주어진다:In an optical disc drive in which information is stored in a plurality of spiral or concentric information tracks, the lock of the recording or reproduction beam on the information track of interest is typically held by a tracking servo, for example For example, such a surge is disclosed in US Patent Publication No. 4,332,022 to Ceshkovsky et al. Tracking servos react to minimize the error signal Vp caused by the intensity of the light beam reflected back from the optical disk medium, which is given by the following equation:

여기서,here,

A는 상수;A is a constant;

x는 트랙 중심으로부터 빔의 변위; 그리고x is the displacement of the beam from the track center; And

p는 트랙 피치.p is the track pitch.

Terashi의 미국 특허 제 5,177,725호에서, 구동 소자의 속도를 검출하는 속도 검출기를 사용하여 풀-인 범위(pull-in range)를 확장하는 서어보 장치가 개시되어 있다.In US Pat. No. 5,177,725 to Terashi, a servo device is disclosed that extends the pull-in range using a speed detector that detects the speed of a drive element.

Kobayashi 등의 미국 특허 제 4,853,918호에서, 트랙 중심 둘레에 서로 옵셋된 트랙킹 피트들(tracking pits)로부터 나온 신호들이 샘플-앤드-홀드 회로에 제공되고, 서로 비교되어 트랙들 사이의 중간에 불연속점들을 갖는 톱니파 신호 트랙킹 신호(sawtooth signal tracking signal)를 얻는 장치가 제안되어 있다.In US Pat. No. 4,853,918 to Kobayashi et al., Signals from tracking pits offset from each other around a track center are provided to the sample-and-hold circuit and compared to each other to produce discontinuities in the middle of the tracks. An apparatus for obtaining a sawtooth signal tracking signal has been proposed.

Burroughs의 미국 특허 공보 제 4,779,251호에서는, 트랙킹 서어보에 제어된 옵셋을 도입하는데 사용되는 램프 파형(ramp waveform) 발생 회로를 포함한 장치가 개시되어 있다. 프리-포맷형 정밀 트랙킹 특징들(pre-formatted fine tracking features)로부터 초래되는, 서어보 에러 신호는 독출 빔이 트랙들 사이에서 움직일 때 위상이 반전된다. 램프 파형은 트랙들 간의 이전의 마이크로점프(microjumps)로부터 기억된 트랙킹 에러 정보에 따라 조정된다.In US Pat. No. 4,779,251 to Burroughs, a device is disclosed that includes a ramp waveform generation circuit used to introduce a controlled offset to a tracking servo. The servo error signal, resulting from pre-formatted fine tracking features, is reversed in phase when the readout beam moves between the tracks. The ramp waveform is adjusted in accordance with the tracking error information stored from previous microjumps between the tracks.

포커스 제어에 관한 응용들에 있어서, 포커스 서어보는 포커스 에러 "S 커브"의 네거티브 피드백 영역에서 동작한다. 통상적으로, 개방 루프 동작을 사용하여, 서어보를 포지티브 피드백 영역들에 의해 둘러싸인 네거티브 영역에 놓기 위해 특별한 시퀀스(sequence)가 요구된다. 만일, 어떤 이유에서든 포커스를 잃는다면, 포착 시퀀스 전체가 반복되어야 한다. 이것은 너무 시간 소모적이다.In applications relating to focus control, the focus servo operates in the negative feedback region of the focus error "S curve". Typically, using open loop operation, a special sequence is required to place the servo in the negative region surrounded by the positive feedback regions. If for some reason the focus is lost, the entire capture sequence must be repeated. This is too time consuming.

<발명의 요약>Summary of the Invention

본 발명의 주요한 목적은 폐쇄 루프 모드에서 작동하는 포커스 서어보의 동작 영역을 확장하는 것이다.It is a primary object of the present invention to extend the operating area of a focus servo operating in closed loop mode.

본 발명의 또 다른 목적은 포커스 서어보의 기능을 향상시키고, 디스크 결함, 노이즈, 쇼크, 및 진동에 응답하여 자동적으로 포커스를 재포착하게 하는 것이다.It is another object of the present invention to improve the function of the focus servo and to automatically refocus the focus in response to disk defects, noise, shock and vibration.

이들 및 본 발명의 다른 목적들은 광 디스크 드라이브에서 서어보 루프에 공급하는 에러 신호를 발생시키는 복수의 출력들을 갖는 광 픽업을 제공함으로써 달성된다. 이 에러 신호는 로컬 피드백 루프에도 공급되는데, 이 로컬 피드백 루프는, 독출 빔의 위치에 대해 플롯(plot)되는 포커스 에러 신호가 사인 파형으로부터 실질적으로 선형적인 램프형으로 변환되도록, 광 픽업의 출력을 변경하기 위한 복수의 사인 함수 발생기들을 포함한다. 로컬 피드백 루프는 비록 메인 트랙킹 서어보 루프와 같은 소자들을 공유하도록 설계될 수 있지만, 메인 트랙킹 서어보 루프와는 별개이다.These and other objects of the present invention are achieved by providing an optical pickup having a plurality of outputs for generating an error signal that feeds the servo loop in the optical disk drive. This error signal is also supplied to the local feedback loop, which feeds the output of the optical pickup so that the focus error signal plotted against the position of the read beam is converted from a sinusoidal waveform into a substantially linear ramp. And a plurality of sine function generators for modifying. The local feedback loop can be designed to share elements such as the main tracking servo loop, but is separate from the main tracking servo loop.

사인 함수 발생기들에 더하여, 로컬 피드백 루프는 두개의 곱셈기들, 차 합산 증폭기, 로컬 루프 이득 소자, 위상 보상기, 그리고 위상 쉬프트 값을 사인 함수 발생기의 두 입력단자들 중 하나에 더하는 합산 회로를 포함한다.In addition to sine function generators, the local feedback loop includes two multipliers, a difference summation amplifier, a local loop gain element, a phase compensator, and a summation circuit that adds a phase shift value to one of the two input terminals of the sine function generator. .

본 발명은 포커싱된 방사 에너지의 빔을 제어하는 장치를 제공하는데, 이 장치는 포커싱된 빔의 방향을 정하는 광학 소자, 미리 지정된 위치 방향으로 포커싱된 빔의 포커스를 옮기도록 상기 광학 소자 상에 작용하는 액츄에이터, 및 상기 빔으로부터 빛을 수신하는 검출기를 포함한다. 이 검출기는 미리 지정된 위치로부터 빔의 포커스의 변위에 응답한다. 검출기의 출력단자들에 접속된 회로는 미리 지정된 위치로부터 빔의 포커스의 변위를 나타내는 에러 신호를 발생시킨다. 서어보는 액츄에이터 및 에러 신호에 접속되고, 이 액츄에이터는 서어보에 응답하여 빔의 포커스를 소정의 위치에 옮긴다.The present invention provides an apparatus for controlling a beam of focused radiant energy, which device acts on the optical element to direct the focused beam, the focus of the focused beam in a predetermined position direction. An actuator, and a detector for receiving light from the beam. This detector responds to the displacement of the focus of the beam from a predetermined position. The circuit connected to the output terminals of the detector generates an error signal indicating the displacement of the focus of the beam from a predetermined position. The servo is connected to an actuator and an error signal, which moves the focus of the beam to a predetermined position in response to the servo.

본 발명에 따르면, 로컬 피드백 루프 회로는 검출기의 출력단자들에 접속된다. 이 루프는 에러 신호에 응답하는 제1 주기 함수 발생기와 에러 신호에 응답하는 제2 주기 함수 발생기를 포함한다. 제2 주기 함수 발생기는 제1 주기 함수 발생기의 출력과 위상각이 다른 출력을 갖는다. 이 루프는 검출기의 제1 출력을 제1 주기 함수 발생기의 출력과 곱하는 제1 곱셈기와 검출기의 제2 출력을 제2 주기 함수 발생기의 출력과 곱하는 제2 곱셈기를 포함하는데, 제1 및 제2 곱셈기들의 출력들은 이 로컬 피드백 루프 회로의 입력들로서 제공된다.According to the invention, the local feedback loop circuit is connected to the output terminals of the detector. The loop includes a first periodic function generator responsive to an error signal and a second periodic function generator responsive to an error signal. The second periodic function generator has an output that is different in phase angle from the output of the first periodic function generator. The loop includes a first multiplier that multiplies the detector's first output with the output of the first periodic function generator and a second multiplier that multiplies the detector's second output with the output of the second periodic function generator, the first and second multipliers. Outputs are provided as inputs to this local feedback loop circuit.

본 발명의 특징에 따르면, 주기적 특성은 실질적으로 사인형이고, 제1 주기 함수 발생기 및 제2 주기 함수 발생기는 사인 발생기들이다.According to a feature of the invention, the periodic characteristic is substantially sinusoidal and the first periodic function generator and the second periodic function generator are sine generators.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 검출기의 제1 및 제2 출력들은 빔의 변위에 관해 대략 상호 직교 관계(mutual quadrature relationship)를 갖고, 위상각이 대략 90도가 된다. 이 위상각은 약 60도에서 120도까지의 범위에서 변동할 수 있다.According to another feature of the invention, the first and second outputs of the detector have an approximately mutual quadrature relationship with respect to the displacement of the beam and the phase angle is approximately 90 degrees. This phase angle can vary from about 60 degrees to 120 degrees.

본 발명은 방사 에너지의 빔을 포커싱하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 빔의 포커스 위치에 응답하여 제1 및 제2 검출 신호들을 발생시키는 단계와, 소정의 위치로부터 포커스의 변위를 나타내는 에러 신호를 발생시키는 단계에 의해 수행되고, 이 에러 신호는 변위에 대해 주기성을 갖는다.이 방법은 에러 신호에 응답하여 제1 주기 신호를 발생시키고, 에러 신호에 응답하여 제2 주기 신호를 발생함으로써, 에러 신호에 응답하여 옮겨 놓여진 포커스를 소정의 위치에 복귀시키는 단계를 포함하는데, 제2 주기 신호는 제1 주기 신호와 위상각에서 다르다.이 에러 신호는 제1 검출 신호와 제1 주기 함수를 곱해서 제1 곱 신호를 산출하는 단계와, 제 2 검출 신호와 제2 주기 신호를 곱해서 제2 곱 신호를 산출하는 단계와 제1 곱 신호와 제2 곱 신호 사이의 차를 판정하는 단계에 의해 발생된다.바람직하게, 제1 및 제2 검출 신호들과 제1 및 제2 주기 신호들은 실질적으로 사인형이다.The present invention provides a method of focusing a beam of radiant energy, the method comprising generating first and second detection signals in response to a focus position of the beam, and receiving an error signal indicative of displacement of the focus from a predetermined position. And the error signal is periodic to displacement. The method generates an first periodic signal in response to the error signal and generates a second periodic signal in response to the error signal. And returning the shifted focus to the predetermined position in response to the second periodic signal being different in phase angle from the first periodic signal. The error signal is multiplied by the first detection signal and the first periodic function. Calculating a product signal; multiplying the second detection signal by the second periodic signal to calculate a second product signal; and a difference between the first product signal and the second product signal. Is generated by the determining step. Preferably, the first and second detection signals and the first and second periodic signals are substantially sinusoidal.

이들 및 본 발명의 다른 목적들을 더 잘 이해하기 위해, 예시로서, 다음의 도면들과 함께 읽게 되는 본 발명의 상세한 설명을 참조한다. To better understand these and other objects of the present invention, reference is made to the detailed description of the invention, which is read in conjunction with the following drawings, by way of illustration.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도.1 is a schematic diagram of an apparatus according to the invention.

도 2는 트랙형 광학 기록 매체의 표면의 부분도.2 is a partial view of the surface of a track-type optical recording medium.

도 3은 도 1의 장치 내에 신호 복원 서브 시스템의 블록도.3 is a block diagram of a signal recovery subsystem within the apparatus of FIG.

도 4는 도 3에 도시된 서브 시스템을 더 상세히 나타낸 도면.4 shows the subsystem shown in FIG. 3 in more detail;

도 5는 광학 매체상의 트랙들에 대응하는 신호 파형의 공간적 도표.5 is a spatial plot of a signal waveform corresponding to tracks on an optical medium.

도 6은 도 1에 도시된 장치 일부의 전기 회로의 개략도.6 is a schematic diagram of an electrical circuit of a portion of the device shown in FIG. 1;

도 7은 사인 함수 발생기의 블록도.7 is a block diagram of a sine function generator.

도 8 및 도 9는 본 발명을 이해하는데 도움이 되는 전기 파형들.8 and 9 are electrical waveforms to help understand the present invention.

도 10 및 도 11은 본 발명의 특정한 실시예를 나타낸 개략도들.10 and 11 are schematic diagrams illustrating a particular embodiment of the present invention.

도 12는 도 10 및 도 11의 실시예에 사용된 링 검출기를 나타낸 도면.12 shows a ring detector used in the embodiment of FIGS. 10 and 11.

도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 회로의 개략도.13 is a schematic diagram of an electrical circuit according to a preferred embodiment of the present invention.

도 14는 도 13의 개략도에 도시된 함수 발생기를 나타낸 상세한 전기 회로 개략도.14 is a detailed electrical circuit schematic showing the function generator shown in the schematic diagram of FIG.

