KR100630776B1 - 광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법 - Google Patents

광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법은 기록할 디스크에 적합한 기록 목표 품질 및 그에 상응하는 기록 파워를 설정하는 과정;상기 기록 파워 및 포토 다이오드의 설계 기준 감도를 적용하여 최적 기록 파워 제어를 수행하여 기록 목표 품질에 근접한 기록 품질 및 그에 해당하는 최적 기록 파워를 탐색하는 최적 기록 파워 제어 과정; 상기 탐색된 기록 품질과 상기 기록 목표 품질과의 차이가 소정의 한계 내에 있는 지를 판단하는 과정; 상기 차이가 소정의 한계 내에 있지 않다면, 소정의 증감값을 적용하여 포토 다이오드의 감도를 변화시키고, 상기 최적 기록 파워 제어 과정을 재수행시키는 감도 조정 과정; 및 상기 차이가 소정의 한계 내에 있다면, 상기 최적 기록 파워 제어 과정에서 탐색된 최적 기록 파워를 사용하여 데이터의 기록을 수행하는 과정을 포함한다.
본 발명에 따른 기록 파워 제어 방법은 레이저 다이오드의 광출력을 모니터링하는 포토 다이오드의 감도를 조정함에 의해 최적의 기록 파워를 설정하는 효과를 가진다.

Description

광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법{Method for controlling a write power of an optical disc drive}
도 1은 종래의 기록 파워 제어 과정을 보이는 흐름도이다.
도 2는 종래의 기록 파워 제어 방법에 있어서 디스크의 배속에 따른 감도별 파워의 분포