도 15는 도 13에 도시된 회로의 타이밍 회로를 나타낸 세부 전기 회로의 개략도.FIG. 15 is a schematic diagram of a detailed electrical circuit showing a timing circuit of the circuit shown in FIG. 13; FIG.

도 16 내지 도 18은 도 13의 실시예에 의해 발생된 파형들.16-18 are waveforms generated by the embodiment of FIG. 13.

도 19는 본 발명의 대안적 실시예의 전기 회로의 개략도.19 is a schematic diagram of an electrical circuit of an alternative embodiment of the present invention.

도 20은 도 19의 실시예의 동작 특성과 종래의 포커스 제어 시스템을 비교한 도면.20 is a comparison of operating characteristics of the embodiment of FIG. 19 with a conventional focus control system.

본 명세서에서 "광 디스크"로서 집합적으로 언급되는 비디오 디스크, 자기-광 디스크, 오디오 디스크 및 컴퓨터 데이터 디스크와 같은 정보 매체를 위한 디스크 플레이어의 광학 시스템(10)이 도 1에 도시되어 있다. 광학 시스템(10)은 광 디스크(26) 상에 저장된 인코딩된 신호(encoded signal)를 독출하는데 사용되는 독출 빔(22)을 발생시키기 위해 채택된 레이저(laser, 18), 제1 렌즈(28), 회절 격자(30), 빔 스플릿팅 프리즘(beam splitting prism, 34), 및 1/4 웨이브 플레이트(quadrature wave plate, 38)를 포함한다. 광학 시스템(10)은 미러(mirror, 42), 입사 개구(58)를 갖는 대물 렌즈(54)를 더 포함한다. 광 디스크(26)에 도달하는 빔은 인덕터(inductor, 52)에 의해 표시된, 공지된 빔 이동 장치에 의해 반지름 방향(radial direction)으로 움직일 수 있다. 실제로, 인덕터(52)는 트랙킹 서어보(94)에 의해 제어된다.An optical system 10 of a disc player for information media such as video discs, magneto-optical discs, audio discs and computer data discs, collectively referred to herein as "optical discs", is shown in FIG. The optical system 10 is a laser 18, first lens 28 adapted to generate a readout beam 22 which is used to read an encoded signal stored on an optical disc 26. , A diffraction grating 30, a beam splitting prism 34, and a quarter wave plate 38. The optical system 10 further includes an objective lens 54 having a mirror 42 and an entrance aperture 58. The beam reaching the optical disc 26 can be moved in the radial direction by a known beam shifting device, indicated by an inductor 52. In practice, the inductor 52 is controlled by the tracking servo 94.

확대된 광 디스크(26)의 일부가 도 2에 도시되어 있다. 광 디스크(26)는 정보를 지닌 표면(70)상에 형성된 복수의 정보 트랙들(66)을 포함한다. 각각의 정보 트랙(66)은 광 반사 영역(74) 및 광 비-반사 영역(78)으로 된 연속체를 포함한다. 광 반사 영역(74)은 얇은 알루미늄층과 같은, 대체로 평면이고 고도로 연마된 표면을 갖는다. 광 비-반사 영역(78)은 일반적으로 광 산란 표면인데, 광 반사 영역(74)을 나타내는 평면 위의 융기된 또는 약간 올라간 부분으로서 나타난다. 독출 빔(22)은 광 디스크(26)의 정보를 지닌 표면(70)에 대해 하나 이상의 이동도(degrees of movement)를 가지는데, 그 중 하나는 양방향 화살표(82)로 표시된 바와 같이 반지름 방향의 이동이다.A portion of the enlarged optical disc 26 is shown in FIG. The optical disc 26 includes a plurality of information tracks 66 formed on the information bearing surface 70. Each information track 66 includes a continuum of light reflecting areas 74 and light non-reflecting areas 78. Light reflecting area 74 has a generally planar and highly polished surface, such as a thin layer of aluminum. The light non-reflective region 78 is generally a light scattering surface and appears as a raised or slightly raised portion on the plane representing the light reflecting region 74. The readout beam 22 has one or more degrees of movement with respect to the surface 70 with the information of the optical disc 26, one of which is in the radial direction as indicated by the double arrow 82. It's moving.

레이저(18)에 의해 발생된 독출 빔(22)은 우선 제1 렌즈(28)를 통과하는데, 이 렌즈(28)는 독출 빔(22)이 대물 렌즈(54)의 입사 개구(58)를 충분히 채우는 크기를 갖도록 만드는데 사용된다. 독출 빔(22)은 제1 렌즈(28)에 의해 알맞은 형태로 된 후, 회절 격자(30)를 통과하는데, 회절 격자(30)는 독출 빔(22)을 세 개의 분리된 빔들(도시되지 않음)로 분리시킨다. 이 빔들 중 두 개는 반지름 방향의 트랙킹 에러 신호를 발생시키는데 사용되고, 나머지 하나는 포커스 에러 신호 및 정보 신호를 발생시키는데 사용된다. 이 세 개의 빔들은 광학 시스템(10)의 나머지 부분에 의해 동일하게 처리된다. 이에 따라, 이들은 집합적으로 독출 빔(22)으로서 언급된다. 회절 격자(30)의 출력은 빔 스플릿팅 프리즘(34)으로 인가된다. 프리즘(34)의 축은 독출 빔(22)의 경로에서 약간 벗어나는데, 그 이유는 1988년 7월 5일에 발행된 미국 특허 등록 제 32,709호에 더 상세히 설명되어 있고, 그 전문이 본 명세서의 일부로서 참조된다.The readout beam 22 generated by the laser 18 first passes through the first lens 28, where the readout beam 22 is sufficient to fill the entrance aperture 58 of the objective lens 54. Used to make the fill size. The readout beam 22 is shaped appropriately by the first lens 28 and then passes through the diffraction grating 30, which sends the readout beam 22 into three separate beams (not shown). ). Two of these beams are used to generate a radial tracking error signal and the other is used to generate a focus error signal and an information signal. These three beams are equally processed by the rest of the optical system 10. As such, they are collectively referred to as read beams 22. The output of the diffraction grating 30 is applied to the beam splitting prism 34. The axis of the prism 34 slightly deviates from the path of the readout beam 22, as explained in more detail in US Patent No. 32,709, issued July 5, 1988, the entirety of which is part of this specification. Reference is made as

독출 빔(22)의 투과 부분은 독출 빔(22)을 형성하는 빛의 편광을 45도 회전시키는 1/4 웨이브 플레이트(38)에 인가된다. 그 다음 독출 빔(22)은 독출 빔(22)의 방향을 대물 렌즈(54)쪽으로 바꾸는 미러(42)에 부딪힌다.The transmissive portion of the read beam 22 is applied to a quarter wave plate 38 that rotates the polarization of light forming the read beam 22 by 45 degrees. The read beam 22 then strikes the mirror 42 which redirects the read beam 22 towards the objective lens 54.

서어보 서브시스템(94)의 기능은 광 디스크(26)의 표면(70) 상에 정보를 지닌 표시(indicia)를 반지름 방향으로 추적하기 위해, 독출 빔(22)의 충돌 지점이 광 디스크(26)의 정보를 지닌 표면(70)에 놓이도록 하는 것이다. 이것은 에러 신호에 응답하는 인덕터(52)를 구동함으로써 수행되어, 도 2에 도시된 화살표(86)에 의해 나타낸 바와 같이 독출 빔(22)의 충돌 지점이 광 디스크(26)의 표면(70)에 걸쳐 원주 방향으로 원하는 위치에 놓이도록 한다.The function of the servo subsystem 94 is to track the indicia with information on the surface 70 of the optical disc 26 in the radial direction so that the point of impact of the read beam 22 is the optical disc 26. On the surface 70 with the information. This is done by driving the inductor 52 in response to the error signal, such that the point of impact of the read beam 22 is directed to the surface 70 of the optical disc 26, as indicated by arrow 86 shown in FIG. To the desired position in the circumferential direction.

독출 빔(22)이 반사 빔(96)으로서 미러(42)로부터 반사된 후, 대물 렌즈(54)의 입사 개구면(58)에 충돌하고, 렌즈(54)에 의해 광 디스크(26)의 정보를 지닌 트랙들(66) 중 하나 상의 스폿으로 포커싱된다. 대물 렌즈(54)는 독출 빔(22)이 광 디스크(26)의 정보를 지닌 표면(70)에 충돌하는 지점에서 독출 빔을 원하는 크기의 빛의 스폿으로 만드는데 사용된다. 독출 빔(22)이 입사 개구면(58)을 완전히 채우게 하는 것이 바람직한데, 그 결과 디스크(26)와 충돌하는 지점에서 빛의 강도가 높아진다.After the readout beam 22 is reflected from the mirror 42 as the reflected beam 96, it collides with the incident opening surface 58 of the objective lens 54, and the information of the optical disk 26 by the lens 54. Is focused to a spot on one of the tracks 66 with. The objective lens 54 is used to make the readout beam a spot of light of a desired size at the point where the readout beam 22 impinges on the surface 70 with the information of the optical disc 26. It is desirable for the readout beam 22 to completely fill the incident aperture 58, resulting in a higher intensity of light at the point of impact with the disk 26.

광학 시스템(10)은 이에 따라 독출 빔(22)을 광 디스크(26)로 향하게 하고, 독출 빔(22)을 광 디스크(26)와 충돌한 지점의 스폿에 포커싱한다. 정상의 재생 모드에서, 포커싱된 독출 빔(22)은 연속적으로 배치된 광 반사 영역(74) 및 디스크(26) 상에 저장된 정보를 나타내는 광 비-반사 영역(78)에 충돌한다. 반사된 빛은 독출 빔의 반사된 부분을 생성하기 위해 대물 렌즈(54)에 의해 모아진다. 이 반사 빔(96)은 미러(42)와 1/4 웨이브 플레이트(38)에 연달아 충돌함으로써 앞서 설명된 경로를 되돌아가는데, 여기서 1/4 웨이브 플레이트(38)는 45도 편광 회전을 추가하여 결과적으로 전체적으로 180도의 편광 회전이 초래된다. 그런 다음 반사된 독출 빔(96)은 빔 스플릿팅 프리즘(34)에 충돌하는데, 이 프리즘(34)은 반사된 독출 빔의 일부(98)의 진행 방향을 전환하여 도 3에 도시된 신호 복원 서브 시스템(104)의 일부에 충돌시킨다.The optical system 10 thus directs the read beam 22 to the optical disc 26 and focuses the read beam 22 at the spot where it collided with the optical disc 26. In the normal reproduction mode, the focused read beam 22 impinges on the light reflecting areas 74 arranged successively and the light non-reflecting areas 78 representing the information stored on the disc 26. The reflected light is collected by the objective lens 54 to produce the reflected portion of the readout beam. This reflected beam 96 returns back to the previously described path by successive collisions with the mirror 42 and the quarter wave plate 38, where the quarter wave plate 38 adds a 45 degree polarization rotation resulting in This results in a 180 degree polarization rotation overall. The reflected read beam 96 then impinges on the beam splitting prism 34, which turns the propagation direction of the portion 98 of the reflected read beam so that the signal recovery sub shown in FIG. Collisions in part of system 104.

도 3은 신호 복원 서브 시스템(104)의 일부에 대한 개략적인 블록도이다. 이 신호 복원 서브 시스템(104)은 빔(98)을 수신하여, 복수의 정보 신호들을 발생시킨다. 그 다음 이 신호들은 광학식 디스크 플레이어의 여러 부분들에 제공된다. 이 정보 신호들은 일반적으로 두개 타입들로 분류되는데, 저장된 정보를 나타내는 정보 신호 자체와 광학식 디스크 플레이어의 여러 부분들을 제어하기 위해 정보 신호로부터 획득된 제어 신호이다. 이 정보 신호는 디스크(26) 상에 저장된 정보를 나타내는 변조 신호이고, 신호 처리 서브시스템(도시되지 않음)에 제공된다. 신호 복원 서브시스템(104)에 의해 발생된 제1 타입의 제어 신호는 포커스 서어보 서브시스템(도시되지 않음)에 제공되는 차동 포커스 에러 신호(differential focus error signal)이다. 신호 복원 서브시스템(104)에 의해 발생된 제2 타입의 제어 신호는 차동 트랙킹 에러 신호이다. 이 차동 트랙킹 에러 신호는 독출 빔(22)을 반지름 방향으로 이동시키기 위해 인덕터(52)를 구동하는 트랙킹 서어보 서브시스템(94)에 제공된다.3 is a schematic block diagram of a portion of the signal recovery subsystem 104. This signal recovery subsystem 104 receives the beam 98 and generates a plurality of information signals. These signals are then provided to various parts of the optical disc player. These information signals are generally classified into two types: the information signal itself representing the stored information and the control signal obtained from the information signal to control various parts of the optical disc player. This information signal is a modulation signal representing information stored on disk 26 and provided to a signal processing subsystem (not shown). The first type of control signal generated by the signal recovery subsystem 104 is a differential focus error signal provided to a focus servo subsystem (not shown). The second type of control signal generated by the signal recovery subsystem 104 is a differential tracking error signal. This differential tracking error signal is provided to the tracking servo subsystem 94 which drives the inductor 52 to move the read beam 22 in the radial direction.

반사된 빔(98)을 수신하기 위해, 신호 복원 서브시스템(104)은 제1 트랙킹 광검출기(112), 제2 트랙킹 광검출기(116), 및 내부 부분(122)과 외부 부분(123)을 둘 다 갖는 동심의 링 검출기(120)를 포함하는 다이오드 검출기 어레이(108)를 포함한다. 신호 복원 서브시스템(104)은 제1 트랙킹 프리앰프(124), 제2 트랙킹 프리앰프(128), 제1 포커스 프리앰프(132), 제2 포커스 프리앰프(136), 제1 차동 앰프(140), 및 제2 차동 앰프(144)를 더 포함한다. 제1 및 제2 트랙킹 프리앰프들(124 및 128)은 제1 차동 앰프(140)와 함께, 신호 복원 서브시스템(104)의 트랙킹 신호 처리부(146)를 구성한다.In order to receive the reflected beam 98, the signal recovery subsystem 104 may include a first tracking photodetector 112, a second tracking photodetector 116, and an inner portion 122 and an outer portion 123. A diode detector array 108 comprising a concentric ring detector 120 having both. The signal recovery subsystem 104 includes a first tracking preamplifier 124, a second tracking preamplifier 128, a first focus preamplifier 132, a second focus preamplifier 136, and a first differential amplifier 140. ), And a second differential amplifier 144. The first and second tracking preamps 124 and 128, together with the first differential amplifier 140, constitute the tracking signal processor 146 of the signal recovery subsystem 104.

다이오드 검출기 어레이(108)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 출력들(148, 152, 156, 160)을 갖는다. 제1 출력(148)은 제1 트랙킹 프리앰프(124)의 입력단자(164)에 전기적으로 접속되고, 제2 출력(152)은 제2 트랙킹 프리앰프(128)의 입력단자(168)에 전기적으로 접속되고, 제3 출력(156)은 제1 포커스 프리앰프(132)의 입력단자(172)에 전기적으로 접속되고, 제4 출력(160)은 제2 포커스 프리앰프(136)의 입력단자(176)에 전기적으로 접속된다. 제1 트랙킹 프리앰프(124)는 제1 차동 앰프(140)의 제1 입력단자(182)에 전기적으로 접속된 출력단자(180)을 갖는 반면, 제2 트랙킹 프리앰프(128)는 제1 차동 앰프(140)의 제2 입력단자(186)와 전기적으로 접속된 출력단자(184)을 갖는다. 제1 포커스 프리앰프(132)는 제2 차동 앰프(144)의 제1 입력단자(190)에 전기적으로 접속된 출력단자(188)을 갖는 반면, 제2 포커스 프리앰프(136)는 제2 차동 앰프(144)의 제2 입력단자(194)에 전기적으로 접속된 출력단자(192)를 갖는다.Diode detector array 108 has first, second, third, and fourth outputs 148, 152, 156, 160. The first output 148 is electrically connected to the input terminal 164 of the first tracking preamplifier 124, and the second output 152 is electrically connected to the input terminal 168 of the second tracking preamplifier 128. The third output 156 is electrically connected to an input terminal 172 of the first focus preamplifier 132, and the fourth output 160 is an input terminal of the second focus preamplifier 136. 176) electrically. The first tracking preamplifier 124 has an output terminal 180 electrically connected to the first input terminal 182 of the first differential amplifier 140, while the second tracking preamplifier 128 has a first differential The output terminal 184 is electrically connected to the second input terminal 186 of the amplifier 140. The first focus preamplifier 132 has an output terminal 188 electrically connected to the first input terminal 190 of the second differential amplifier 144, while the second focus preamplifier 136 has a second differential It has an output terminal 192 electrically connected to the second input terminal 194 of the amplifier 144.

반사된 빔(98)은 세 부분들: 제1 트랙킹 광검출기(112) 상에 충돌하는 제1 트랙킹 빔(196)과; 제2 트랙킹 광검출기(116) 상에 충돌하는 제2 트랙킹 빔(197)과; 동심의 링 검출기(120) 상에 충돌하는 중앙의 정보 빔(198)을 포함한다. 제1 트랙킹 광검출기(112)에 의해 발생된 신호는 다이오드 검출기 어레이(108)의 제1 출력단자(148)를 경유하여 제1 트랙킹 프리앰프(124)에 제공된다. 제2 트랙킹 광검출기(116)에 의해 발생된 신호는 다이오드 어레이(108)의 제2 출력단자(152)를 경유하여 제2 트랙킹 프리앰프(128)에 제공된다. 동심의 링 검출기(120)의 내부 부분(122)에 의해 발생된 신호는 다이오드 어레이(108)의 제3 출력단자(156)를 경유하여 제1 포커스 프리앰프(132)에 제공되는 반면, 동심의 링 검출기(120)의 외부 부분(123)에 의해 발생된 신호는 다이오드 어레이(108)의 제4 출력단자(160)를 경유하여 제2 포커스 프리앰프(136)에 제공된다. The reflected beam 98 comprises three parts: a first tracking beam 196 impinging on the first tracking photodetector 112; A second tracking beam 197 impinging on the second tracking photodetector 116; A central information beam 198 impinging on the concentric ring detector 120. The signal generated by the first tracking photodetector 112 is provided to the first tracking preamplifier 124 via the first output terminal 148 of the diode detector array 108. The signal generated by the second tracking photodetector 116 is provided to the second tracking preamplifier 128 via the second output terminal 152 of the diode array 108. The signal generated by the inner portion 122 of the concentric ring detector 120 is provided to the first focus preamplifier 132 via the third output terminal 156 of the diode array 108, while the concentric The signal generated by the outer portion 123 of the ring detector 120 is provided to the second focus preamplifier 136 via the fourth output terminal 160 of the diode array 108.

제1 차동 앰프(140)로부터의 출력은 차동 트랙킹 에러 신호인데, 이것은 아래에 더 자세히 설명되는 트랙킹 서어보 시스템(94)에 인가된다. 제2 차동 앰프(144)로부터의 출력은 포커스 서어보 시스템(도시되지 않음)에 인가되는 차동 포커스 에러 신호이다. 비록 본원발명이 방금 설명한 신호 복원 서브시스템(104)을 참조하여 설명되지만, 이 분야에서 공지된 다른 신호 복원 서브 시스템들이 사용될 수도 있다.The output from the first differential amplifier 140 is a differential tracking error signal, which is applied to the tracking servo system 94 described in more detail below. The output from the second differential amplifier 144 is a differential focus error signal applied to a focus servo system (not shown). Although the present invention is described with reference to the signal recovery subsystem 104 just described, other signal recovery subsystems known in the art may be used.

트랙킹 서어보 서브시스템(94)의 기능은 독출 빔(22)이 정보 트랙(66)의 중심 상에 똑바로 충돌하도록 하는 것이다. 독출 빔(22)은 일반적으로 정보 트랙(66)을 형성하는 정보를 지닌 일련의 표시들과 폭이 같다. 독출 빔(22) 전부나 대부분이 정보 트랙(66)에 연속적으로 배치된 광 반사 및 광 비-반사 영역들(74 및 78)에 충돌하도록 이동될 때, 최대의 신호 복원이 달성된다. 트랙킹 서어보 서브시스템(94)은 정보 트랙(66)으로부터 디스크 표면(70)의 반지름 방향으로의 출발을 가장 자주 발생시키기 때문에 종종 반지름 방향의 트랙킹 서어보(radial tracking servo)로서 언급된다. 반지름 방향의 트랙킹 서어보(94)는 일반적으로 광학식 디스크 플레이어의 정상적인 재생 모드에서 연속적으로 작동할 수 있다.The function of the tracking servo subsystem 94 is to cause the read beam 22 to collide straight on the center of the information track 66. Read beam 22 is generally the same width as a series of indicia with information forming information track 66. When all or most of the read beam 22 is moved to impinge on the light reflecting and light non-reflecting regions 74 and 78 disposed successively on the information track 66, maximum signal recovery is achieved. The tracking servo subsystem 94 is often referred to as a radial tracking servo in the radial direction because it most often occurs in the radial direction of the disk surface 70 from the information track 66. The radial tracking servo 94 can generally operate continuously in the normal playback mode of the optical disc player.

트랙킹 서어보 서브시스템(94)은 도 4에 더 상세히 도시되고, 인덕터(52)를 구동하기 위한 루프 인터럽트 스위치(200) 및 앰프(202)를 포함한다. 루프 인터럽트 스위치(200)는 제1 입력단자(204)에서 신호 복원 서브시스템(104)으로부터 트랙킹 에러 신호를 수신하고 제2 입력단자(206)에서 루프 인터럽트 신호를 수신한다. 루프 인터럽트 신호가 활성화되지 않으면, 트랙킹 에러 신호가 그 출력단자(208)에 제공된다. 앰프(202)는 트랙킹 에러 신호를 그 입력단자(210)에서 수신하고 제 1 출력단자(212)에서 인덕터(52)를 위한 트랙킹 A 신호를 발생시키고, 제2 출력단자(214)에서 인덕터(52)를 위한 트랙킹 B 신호를 발생시킨다. 트랙킹 A 신호와 트랙킹 B 신호는 함께, 독출 빔(22)의 반지름 방향 이동을 제어한다. 트랙킹 에러 신호가 앰프(202)의 입력단자(210)에서 수신되면, 이 두개의 트랙킹 신호들은 인덕터(52)를 통하는 전류를 제어하여, 독출 빔(22) 충돌이 반지름 방향으로 이동되어 독출 빔(22)에 의해 조명되는 정보 트랙의 중심에 놓이게 되도록 한다. 이동 방향과 크기는 트랙킹 에러 신호의 극성 및 진폭에 따라 결정된다.The tracking servo subsystem 94 is shown in more detail in FIG. 4 and includes a loop interrupt switch 200 and an amplifier 202 for driving the inductor 52. The loop interrupt switch 200 receives a tracking error signal from the signal recovery subsystem 104 at the first input terminal 204 and a loop interrupt signal at the second input terminal 206. If the loop interrupt signal is not activated, a tracking error signal is provided to its output terminal 208. The amplifier 202 receives the tracking error signal at its input terminal 210 and generates a tracking A signal for the inductor 52 at the first output terminal 212 and the inductor 52 at the second output terminal 214. Generates a tracking B signal for The tracking A signal and the tracking B signal together control the radial movement of the read beam 22. When the tracking error signal is received at the input terminal 210 of the amplifier 202, these two tracking signals control the current through the inductor 52, so that the collision of the read beam 22 is moved in the radial direction so that the read beam ( To be centered on the information track illuminated by 22). The direction and magnitude of the movement is determined by the polarity and amplitude of the tracking error signal.

특정 모드들의 동작에서는, 신호 복원 서브 시스템(104)으로부터 발생된 트랙킹 에러 신호가 앰프(202)에 제공되지 않도록 트랙킹 서어보 서브시스템(94)이 인터럽트 된다. 이러한 모드의 한가지 동작은 검색 동작인데, 포커싱된 독출 빔(22)이 디스크(26)의 정보를 지닌 부분의 일부를 반지름 방향으로 가로지르게(traversing) 하는 것이 바람직할 때이다. 이러한 모드의 동작에서, 인터럽트 신호가 인터럽트 스위치(200)의 제2 입력단자(206) 및 트랙킹 서어보 시스템(94)에 제공되어, 스위치(200)가 그의 출력단자(208)에서 트랙킹 에러 신호가 제공되는 것을 방지하게 한다. 또한, 포커싱된 독출 빔(22)이 한 트랙으로부터 인접한 트랙으로 점프하게 되는 점프-백 모드 동작에서, 트랙킹 에러 신호는 앰프(202)에 제공되지 않는다. 점프-백 모드에서 앰프(202)는, 트랙킹 A 및 트랙킹 B 신호들을 제공하지 않는데, 이것은 그들이 인덕터(52)로 표시된 반지름 방향 빔 편향 수단을 불안정하게 만들기 쉽고, 다음에 인접한 정보 트랙에서의 적당한 트랙킹을 다시 얻기 위해서는 반지름 방향의 트랙킹 서어보 서브시스템(94)에 더 긴 기간의 시간이 필요하기 때문이다. 일반적으로, 앰프(202)로부터 트랙킹 에러 신호가 제거되는 모드의 동작에서는, 독출 빔(22)을 그 다음 지정 위치로 옮기기 위해 앰프(202)에 깨끗하고 분명한 신호를 주는 대체 펄스가 발생된다. 광학식 디스크(26)를 가로지른 반지름 방향으로 취해진 단면도가 도 5의 라인 A에 도시되어 있는데, 이것은 복수의 정보 트랙들(66) 및 복수의 트랙 사이 영역들(224)을 나타낸다. 트랙 사이 영역들(224)은 도 2에 도시된 광 반사 영역들(74)과 유사하다. 참조 번호들 228 및 232에 표시된 라인들의 길이는 각각 중앙 트랙(236)과 그에 인접한 제1 트랙(240) 사이 및 중앙 트랙(236)과 그에 인접한 제2 트랙(244) 사이의 중심 대 중심의 간격을 나타낸다. 라인(228) 내의 참조 번호 248로 표시된 포인트 및 라인(232) 내의 참조 번호 252로 표시된 포인트는 각각 중앙의 트랙(236)과 인접한 트랙들(240, 244) 사이의 분기점들을 나타낸다. 분기점들(248, 252) 각각은 정확히 중앙 트랙(236)과 제1 및 제2 트랙들(240, 244) 사이의 중간이다. 라인(228) 상의 참조 번호 256에 표시된 포인트는 제1 정보 트랙(240)의 중심을 나타내는 반면, 라인(232) 상의 참조 번호 260에 표시된 포인트는 제2 정보 트랙(244)의 중심을 나타낸다. 참조 번호 264에 표시된 포인트는 중앙 정보 트랙(236)의 중심을 나타낸다.In certain modes of operation, the tracking servo subsystem 94 is interrupted such that the tracking error signal generated from the signal recovery subsystem 104 is not provided to the amplifier 202. One operation of this mode is a search operation, when it is desirable for the focused read beam 22 to traverse a portion of the information bearing portion of the disk 26 in the radial direction. In this mode of operation, an interrupt signal is provided to the second input terminal 206 of the interrupt switch 200 and the tracking servo system 94 so that the switch 200 has a tracking error signal at its output terminal 208. To prevent it from being provided. In addition, in a jump-back mode operation in which the focused read beam 22 jumps from one track to an adjacent track, no tracking error signal is provided to the amplifier 202. In the jump-back mode, the amplifier 202 does not provide tracking A and tracking B signals, which makes it easy for them to destabilize the radial beam deflection means, indicated by the inductor 52, and then to the appropriate tracking in adjacent information tracks. This is because the radial tracking servo subsystem 94 needs a longer period of time to obtain again. In general, in the mode of operation in which the tracking error signal is removed from the amplifier 202, a replacement pulse is generated that gives the amplifier 202 a clean and clear signal to move the read beam 22 to the next designated position. A cross-sectional view taken in the radial direction across the optical disc 26 is shown in line A of FIG. 5, which shows a plurality of information tracks 66 and a plurality of inter-track regions 224. The intertrack regions 224 are similar to the light reflecting regions 74 shown in FIG. 2. The lengths of the lines indicated at reference numerals 228 and 232 are the center-to-center spacing between the center track 236 and the first track 240 adjacent thereto and between the center track 236 and the second track 244 adjacent thereto, respectively. Indicates. The point indicated by reference numeral 248 in line 228 and the point indicated by reference numeral 252 in line 232 indicate the branch points between the central track 236 and adjacent tracks 240 and 244, respectively. Each of the branch points 248 and 252 is exactly intermediate between the central track 236 and the first and second tracks 240 and 244. The point indicated at reference numeral 256 on the line 228 indicates the center of the first information track 240, while the point indicated at reference numeral 260 on the line 232 indicates the center of the second information track 244. The point indicated at 264 indicates the center of the central information track 236.

전형적인 광학식 디스크는 대략 인치 당 11,000 트랙들을 포함한다. 하나의 정보 트랙 중심으로부터 인접한 다음 정보 트랙 사이의 거리는 1.6 마이크론 정도인 반면, 특정한 정보 트랙에 정렬된 정보 표시는 대략 그 폭이 0.5 마이크론이다. 이것은 인접한 정보 트랙들에 위치된 표시의 최외각 영역들 사이에 대략 1 마이크론의 비어있는 오픈 스페이스를 남긴다.Typical optical discs contain approximately 11,000 tracks per inch. The distance between the center of one information track and the next adjacent information track is on the order of 1.6 microns, while the information display aligned to a particular information track is approximately 0.5 microns wide. This leaves approximately 1 micron of empty open space between the outermost regions of the indication located in adjacent information tracks.

독출 빔(22)이 정보 트랙(66)의 중심으로부터 벗어나면, 제1 트랙킹 광검출기(112) 또는 제2 트랙킹 광검출기(116) 중 하나에 의해 수신된 반사 신호의 강도가 증가하는 반면, 다른 광검출기에 의해 수신된 반사 신호의 강도는 감소한다. 어느 광검출기가 더 많은 강도 또는 더 적은 강도의 신호를 수신하는지는 독출 빔(22)이 정보 트랙(66)의 중심으로부터 벗어나는 방향에 따라 좌우된다. 제1 및 제2 트랙킹 광검출기들(112, 116)로부터 제공된 신호들 사이의 위상차는 트랙킹 에러 신호를 나타낸다. 트랙킹 서어보 서브시스템(94)은 제1 및 제2 트랙킹 광검출기들(112, 116)로부터 신호들을 수신하고 그들 사이의 차이를 최소화하도록 작동하여 독출 빔(22)을 정보 트랙(66)의 중심에 계속해서 있게 한다.When the read beam 22 deviates from the center of the information track 66, the intensity of the reflected signal received by either the first tracking photodetector 112 or the second tracking photodetector 116 increases, while the other The intensity of the reflected signal received by the photodetector is reduced. Which photodetector receives a higher or lower intensity signal depends on the direction in which the read beam 22 deviates from the center of the information track 66. The phase difference between the signals provided from the first and second tracking photodetectors 112, 116 represents a tracking error signal. The tracking servo subsystem 94 operates to receive signals from the first and second tracking photodetectors 112 and 116 and minimize the difference between them to direct the read beam 22 to the center of the information track 66. Let's stay on.

제1 차동 증폭기(140)에서 발생된 차동 트랙킹 에러 신호는 도 5의 라인 B에 도시되어 있고, 디스크(26) 상에서 독출 빔(22)의 반지름 방향 위치를 나타내는 표시이다. 차동 트랙킹 에러 신호 출력은 중앙 정보 트랙(236)의 중심과 분기점(248)의 중간에 있는 참조 번호 268에 표시된 포인트에서 제1 최대 트랙킹 에러를 갖고, 중앙 정보 트랙(236)의 중심과 분기점(252)의 중간에 있는 참조 번호 272에 표시된 포인트에서 제2 최대 트랙킹 에러를 갖는다. 제3 최대 트랙킹 에러는 제1 정보 트랙(240)의 중심과 분기점(248)의 중간에 있는 참조 번호 276에 표시된 포인트에 나타나고, 제4 최대 트랙킹 에러는 제2 정보 트랙(244)의 중심과 분기점(252)의 중간에 있는 참조 번호 280에 표시된 포인트에서 나타난다. 최소 트랙킹 에러들은 정보 트랙들의 중심(240, 236, 244)에 각각 대응하는 포인트들(284, 288, 292)에서 나타난다. 최소 트랙킹 에러들은 또한 분기점들(248, 252) 각각에 대응하는 포인트들(296, 298)에서 나타난다.The differential tracking error signal generated by the first differential amplifier 140 is shown in line B of FIG. 5 and is an indication of the radial position of the read beam 22 on the disk 26. The differential tracking error signal output has a first maximum tracking error at the point indicated at reference numeral 268 in the middle of the center information track 236 and the branch point 248, and the center and branch points 252 of the center information track 236. Has a second maximum tracking error at the point indicated at reference numeral 272 in the middle of the figure. The third maximum tracking error appears at the point indicated at reference numeral 276 in the middle of the first information track 240 and the branch point 248, and the fourth maximum tracking error is at the center and the branch point of the second information track 244. It appears at the point indicated at reference numeral 280 in the middle of (252). Minimal tracking errors appear at points 284, 288, and 292 corresponding to the centers of information tracks 240, 236, and 244, respectively. Minimal tracking errors also appear at points 296 and 298 corresponding to each of branch points 248 and 252.

본 발명의 신호 처리 서브시스템(104)의 트랙킹 신호 처리부(300)는 도 6에 도시되어 있다. 트랙킹 신호 처리부(300)는 도 3을 참조하여 설명된 다이오드 어레이(108)와 유사한 다이오드 어레이(312)의 제1 트랙킹 광검출기(304) 및 제2 트랙킹 광검출기(308) 둘 모두로부터 트랙킹 에러 신호들을 수신한다. 도시되지는 않았지만, 처리부(300)는 듀얼 광검출기(dual photodetector)와 같은 다른 타입들의 광검출기들로부터 트랙킹 에러 신호들을 수신할 수 있다. 트랙킹 신호 처리부(300)는 제1 프리앰프(preamplifier, 316), 제2 프리앰프(320), 제1 연산 앰프(324), 제2 연산 앰프(328), 제1 아날로그 곱셈기(332), 제2 아날로그 곱셈기(336), 및 합산 앰프(340)를 포함한다. 트랙킹 신호 처리부(300)는 제3 연산 앰프(348), 피드백 루프 보상 회로(352), 위상 시프터(phase shifter, 356), 그리고 제1 및 제2 사인 함수 발생기들(360, 364)로 구성되는 로컬 피드백 루프(344)를 더 포함한다. 위상 시프터(356)는 사인 함수 발생기들(360, 364)의 출력들 사이의 위상 쉬프트를 초래하는 옵셋 전압을 제공한다.The tracking signal processing unit 300 of the signal processing subsystem 104 of the present invention is shown in FIG. The tracking signal processing unit 300 receives a tracking error signal from both the first tracking photodetector 304 and the second tracking photodetector 308 of the diode array 312 similar to the diode array 108 described with reference to FIG. 3. Receive Although not shown, the processor 300 may receive tracking error signals from other types of photodetectors, such as a dual photodetector. The tracking signal processor 300 may include a first preamplifier 316, a second preamplifier 320, a first operational amplifier 324, a second operational amplifier 328, a first analog multiplier 332, and a first preamplifier 316. Two analog multipliers 336 and summing amplifiers 340. The tracking signal processor 300 includes a third operational amplifier 348, a feedback loop compensation circuit 352, a phase shifter 356, and first and second sine function generators 360 and 364. It further includes a local feedback loop 344. Phase shifter 356 provides an offset voltage that results in a phase shift between the outputs of sine function generators 360 and 364.

제1 프리앰프(316)는 입력단자(368) 및 출력단자(372)를 갖고, 제2 프리앰프(320)는 입력단자(376) 및 출력단자(380)를 갖는다. 제1 연산 앰프(324)는 제1 프리앰프(316)의 출력단자(372)에 전기적으로 접속된 포지티브 제1 입력단자(384), 포지티브 전원(392)에 전기적으로 접속된 네거티브 제2 입력단자(388) 및 출력단자(396)를 갖는다. 제2 연산 앰프(328)는 제2 프리앰프(320)의 출력단자(380)에 전기적으로 접속된 포지티브 제1 입력단자(400), 전원(392)에 전기적으로 접속된 네거티브 제2 입력단자(404) 및 출력단자(408)를 갖는다.The first preamplifier 316 has an input terminal 368 and an output terminal 372, and the second preamplifier 320 has an input terminal 376 and an output terminal 380. The first operational amplifier 324 is a negative first input terminal 384 electrically connected to the output terminal 372 of the first preamplifier 316, and a negative second input terminal electrically connected to the positive power supply 392. 388 and an output terminal 396. The second operational amplifier 328 may include a positive first input terminal 400 electrically connected to the output terminal 380 of the second preamplifier 320, and a negative second input terminal electrically connected to the power supply 392. 404 and an output terminal 408.

트랙킹 신호 처리부(300)의 피드백부(344)를 참조하면, 제3 연산 앰프(348)는 입력단자(412) 및 출력단자(416)를 갖는다. 위상 보상 회로(352)는 제3 연산 앰프(348)의 출력단자(416)에 전기적으로 접속된 입력단자(420) 및 출력단자(424)를 갖는다. 위상 시프터(356)는 위상 보상 네트워크(352)의 출력단자(424)에 전기적으로 접속된 입력단자(428) 및 출력단자(432)를 갖는다. 제1 사인 함수 발생기(360)는 위상 시프터(356)의 출력단자(432)에 전기적으로 접속된 입력단자(436) 및 출력단자(440)를 갖는 반면, 제2 사인 함수 발생기(364)는 위상 보상 네트워크(352)의 출력단자(424)에 전기적으로 접속된 입력단자(444) 및 출력단자(448)를 갖는다.Referring to the feedback unit 344 of the tracking signal processing unit 300, the third operational amplifier 348 has an input terminal 412 and an output terminal 416. The phase compensation circuit 352 has an input terminal 420 and an output terminal 424 electrically connected to the output terminal 416 of the third operational amplifier 348. The phase shifter 356 has an input terminal 428 and an output terminal 432 electrically connected to the output terminal 424 of the phase compensation network 352. The first sine function generator 360 has an input terminal 436 and an output terminal 440 electrically connected to the output terminal 432 of the phase shifter 356, while the second sine function generator 364 has a phase. It has an input terminal 444 and an output terminal 448 that are electrically connected to the output terminal 424 of the compensation network 352.

제1 아날로그 곱셈기(332)는 제1 연산 앰프(324)의 출력단자(396)에 전기적으로 접속된 제1 입력단자(452), 제1 사인 함수 발생기(360)의 출력단자(440)에 전기적으로 접속된 제2 입력단자(456) 및 출력단자(460)를 갖는다. 제2 아날로그 곱셈기(336)는 제2 연산 앰프(328)의 출력단자(408)에 전기적으로 접속된 제1 입력단자(464), 제2 사인 함수 발생기(364)의 출력단자(448)에 전기적으로 접속된 제2 입력단자(468) 및 출력단자(472)를 갖는다. 합산 앰프(340)는 제1 아날로그 곱셈기(332)의 출력단자(460)에 전기적으로 접속된 제1 입력단자(476), 제2 아날로그 곱셈기(336)의 출력단자(472)에 전기적으로 접속된 제2 입력단자(480) 및 제3 연산 앰프(348)의 입력단자(412)와 트랙킹 에러 서브시스템(94) 둘 모두에 전기적으로 접속된 출력단자(484)를 갖는다.The first analog multiplier 332 is electrically connected to the first input terminal 452 and the output terminal 440 of the first sine function generator 360, which are electrically connected to the output terminal 396 of the first operational amplifier 324. Has a second input terminal 456 and an output terminal 460 connected to each other. The second analog multiplier 336 is electrically connected to the first input terminal 464 and the output terminal 448 of the second sine function generator 364, which are electrically connected to the output terminal 408 of the second operational amplifier 328. Has a second input terminal 468 and an output terminal 472 connected to each other. The summing amplifier 340 is electrically connected to the first input terminal 476 electrically connected to the output terminal 460 of the first analog multiplier 332 and the output terminal 472 of the second analog multiplier 336. And an output terminal 484 electrically connected to both the input terminal 412 of the second input terminal 480 and the third operational amplifier 348 and the tracking error subsystem 94.

제1 프리앰프(316)는 그의 입력단자(368)에서 제1 트랙킹 광검출기(304)로부터 출력된 트랙킹 신호를 수신하는 반면, 제2 프리앰프(320)는 그의 입력단자(376)에서 제2 트랙킹 검출기(308)로부터 출력된 트랙킹 신호를 수신한다. 이 두개의 트랙킹 신호들은 디스크(26) 표면을 따라 반지름 방향 위치의 함수로서 플롯되면 주기 신호들이고, 이 두 신호들은 위상이 대략 90도 차이가 난다. 두개의 트랙킹 검출기들(304, 308)로부터 출력된 트랙킹 신호들은 각각 증폭된 다음 제1 및 제2 프리앰프들(316, 320)의 출력단자들(372, 380)에 각각 제공된다.The first preamplifier 316 receives the tracking signal output from the first tracking photodetector 304 at its input terminal 368, while the second preamplifier 320 has a second at its input terminal 376. The tracking signal output from the tracking detector 308 is received. These two tracking signals are periodic signals if plotted as a function of radial position along the disk 26 surface, and these two signals are approximately 90 degrees out of phase. The tracking signals output from the two tracking detectors 304, 308 are amplified and then provided to the output terminals 372, 380 of the first and second preamps 316, 320, respectively.

포지티브 입력단자(384)에서 제1 프리앰프(316)로부터 증폭된 트랙킹 신호를 수신하고, 네거티브 입력단자(388)에서 포지티브 전압을 수신하는 제1 연산 앰프(324)는 트랙킹 신호의 공통 모드 전압(common mode voltage)을 제거하고 그의 출력단자(396)에서 트랙킹 에러 신호에 대응하는 신호의 더 큰 부분을 제공한다. 포지티브 입력단자(400)에서 제2 프리앰프(320)로부터 증폭된 트랙킹 신호를 수신하고, 네거티브 입력단자(404)에서 포지티브 전압을 수신하는 제2 연산 앰프(328)는 트랙킹 신호의 공통 모드 전압(common mode voltage)을 제거하고 그의 출력단자(408)에서 트랙킹 에러 신호에 대응하는 신호의 더 큰 부분을 제공한다.The first operational amplifier 324 which receives the tracking signal amplified from the first preamplifier 316 at the positive input terminal 384 and the positive voltage at the negative input terminal 388 is the common mode voltage of the tracking signal. common mode voltage) and provide a larger portion of the signal corresponding to the tracking error signal at its output terminal 396. The second operational amplifier 328 which receives the tracking signal amplified from the second preamplifier 320 at the positive input terminal 400 and the positive voltage at the negative input terminal 404 is a common mode voltage of the tracking signal. common mode voltage) and provide a larger portion of the signal corresponding to the tracking error signal at its output terminal 408.

제1 곱셈기(332)는 제1 연산 앰프(324)의 출력단자(396)로부터 수신된 트랙킹 신호와 제1 사인 함수 발생기(360)의 출력단자(440)로부터 수신된 피드백 신호를 곱한다. 그 결과의 변경된 트랙킹 신호는 곱셈기(332)의 출력단자(460)에 제공된다. 제2 곱셈기(336)는 제2 연산 앰프(328)의 출력단자(408)로부터 수신된 트랙킹 신호와 제2 사인 함수 발생기(364)의 출력단자(448)로부터 수신된 피드백 신호를 곱한다. 그 결과의 변경된 트랙킹 신호는 곱셈기(336)의 출력단자(472)에 제공된다.The first multiplier 332 multiplies the tracking signal received from the output terminal 396 of the first operational amplifier 324 and the feedback signal received from the output terminal 440 of the first sine function generator 360. The resulting modified tracking signal is provided to output terminal 460 of multiplier 332. The second multiplier 336 multiplies the tracking signal received from the output terminal 408 of the second operational amplifier 328 with the feedback signal received from the output terminal 448 of the second sine function generator 364. The resulting modified tracking signal is provided to output terminal 472 of multiplier 336.

합산 앰프(340)는 그의 제1 및 제2 입력단자들(476, 480)에서 각각 제1 및 제2 곱셈기들(332, 336)로부터 변경된 트랙킹 신호들을 수신한다. 이 신호들을 수신하면, 합산 앰프(340)는 그들을 대수적으로 더하여 이 두 변경된 트랙킹 신호들 사이의 위상차를 나타내는 차동 트랙킹 에러 신호를 발생시킨다. 차동 트랙킹 에러 신호는 앰프(340)의 출력단자(484)에 제공된다. 그런 다음 트랙킹 에러 신호는 트랙킹 서어보 서브시스템(94, 도1 및 도4)의 인터럽트 스위치(200)에 제공될 뿐만 아니라, 트랙킹 신호 처리부(300)의 피드백부(344)에도 제공된다.The summation amplifier 340 receives modified tracking signals from the first and second multipliers 332, 336 at its first and second input terminals 476, 480, respectively. Upon receiving these signals, summing amplifier 340 adds them logarithmically to generate a differential tracking error signal representing the phase difference between these two modified tracking signals. The differential tracking error signal is provided to the output terminal 484 of the amplifier 340. The tracking error signal is then provided not only to the interrupt switch 200 of the tracking servo subsystem 94 (Figures 1 and 4) but also to the feedback section 344 of the tracking signal processing section 300.

트랙킹 신호 처리부(300)의 피드백부(344)는 제3 연산 또는 피드백 앰프(348)의 제1 입력단자(412)에서 차동 트랙킹 에러 신호를 수신한다. 피드백 앰프(348)는 미리 지정된 루프 이득(loop gain)을 사용하여 트랙킹 에러 신호를 증폭하고 이 증폭된 신호를 피드백 루프 보상 회로(352)의 입력단자(420)에 제공한다. 피드백 루프 보상 회로(352)는 증폭된 트랙킹 에러 신호에 대해 위상 이득 보상을 제공하고 이 신호를 제2 사인 함수 발생기(364)의 입력단자(444)와 위상 시프터(356)의 입력단자(436)에 제공한다.The feedback unit 344 of the tracking signal processor 300 receives a differential tracking error signal from the first input terminal 412 of the third operation or feedback amplifier 348. The feedback amplifier 348 amplifies the tracking error signal using a predetermined loop gain and provides the amplified signal to the input terminal 420 of the feedback loop compensation circuit 352. The feedback loop compensation circuit 352 provides phase gain compensation for the amplified tracking error signal, which is input to the input terminal 444 of the second sine function generator 364 and the input terminal 436 of the phase shifter 356. To provide.

위상 시프터(356)는, 제1 사인 함수 발생기(360)의 입력단자(436)에 제공되는 신호와 제2 사인 함수 발생기(364)의 입력단자(444)에 제공되는 신호가 미리 지정된 전압만큼 서로 다르게 하기 위해, 그의 입력단자(428)에서 수신된 트랙킹 에러 신호에 미리 지정된 전압 옵셋을 제공한다. 위상 시프터(356)에 의해 도입된 전압 옵셋은 두개의 사인 함수 발생기들(360, 364)의 출력이 서로 90도 위상차를 갖게 하는 전압값을 갖도록 선택된다. 이 위상 쉬프트의 효과는 제1 사인 함수 발생기(360)의 출력단자(440)에 제공된 신호가, 위상 보상 네트워크(352)의 출력단자(424)에 제공된 신호에 대해 만일 코사인 발생기가 작용한다면, 이 코사인 발생기에 의해 제공되는 신호와 같도록 하는 것이다. 이에 따라, 제1 및 제2 사인 함수 발생기들(360, 364)로부터 출력된 신호들이 90도 위상차를 갖는다. 실질적으로 90도의 위상차가 바람직하지만, 본 발명은 약 30도 범위 내의 다른 위상차들을 사용해서도 수행될 수 있다. 이에 따라 위상각은 약 60도 내지 약 120도의 범위 내에 있을 수 있다. 만일 출력단자들(440, 448)에서 신호들의 위상차가 너무 크면, 이 시스템은 신뢰할 수 없게 될 것이다.The phase shifter 356 has a signal provided to the input terminal 436 of the first sine function generator 360 and a signal provided to the input terminal 444 of the second sine function generator 364 by a predetermined voltage. To do otherwise, it provides a predetermined voltage offset to the tracking error signal received at its input 428. The voltage offset introduced by the phase shifter 356 is chosen to have a voltage value that causes the output of the two sine function generators 360, 364 to have a 90 degree phase difference from each other. The effect of this phase shift is that if the signal provided to the output terminal 440 of the first sine function generator 360 acts on the signal provided to the output terminal 424 of the phase compensation network 352, This is equivalent to the signal provided by the cosine generator. Accordingly, the signals output from the first and second sine function generators 360 and 364 have a 90 degree phase difference. While a phase difference of substantially 90 degrees is desired, the present invention can also be performed using other phase differences within the range of about 30 degrees. Accordingly, the phase angle may be in the range of about 60 degrees to about 120 degrees. If the phase difference of the signals at the output terminals 440 and 448 is too large, this system will be unreliable.

제1 및 제2 사인 함수 발생기들(360, 364) 모두는 이 기술 분야에서 공지된 다양한 방법들에 의해 구현될 수 있다. 이러한 구현들 중 하나가 도7에 도시되어 있다. 도 7은 A/D 변환기(아날로그-대-디지털 변환기, 488), 복수의 저장된 사인 값들을 갖는 ROM 룩-업 테이블(ROM look-up table, 490) 및 D/A 변환기(디지털-대-아날로그 변환기, 492)를 포함하는 사인 함수 발생기를 나타낸다. 사인 함수 발생기의 입력단자에 제공된 신호는 먼저 변환기(488)에 의해 디지털 신호로 변환되고, ROM(490)은 그의 입력단자(494)에서 이 디지털 신호를 수신하여 그의 출력단자(496)에 대응하는 사인 함수값을 발생시킨다. 이 사인 함수값은 변환기(492)에 의해 아날로그 신호로 변환되어 사인 함수 발생기의 출력단자에 제공된다.Both first and second sine function generators 360, 364 may be implemented by various methods known in the art. One of these implementations is shown in FIG. 7 shows an A / D converter (analog-to-digital converter 488), a ROM look-up table 490 with a plurality of stored sine values and a D / A converter (digital-to-analog). A sine function generator that includes a transformer 492. The signal provided to the input terminal of the sine function generator is first converted into a digital signal by the converter 488, and the ROM 490 receives this digital signal at its input terminal 494 and corresponds to its output terminal 496. Generates a sine function value. This sine function value is converted into an analog signal by the converter 492 and provided to the output terminal of the sine function generator.

신호 복원 서브시스템(104, 도 3)은, 본 발명의 트랙킹 신호 처리부(300)와 함께 작동할 때, 트랙킹 서어보 서브시스템(94, 도 1 및 도 4)에 계속 트랙킹 에러 신호를 제공한다. 이 트랙킹 서어보 서브시스템(94)은 트랙킹 에러 신호를 사용하여 상술한 바와 같은 방식으로 인덕터(52)를 구동함으로써 독출 빔(22)의 반지름 방향 위치를 제어한다. 이에 따라, 트랙킹 서어보 서브시스템(94)은 독출 빔(22)을 정보 트랙(66) 상의 중심에 유지시킨다.The signal recovery subsystem 104 (FIG. 3), when working with the tracking signal processor 300 of the present invention, continues to provide tracking error signals to the tracking servo subsystem 94 (FIGS. 1 and 4). This tracking servo subsystem 94 uses a tracking error signal to drive the inductor 52 in the manner described above to control the radial position of the read beam 22. Accordingly, tracking servo subsystem 94 keeps read beam 22 in the center on information track 66.

트랙킹 서어보 서브시스템(94)은 제공된 트랙킹 에러 신호를 신호 복원 서브시스템(104)에 사용된 트랙킹 신호 처리부(300)에 상관없이 같은 방식으로 사용하는 반면, 이 트랙킹 신호 처리부(300)의 사용은 다른 트랙킹 에러 신호가 트랙킹 서어보 서브시스템(94)에 제공되도록 초래한다. 트랙킹 신호 처리부(300)가 사용될 때, 제공된 트랙킹 에러 신호는 주기적인 채로 남아있지만, 트랙킹 신호 처리부(300)의 사용은 트랙킹 에러 신호의 각 주기가 광학식 디스크(26) 상의 더 넓은 영역의 위치들을 나타내도록 한다.The tracking servo subsystem 94 uses the provided tracking error signal in the same way regardless of the tracking signal processor 300 used in the signal recovery subsystem 104, while the use of the tracking signal processor 300 This results in another tracking error signal being provided to the tracking servo subsystem 94. When the tracking signal processing unit 300 is used, the provided tracking error signal remains periodic, but the use of the tracking signal processing unit 300 indicates that each period of the tracking error signal indicates the position of a wider area on the optical disc 26. To do that.

도 8은 트랙킹 에러 신호들을 비교한 것을 나타내는데, 각각은 디스크(26)의 일부에 걸쳐, 반지름 방향의 위치에 대한 함수이다. 신호(512)는 종래 기술의 트랙킹 신호 처리부(146)를 사용하는 신호 복원 서브시스템(104)에 의해 발생된 트랙킹 에러 신호인 반면, 신호(516)는 본 발명의 트랙킹 신호 처리부(300)를 사용하는 신호 복원 서브시스템(104)에 의해 발생된 트랙킹 에러 신호이다. 트랙킹 에러 신호(516)가 그 값이 극대값들 사이의 중간에 있는, 0에 가까운 값의 영역에서, 실질적으로 선형이기 때문에, 트랙킹 신호 처리부(300)가 트랙킹 에러 신호를 선형화한다고 말할 수 있다. 그러나, 신호(516)는 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 주기적인 채로 있는데, 이것은 디스크(26)의 더 넓은 부분에 대한 신호(516) 값을 나타낸다. 트랙킹 신호 처리부(146)가 사용되는 경우에, 트랙킹 에러 신호(512)의 각각의 주기는 디스크(26)의 하나의 정보 트랙(66)을 나타낸다. 그러나, 트랙킹 신호 처리부(300)가 사용되는 경우, 트랙킹 에러 신호의 각각의 주기는 임의의 개수의 정보 트랙들(66)을 나타내도록 할 수 있다.8 shows a comparison of tracking error signals, each of which is a function of radial position over a portion of the disc 26. Signal 512 is a tracking error signal generated by signal recovery subsystem 104 using prior art tracking signal processor 146, while signal 516 uses tracking signal processor 300 of the present invention. Is a tracking error signal generated by the signal recovery subsystem 104. Since the tracking error signal 516 is substantially linear in the region near the value whose value is halfway between the maximum values, it can be said that the tracking signal processing unit 300 linearizes the tracking error signal. However, signal 516 remains periodic, as can be seen in FIG. 9, which represents the signal 516 value for the wider portion of disk 26. In the case where the tracking signal processing section 146 is used, each period of the tracking error signal 512 represents one information track 66 of the disc 26. However, when the tracking signal processing unit 300 is used, each period of the tracking error signal may indicate any number of information tracks 66.

트랙킹 에러 신호(516)의 각각의 주기 내에 표현된 정보 트랙들(66)의 개수는 피드백 앰프(348)의 이득에 의해 결정된다. 많은 개수의 트랙들(66)을 선형화하는 것에 이점들이 있다. 예를 들어, 로컬 피드백 루프(344)가 몇 개의 트랙들에 대해 트랙킹 에러 전송 특성을 선형화하도록 작동한 후에는, 하나의 트랙보다 더 큰 크기를 갖는 노이즈 펄스가 여전히 선형화된 에러 신호의 네거티브 기울기의 동작 범위 내에 있고, 이것은 그러한 노이즈 펄스에 대한 트랙킹 에러 서브시스템(94)에 의한 정상적인 응답을 가능하게 한다. 그러나, 신호(516)의 진폭이 유한하기 때문에, 각각의 주기에 나타낸 트랙들(66)의 개수가 더 커질수록, 각각의 트랙들(66) 사이의 전압차가 작아진다. 만일 인접한 트랙(66) 사이의 전압차가 너무 작다면, 트랙들(66)을 구분하기가 어려워질 것이고, 트랙킹 에러가 초래될 것이다. 그러므로 트랙킹 에러 신호(516)의 각각의 주기에 의해 표시되는 트랙들의 개수를 선택할 때 성능에 대한 트레이드오프(tradeoff)가 이루어질 수밖에 없다.The number of information tracks 66 represented in each period of the tracking error signal 516 is determined by the gain of the feedback amplifier 348. There are advantages to linearizing a large number of tracks 66. For example, after local feedback loop 344 operates to linearize the tracking error transmission characteristic for several tracks, a noise pulse with a magnitude greater than one track is still present in the negative slope of the linearized error signal. Within the operating range, this allows a normal response by tracking error subsystem 94 to such noise pulses. However, because the amplitude of the signal 516 is finite, the larger the number of tracks 66 shown in each period, the smaller the voltage difference between each track 66. If the voltage difference between adjacent tracks 66 is too small, it will be difficult to distinguish the tracks 66, resulting in a tracking error. Therefore, there is a tradeoff in performance when selecting the number of tracks indicated by each period of the tracking error signal 516.

트랙킹 서어보(94)는 트랙킹 에러 신호(516)의 네거티브 피드백 기울기 내에서 작동해야 한다. 이것은 만일 포지티브 트랙킹 에러 신호가 제공되면, 트랙킹 서어보(94)가 빔(22)이 트랙킹 에러를 증가시키는 방향으로 이동하도록 인덕터(52)를 구동하기 때문이다. 트랙킹 에러는 계속 쌓일 것이고, 오동작을 유발하게 된다. 이것은 또한 트랙킹 에러 신호(512)에 대한 트랙킹 서어보의 반응에 대해서도 맞다. 그러나 트랙킹 신호 처리부(300)의 피드백부(344) 내에서, 포지티브 피드백의 사용은 이러한 어떤 문제도 일으키지 않는다. 이것은 트랙킹 신호 처리부(300)가 셀프-보정을 하여 처음에 포지티브 피드백 신호가 제공되는지에 상관없이, 항상 네거티브 기울기의 트랙킹 에러 신호(516)에 놓이기 때문이다.Tracking servo 94 should operate within the negative feedback slope of tracking error signal 516. This is because the tracking servo 94 drives the inductor 52 to move in the direction in which the beam 22 increases the tracking error if a positive tracking error signal is provided. Tracking errors will continue to accumulate and cause malfunctions. This is also true for the response of the tracking servo to the tracking error signal 512. However, within the feedback section 344 of the tracking signal processing section 300, the use of positive feedback does not cause any such problem. This is because the tracking signal processing unit 300 is always placed on the tracking error signal 516 of negative slope, regardless of whether self-correction is first provided with a positive feedback signal.

제1 및 제2 트랙킹 광검출기들(304, 308)에 의해 제공된 트랙킹 신호들의 값들은, 함께 취해져서, 디스크(26) 상의 독출 빔(22)의 상대적인 반지름 방향 위치를 나타낸다. 또한, 트랙킹 신호 처리부(300)의 피드백부(344)에 제공된 신호의 값은 상대적인 반지름 방향의 피드백 위치를 나타낸다. 피드백부(344)의 사용은 이 두 신호들의 값들 사이의 차를 최소화한다. 이에 따라, 트랙킹 신호 처리부(300)는 피드백부(344)를 사용하여, 트랙킹 에러 신호를 디스크(26) 상의 특정한 반지름 방향의 위치를 나타내는 값인, 0 가까이로 복원시킬 수 있다. 이것은 트랙킹 서어보 서브시스템(94)이 독출 빔(22)을 안정화시켜 원하는 정보 트랙(66) 상에 충돌하게 할 수 있다.The values of the tracking signals provided by the first and second tracking photodetectors 304, 308 are taken together to indicate the relative radial position of the read beam 22 on the disk 26. In addition, the value of the signal provided to the feedback unit 344 of the tracking signal processing unit 300 indicates the feedback position in the relative radial direction. The use of feedback section 344 minimizes the difference between the values of these two signals. Accordingly, the tracking signal processing unit 300 may use the feedback unit 344 to restore the tracking error signal to near zero, which is a value indicating a position in a specific radial direction on the disk 26. This may cause tracking servo subsystem 94 to stabilize read beam 22 and impinge on desired information track 66.

제1 및 제2 트랙킹 광검출기들(304, 308)에 의해 제공된 신호들은 둘다 주기적이고, 대략 90도의 위상차를 갖는다. 그들은 사인 및 코사인 함수들에 의해 나타내질 수 있다.The signals provided by the first and second tracking photodetectors 304, 308 are both periodic and have a phase difference of approximately 90 degrees. They can be represented by sine and cosine functions.

다음의 논의를 위해 광검출기가 직교하는 두개의 신호 출력들(two signal outputs in quadrature)을 갖는다고 가정한다. 제1 트랙킹 광검출기(304)에 의해 제1 프리앰프(316)에 제공되는 신호는 sin(x)으로서 정의되고, 제2 트랙킹 광검출기(308)에 의해 제2 프리앰프(320)에 제공되는 신호는 sin(x+90) 또는 cos(x)로서 정의된다. 여기서 x는 독출 빔(22)의 상대적인 반지름 방향의 위치이다. 제2 곱셈기(336)의 제2 입력단자(468)에 제공되는 신호는 sin(y)으로서 정의되고, 제1 곱셈기(332)의 제2 입력단자(456)에 제공된 신호는 sin(y+90) 또는 cos(y)로서 정의된다. 여기서, y는 상대적인 반지름 방향 피드백 신호의 값이다. 이러한 정의 하에서, 제1 곱셈기(332)의 출력단자(460)에서의 신호는 sin(x)cos(y)이고, 제2 곱셈기(336)의 출력단자(472)에서의 신호는 cos(x)sin(y)이다. 이에 따라, 합산 앰프(340)의 출력단자(484)에서의 신호는:For the following discussion, assume that the photodetector has two signal outputs in quadrature. The signal provided to the first preamplifier 316 by the first tracking photodetector 304 is defined as sin (x) and provided to the second preamplifier 320 by the second tracking photodetector 308. The signal is defined as sin (x + 90) or cos (x). Where x is the position in the relative radial direction of the readout beam 22. The signal provided to the second input terminal 468 of the second multiplier 336 is defined as sin (y), and the signal provided to the second input terminal 456 of the first multiplier 332 is sin (y + 90). ) Or cos (y). Where y is the value of the relative radial feedback signal. Under this definition, the signal at the output terminal 460 of the first multiplier 332 is sin (x) cos (y) and the signal at the output terminal 472 of the second multiplier 336 is cos (x). sin (y). Accordingly, the signal at output terminal 484 of summing amplifier 340 is:

여기서 a는 상수 이득 인자(constant gain factor)이다. 이 분야에서 공지된 바와 같이, 0에 가까운 x-y의 값들에 대해서, sin(x-y)은 대략 x-y이다. 그러므로, 0에 가까운 x-y 값들에 대해, 트랙킹 에러 신호 a(sin(x-y))는 실질적으로 선형적이다. x와 y의 관계는 피드백 앰프(348)의 이득을 적당히 세팅함으로써 주어진 응용에 대해 조절될 수 있다.Where a is a constant gain factor. As is known in the art, for values of x-y close to zero, sin (x-y) is approximately x-y. Therefore, for x-y values close to zero, the tracking error signal a (sin (x-y)) is substantially linear. The relationship of x and y can be adjusted for a given application by setting the gain of feedback amplifier 348 appropriately.

본 발명의 특정한 실시예에 있어서, 제2 사인 함수 발생기(364)는 코사인 함수 발생기로써 대체될 수 있고, 코사인 함수 발생기는 위상 보상 네트워크(352)의 출력단자(424)에 제공된 신호를 수신한다. 이 실시예에서 코사인 함수 발생기의 사용은 위상 시프터(356) 사용의 필요성을 제거한다.In a particular embodiment of the invention, the second sine function generator 364 may be replaced with a cosine function generator, which receives the signal provided to the output terminal 424 of the phase compensation network 352. The use of a cosine function generator in this embodiment eliminates the need for using phase shifter 356.

도 6, 10, 11, 및 12를 참조하면, 본 발명의 특정한 실시예에 있어서, 앰프들(316, 320)의 입력들은 본 명세서에서 프리즘(520)으로 나타낸 광학식 서브시스템을 포함하는 광 픽업 링크에 의해 조성된다. 소오스 빔(524)은 렌즈(526)를 통과하고, 소오스 빔을 두개의 빔들(530, 532)로 분리하는 플레이트(529)를 갖는 통상적인 간섭계(interferometer, 528)에 의해 수신되는데, 이러한 분리된 두 빔들은 미러들(534, 536)에서 각각 반사한다. 프리즘(520) 및 간섭계(528)의 일부는 양 방향 화살표(522)에 의해 표시된 방향으로 서로 상대적으로 이동될 수 있다. 상대적인 이동의 결과, 간섭계에 의해 조성된 프린지 패턴들(fringe patterns)이 변화한다. 반사된 빔들은 빔(538)으로서 재결합되어, 렌즈(540)에 의해 시준(collimation)된다. 그런 다음 빔(538)은 수신기/분석기(542)에 도달한다. 빔(538)으로 전파된 프린지 패턴들은 쿼드러쳐 광검출기(546)에 의해 측정되는데, 이 검출기(546)는 링 광검출기일 수 있고, 전형적으로 수신기/분석기(542) 내에 배치된다. 그런 다음 광검출기(546)의 아날로그 출력들(548, 550)은 프리앰프들(316, 320)에 제공된다(도 6).6, 10, 11, and 12, in a particular embodiment of the invention, the inputs of the amplifiers 316, 320 are optical pickup links that include an optical subsystem represented herein as a prism 520. It is formed by. The source beam 524 passes through the lens 526 and is received by a conventional interferometer 528 having a plate 529 that separates the source beam into two beams 530, 532. Both beams reflect at mirrors 534 and 536, respectively. The prism 520 and portions of the interferometer 528 may be moved relative to each other in the direction indicated by the two-way arrow 522. As a result of the relative movement, the fringe patterns formed by the interferometer change. The reflected beams are recombined as beam 538 and collimated by lens 540. Beam 538 then reaches receiver / analyzer 542. Fringe patterns propagated into the beam 538 are measured by a quadrature photodetector 546, which may be a ring photodetector and is typically disposed within the receiver / analyzer 542. The analog outputs 548, 550 of the photodetector 546 are then provided to the preamps 316, 320 (FIG. 6).

도 1 및 3을 다시 참조하면, 상술된 실시예들은 서어보 회로에 대한 에러 신호를 초래한다고 개시되었다; 그러나 어떤 응용들, 즉 대상물의 위치나 다른 특징을 측정하는 것만 필요한 응용들에서는, 신호 처리부(146)에 의해 발생된 에러 신호가 서어보 회로에 제공될 필요가 없고, 이 정보에 대한 다른 유저, 예를 들면 컴퓨터 또는 측정 표시기에 접속될 수 있다. 이 경우, 트랙킹 서어보(94) 및 인덕터(52)에 의해 표시된 빔 편향 수단은 생략될 수 있다.Referring again to FIGS. 1 and 3, the above-described embodiments are disclosed to result in an error signal for the servo circuit; However, in some applications, i.e., applications which only need to measure the position or other characteristic of the object, the error signal generated by the signal processing unit 146 does not need to be provided to the servo circuit, and other users of this information, For example, it can be connected to a computer or a measurement indicator. In this case, the beam deflection means indicated by the tracking servo 94 and the inductor 52 can be omitted.

도 6에 도시된 회로의 구현이 도 13을 참조하여 개시된다. 광 픽업 링크의 광검출기들로부터 수신된 트랙킹 신호들(544, 546)은 일반적으로 서로 직교 관계에 있고, 차동 앰프들(548, 550)의 입력단자들에 각각 접속된다. 차동 앰프들(548, 550)의 출력들은 그들의 입력신호들(548, 550)과 전압 디바이더(552)에 의해 발생된 옵셋 전압 사이의 차들을 각각 나타낸다. 차동 앰프들(548, 550)의 출력들은 각각 곱셈기들(554, 556)에 입력된다.An implementation of the circuit shown in FIG. 6 is disclosed with reference to FIG. 13. The tracking signals 544 and 546 received from the photodetectors of the optical pickup link are generally orthogonal to each other and are connected to the input terminals of the differential amplifiers 548 and 550 respectively. The outputs of the differential amplifiers 548, 550 represent the differences between their input signals 548, 550 and the offset voltage generated by the voltage divider 552, respectively. The outputs of the differential amplifiers 548, 550 are input to the multipliers 554, 556, respectively.

함수 발생기(558)는 곱셈기들(554, 556)의 제2 입력단자들에 각각 인가되는 코사인 함수 출력(560) 및 사인 함수 출력(562)을 발생시킨다. 합산 앰프(564)는 곱셈기들(554, 556)의 출력들을 수신하고 트랙킹 신호(566)를 발생시킨다. 트랙킹 신호(566)는 커넥터(568)를 경유하여 서어보 트랙킹 루프에 삽입되기 위해 광 픽업에 다시 접속된다. 트랙킹 신호(566)는 또한 로컬 피드백 루프 이득을 조정하는 전위차계(570)에 접속된다. 전위차계(570)로부터, 트랙킹 신호(566)는 보상 회로(572)에 접속되는데, 그 목적은 루프 안정화를 유지하기 위해 위상 및 이득 보상을 제공하기 위해서다. 함수 발생기(558)는 보상 회로(572)로부터 제1 입력(574)을 수신하고, 접지된 제2 입력(576)을 수신한다.The function generator 558 generates a cosine function output 560 and a sine function output 562 which are respectively applied to the second input terminals of the multipliers 554 and 556. Summing amplifier 564 receives the outputs of multipliers 554 and 556 and generates tracking signal 566. Tracking signal 566 is reconnected to the optical pickup for insertion into the servo tracking loop via connector 568. Tracking signal 566 is also connected to potentiometer 570, which adjusts the local feedback loop gain. From potentiometer 570, tracking signal 566 is coupled to compensation circuit 572, the purpose of which is to provide phase and gain compensation to maintain loop stabilization. The function generator 558 receives the first input 574 from the compensation circuit 572 and receives the grounded second input 576.

도 14는 함수 발생기(558)를 상세히 도시한다. A/D 변환기(580), 바람직하게 AD779KN은 입력들(574, 576, 도 13)을 수신하고, 전체적으로 참조 번호 585 및 595로 표시된, 구조적으로 동일한 두개의 유닛들에 공급한다. 유닛(585)은 사인 함수를 발생시키고, 유닛(595)은 코사인 함수를 발생시킨다. 간략함을 위해, 유닛(585)만이 설명될 것이다. A/D 변환기(580)의 출력단자들(583)은 소거 가능하고 프로그램 가능한 메모리(582)의 어드레스 라인들(587)에 접속된다. 이 실시예에서 A/D 변환기(580)는 필요한 것 이상의 높은 비트 분해도(bit resolution)를 갖으며, 따라서 최하위 비트 위치(least significant bit position, 586)는 접지된다. 이에 따라 출력들(583)은 소거 가능하고 프로그램이 가능한 메모리(582)에 벡터를 제공하고, 이에 대응하는 사인값이 데이터 라인들(588)에 출력된다. 그런 다음 라인들(588) 상의 신호에 의해 나타내어진 사인값은 D/A 변환기(590)에서 아날로그 신호로 변환되는데, D/A 변환기(590)는 AD767KN일 수 있다. D/A 변환기(590)의 4개 최하위 지점들(592)은 접지되는데, 이는 D/A 변환기가 필요이상으로 높은 분해도를 갖기 때문이다. 아날로그 출력(593)은 필터 회로(594)에 접속되는데, 그 목적은 에일리어싱(aliasing)을 제거하기 위해 신호를 약화시키기 위한 것이다.14 shows the function generator 558 in detail. A / D converter 580, preferably AD779KN, receives inputs 574, 576, FIG. 13 and feeds two structurally identical units, denoted by reference numerals 585 and 595 as a whole. Unit 585 generates a sine function, and unit 595 generates a cosine function. For simplicity, only unit 585 will be described. Output terminals 583 of A / D converter 580 are connected to address lines 587 of erasable and programmable memory 582. In this embodiment the A / D converter 580 has a higher bit resolution than necessary, so the least significant bit position 586 is grounded. Accordingly, outputs 583 provide a vector to erasable and programmable memory 582, and the corresponding sine values are output to data lines 588. The sine value represented by the signal on lines 588 is then converted to an analog signal at D / A converter 590, which may be AD767KN. The four lowest points 592 of the D / A converter 590 are grounded because the D / A converter has a higher resolution than necessary. The analog output 593 is connected to the filter circuit 594, the purpose of which is to weaken the signal to eliminate aliasing.

유닛(595)은 코사인 함수를 발생시키기 위해, 그의 소거 가능하고 프로그램 가능한 메모리(586) 내에 다른 데이터 셋이 저장되어 있다는 점에서만 유닛(585)과 다르다. 바람직하게는 A/D 변환기(580)에 의해 유닛들(585, 595)에 0 volts가 입력될 때, 출력단자들(597, 598)은 같은 크기의 전압, 바람직하게 0.7volts를 갖도록 데이터가 프로그래밍되어야 한다.Unit 595 differs from unit 585 only in that other data sets are stored in its erasable and programmable memory 586 to generate a cosine function. Preferably, when 0 volts are input to the units 585 and 595 by the A / D converter 580, the output terminals 597 and 598 are programmed to have the same magnitude of voltage, preferably 0.7 volts. Should be.

소거 가능하고 프로그램 가능한 메모리들(582, 597)을 프로그램하는데 있어서, A/D변환기가 2의 보수 신호들(2's complementary signals)을 발생시키는 것에 대해 보상하는 것이 필요한데, 이 신호들은 소거 가능하고 프로그램 가능한 메모리들(582, 597)에 의해 보여진 바와 같이 연속적이거나 선형적이지 않다. 따라서 메모리들 내에 있는 데이터의 조정은 정확한 사인 및 코사인 함수들을 발생시키기 위해 필요하다. 리스트1 및 리스트2에 리스팅되어 있는 컴퓨터 프로그램들은 소거 가능하고 프로그램 가능한 메모리들(582, 597)을 프로그램하기 위한 적합한 데이터를 발생시키도록 수행될 수 있다.In programming the erasable and programmable memories 582 and 597, it is necessary for the A / D converter to compensate for generating 2's complementary signals, which are erasable and programmable. It is not continuous or linear as shown by the memories 582, 597. Thus, adjustment of data in memories is necessary to generate correct sine and cosine functions. The computer programs listed in List 1 and List 2 may be performed to generate suitable data for programming the erasable and programmable memories 582, 597.

도 14에 있는 집적 회로의 기능을 위해 필요한 통상적인 타이밍 신호들은 타이밍 블럭(600)에 의해 제공되는데, 이것은 도 15에 더 상세히 도시되어 있다. 크리스털 오실레이터(crystal oscillator, 602)는 24mHz에서 작동하고, 카운터(604)에 접속되는데, 이 카운터(604)는 74HC4060J일 수 있다. 블럭(600)에 의해 조성된 타이밍 신호들은 칩 선택 신호(606), 칩 활성화 신호(608), 출력 활성화 신호(610), 및 변환 활성화 신호(612)를 포함한다.Typical timing signals required for the functionality of the integrated circuit in FIG. 14 are provided by timing block 600, which is shown in more detail in FIG. 15. The crystal oscillator 602 operates at 24 mHz and is connected to a counter 604, which may be 74HC4060J. The timing signals formed by block 600 include a chip select signal 606, a chip enable signal 608, an output enable signal 610, and a transform enable signal 612.

리스트 1List 1

리스트 2List 2

도 16 내지 18은 도 13에 도시된 실시예의 동작을 나타낸다. 도 16에서 복수의 트랙들(620 내지 625)이 경로(626)를 따라 이동하는 광픽업(optical pickup)의 관심 영역을 형성한다. 독출되는 광 디스크로부터의 RF 재생 신호는 파형(628)으로서 도시되는데, 여기서 최대값들은 트랙 교차점들을 나타내고, 최소값들은 트랙들 사이 영역들을 나타낸다. 파형(630)은 광 헤드가 현재의 트랙으로부터 벗어나게 만드는 교란 신호이다. 파형들(632, 634)은 도 13의 라인들(562, 560) 상의 사인 및 코사인 발생기들의 출력을 각각 나타낸다. 도 17은 도 16과 유사하고, 비슷한 파형들에는 비슷한 참조 번호들이 주어진다. 파형들(636, 638)은 앰프들(548, 550)의 출력들을 나타낸다. 도 18은 광픽업이 광 디스크의 7개 트랙들을 가로질러 움직이게 유발하는 강제 신호(642)에 응답하는 시스템의 동작을 나타낸다. 파형(640)은 RF 재생 신호를 나타낸다. 파형들(644, 646)은 앰프들(548, 550)의 출력들을 나타낸다.16-18 illustrate the operation of the embodiment shown in FIG. 13. In FIG. 16, a plurality of tracks 620 through 625 form a region of interest of an optical pickup that travels along a path 626. The RF reproduction signal from the read optical disc is shown as waveform 628, where maximum values represent track intersections and minimum values represent regions between tracks. Waveform 630 is a disturbing signal that causes the optical head to deviate from the current track. Waveforms 632 and 634 show the output of the sine and cosine generators on lines 562 and 560 of FIG. 13, respectively. FIG. 17 is similar to FIG. 16, and like waveforms are given like reference numerals. Waveforms 636 and 638 represent the outputs of amplifiers 548 and 550. 18 illustrates operation of the system in response to a forced signal 642 causing the optical pickup to move across seven tracks of the optical disc. Waveform 640 represents an RF reproduction signal. Waveforms 644 and 646 represent the outputs of amplifiers 548 and 550.

이제 도 1, 3, 6, 및 19를 참조하여, 본 발명의 신호 처리 서브시스템(104)의 포커스 신호 처리부(700)에 대해 설명한다. 포커스 신호 처리부는 그 구조가 도 6에 도시된 트랙킹 신호 처리부(300)의 구조와 유사하고, 도 19에서 비슷한 기능들을 갖는 소자들은 같은 참조 번호로서 주어진다. 대물 렌즈(54, 도 1)는 일반적으로 포커스 드라이브(702)에 의해 광 디스크(26)의 방향과 수직인 방향으로 구동된다. 공지된 타입의 광검출기(712)는 대물 렌즈(54)와 연관되고, 광디스크(26)의 표면과 일치하는 이상적인 포커스면에 대한 대물 렌즈(54)의 위치에 응답한다. 광검출기(712)의 출력은 제1 프리앰프(316) 및 제2 프리앰프(320)에 접속된다. 출력(484)은 포커스 에러 서어보 서브시스템(794)에 제공되는데, 이 서브시스템(794)은 포커스 드라이브(702)에 피드백된다. 다른 점에서는 포커스 신호 처리부(700)의 동작은 트랙킹 신호 처리부(300)의 동작과 같고, 간략함을 위해 설명은 반복하지 않을 것이다.1, 3, 6, and 19, a focus signal processing unit 700 of the signal processing subsystem 104 of the present invention will now be described. The structure of the focus signal processing unit is similar to that of the tracking signal processing unit 300 shown in FIG. 6, and elements having similar functions in FIG. 19 are given with the same reference numerals. The objective lens 54 (FIG. 1) is generally driven by the focus drive 702 in a direction perpendicular to the direction of the optical disc 26. As shown in FIG. A photodetector 712 of known type is associated with the objective lens 54 and is responsive to the position of the objective lens 54 relative to the ideal focal plane that coincides with the surface of the optical disc 26. The output of the photodetector 712 is connected to the first preamplifier 316 and the second preamplifier 320. Output 484 is provided to focus error servo subsystem 794, which is fed back to focus drive 702. In other respects, the operation of the focus signal processor 700 is the same as the operation of the tracking signal processor 300, and the description will not be repeated for the sake of simplicity.

도 20은 도 19의 실시예를 이용한 시스템의 동작 특성과 종래의 포커스 제어 시스템의 동작 특성을 비교한다. 포커스 에러 신호의 크기는 포인트(805)를 기준으로 해서, 원하는 평면으로부터 빔의 포커스의 변위에 대해 그려진다. 종래 서어보의 포커스 에러 신호(804)에 의해 표시된 사인 커브는 디멘젼 "A"로 나타낸 가용 동작 범위를 갖는다. 본 발명에 따른 제어 장치에 의해 표시된 포커스 에러 신호(806)는 디멘젼 "A"보다 더 큰 디멘젼 "B"에 의해 표시된 확장된 동작 범위에서 실질적으로 선형이다. 실제로 디멘젼 "B"는 최소한 디멘젼 "A"의 두 배만큼 클 것이다. 라인들(808, 810)은 종래 포커스 제어 시스템의 포커싱 영역의 상한 및 하한을 나타낸다. 파형(802)은 전형적인 응용에 있어서 포커스 에러 신호를 시간에 대해 나타낸 것이다. 파형(802)의 진폭(excursions)은 라인들(808, 810)에 의해 정의된 한계들을 초과하여, 종래 시스템은 포커스 로크(focus lock)를 잃을 것이다. 본 발명에 따른 포커스 제어 시스템의 동작 범위는 라인들(812, 814)에 의해 한정되어, 파형(802)이 본 발명의 시스템의 동작 범위 내에 머물게 된다.20 compares the operating characteristics of the system using the embodiment of FIG. 19 with those of the conventional focus control system. The magnitude of the focus error signal is plotted relative to the point 805 relative to the displacement of the beam's focus from the desired plane. The sinusoidal curve represented by the focus error signal 804 of the conventional servo has an available operating range indicated by the dimension "A". The focus error signal 806 indicated by the control device according to the invention is substantially linear in the extended operating range indicated by the dimension "B" larger than the dimension "A". In practice the dimension "B" will be at least twice as large as the dimension "A". Lines 808 and 810 represent the upper and lower limits of the focusing area of a conventional focus control system. Waveform 802 shows the focus error signal over time in a typical application. The amplitudes of waveform 802 exceed the limits defined by lines 808 and 810 so that conventional systems will lose focus lock. The operating range of the focus control system according to the present invention is defined by lines 812 and 814 such that waveform 802 remains within the operating range of the system of the present invention.

본 발명은 본 명세서에 개시된 구조를 참조하여 설명되었지만, 설명된 것들로 제한되지 않고, 본 발명의 출원은 다음의 청구 범위 내에 들어올 수 있는 임의의 변형들 및 변경들을 포함한다.Although the present invention has been described with reference to the structures disclosed herein, it is not limited to those described, the application of the present invention includes any modifications and changes that may fall within the scope of the following claims.

Claims (11)

포커싱된 복사 에너지 빔의 제어 장치로서,A device for controlling a focused radiant energy beam, 상기 포커싱된 빔의 진행 방향을 정하는 광학 소자와;An optical element for determining a traveling direction of the focused beam; 상기 포커싱된 빔의 포커스를 미리 결정된 반경 방향 위치쪽으로 이동시키기 위해 상기 광학 소자에 작용하는 액츄에이터와;An actuator acting on the optical element to move the focus of the focused beam towards a predetermined radial position; 상기 빔으로부터의 빛을 수신하고, 상기 미리 결정된 반경 방향 위치로부터의 상기 빔의 포커스의 반경 방향 변위에 응답하는 제1 및 제2 출력들을 갖는 검출기와;A detector for receiving light from the beam and having first and second outputs responsive to radial displacement of the focus of the beam from the predetermined radial position; 상기 검출기의 상기 출력들에 접속되어 상기 미리 결정된 반경 방향 변위로부터 상기 빔의 상기 포커스의 반경 방향 변위를 나타내는 트래킹 에러 신호를 발생시키는 회로와;Circuitry connected to the outputs of the detector to generate a tracking error signal indicative of the radial displacement of the focus of the beam from the predetermined radial displacement; 상기 액츄에이터 및 상기 트래킹 에러 신호에 접속된 서어보 - 상기 액츄에이터는 상기 서어보에 응답하여 상기 빔의 상기 포커스를 상기 미리 결정된 반경 방향 위치로 옮김 -A servo connected to the actuator and the tracking error signal, the actuator to move the focus of the beam to the predetermined radial position in response to the servo; 를 포함하고,Including, 상기 제어 장치는:The control device is: 상기 검출기의 상기 출력들에 접속된 로컬 피드백 루프 - 상기 로컬 피드백 루프는:A local feedback loop connected to the outputs of the detector, the local feedback loop being: 상기 트래킹 에러 신호에 응답하는 제1 주기 함수 발생기와;A first periodic function generator responsive to the tracking error signal; 상기 트래킹 에러 신호에 응답하는 제2 주기 함수 발생기 - 상기 제2 주기 함수 발생기는 상기 제1 주기 함수 발생기의 출력과 위상각이 다른 출력을 가짐 - 를 포함하고;A second periodic function generator responsive to said tracking error signal, said second periodic function generator having an output different in phase angle from the output of said first periodic function generator; 상기 검출기의 상기 제1 출력과 상기 제1 주기 함수 발생기의 상기 출력을 곱하는 제1 곱셈기와;A first multiplier for multiplying the first output of the detector and the output of the first periodic function generator; 상기 검출기의 상기 제2 출력과 상기 제2 주기 함수 발생기의 상기 출력을 곱하는 제2 곱셈기를 더 포함하며,A second multiplier that multiplies the second output of the detector by the output of the second periodic function generator, 상기 제1 및 제2 곱셈기들의 상기 출력들은 상기 회로의 입력들로서 제공되는 것을 특징으로 하는 포커싱된 복사 에너지 빔의 제어 장치.And the outputs of the first and second multipliers are provided as inputs to the circuit. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 주기성은 사인형(sinusoidal)이고, 상기 제1 주기 함수 발생기 및 상기 제2 주기 함수 발생기는 사인 함수 발생기들인 것을 특징으로 하는 포커싱된 복사 에너지 빔의 제어 장치.Wherein the periodicity is sinusoidal, and wherein the first periodic function generator and the second periodic function generator are sine function generators. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 검출기의 상기 제1 및 제2 출력들은 상기 빔의 상기 반경 방향 변위에 관하여 상호 직교 관계를 갖고, 상기 제1 및 제2 출력들의 위상각들의 위상차는 90도인 것을 특징으로 하는 포커싱된 복사 에너지 빔의 제어 장치.The first and second outputs of the detector are orthogonal to each other with respect to the radial displacement of the beam and the phase difference of the phase angles of the first and second outputs is 90 degrees Control device. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 검출기의 제1 및 제2 출력들은 상기 빔의 상기 반경 방향 변위에 관하여 상호 직교 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 포커싱된 복사 에너지 빔의 제어 장치.And the first and second outputs of the detector are orthogonal to each other with respect to the radial displacement of the beam. 제4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제1 및 제2 출력들의 위상각들의 위상차는 60도 내지 120도의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 포커싱된 복사 에너지 빔의 제어 장치.And the phase difference of the phase angles of the first and second outputs is in the range of 60 degrees to 120 degrees. 제5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1 및 제2 출력들의 위상각들의 위상차는 90도인 것을 특징으로 하는 포커싱된 복사 에너지 빔의 제어 장치.And the phase difference of the phase angles of the first and second outputs is 90 degrees. 복사 에너지 빔을 포커싱하는 방법에 있어서,A method of focusing a radiant energy beam, comprising: 상기 빔의 포커스 반경 방향 위치에 응답하여 제1 및 제2 검출 신호들을 발생시키는 단계와;Generating first and second detection signals in response to a focus radial position of the beam; 미리 결정된 반경 방향 위치로부터의 상기 포커스의 반경 방향 변위를 나타내는 트래킹 에러 신호를 발생시키는 단계 - 상기 트래킹 에러 신호는 상기 반경 방향 변위에 대해 주기성을 가짐 - 와;Generating a tracking error signal indicative of a radial displacement of said focus from a predetermined radial position, said tracking error signal being periodic with respect to said radial displacement; 상기 트래킹 에러 신호에 응답하여 상기 반경 방향 변위만큼 떨어져 있는 포커스를 상기 미리 결정된 반경 방향 위치로 복귀시키는 단계Returning focus away from the radial displacement to the predetermined radial position in response to the tracking error signal 를 포함하는 상기 방법은:The method comprising: 상기 트래킹 에러 신호에 응답하여 제1 주기 신호를 발생시키는 단계; 및Generating a first periodic signal in response to the tracking error signal; And 상기 트래킹 에러 신호에 응답하여 상기 제1 주기 신호와 위상각이 다른 제2 주기 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하며,Generating a second periodic signal having a phase angle different from that of the first periodic signal in response to the tracking error signal, 상기 트래킹 에러 신호를 발생시키는 단계는:Generating the tracking error signal includes: 상기 제1 검출 신호와 상기 제1 주기 신호를 곱하여 제1 곱 신호를 산출하는 단계와;Calculating a first product signal by multiplying the first detection signal by the first period signal; 상기 제2 검출 신호와 상기 제2 주기 신호를 곱하여 제2 곱 신호를 산출하는 단계; 및Calculating a second product signal by multiplying the second detection signal by the second period signal; And 상기 제1 곱 신호와 상기 제2 곱 신호 사이의 차를 판정하는 단계에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 복사 에너지 빔의 포커싱 방법.Determining the difference between the first product signal and the second product signal. 제7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1 및 제2 검출 신호들과 상기 제1 및 제2 주기 신호들은 사인형인 것을 특징으로 하는 복사 에너지 빔의 포커싱 방법.And the first and second detection signals and the first and second periodic signals are sinusoidal. 제7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 검출기의 상기 제1 및 제2 출력들은 상기 빔의 상기 반경 방향 변위에 관하여 상호 직교 관계를 갖고, 상기 제1 및 제2 주기 신호들의 위상각들의 위상차는 90도인 것을 특징으로 하는 복사 에너지 빔의 포커싱 방법.The first and second outputs of the detector are orthogonal to each other with respect to the radial displacement of the beam, and the phase difference of the phase angles of the first and second periodic signals is 90 degrees. Focusing method. 제9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제1 및 제2 주기 신호들의 위상각들의 위상차는 60도 내지 120도의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 복사 에너지 빔의 포커싱 방법.The phase difference of the phase angles of the first and second periodic signals is in the range of 60 degrees to 120 degrees. 제10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1 및 제2 주기 신호들의 위상각들의 위상차는 90도인 것을 특징으로 하는 복사 에너지 빔의 포커싱 방법.And a phase difference between phase angles of the first and second periodic signals is 90 degrees.
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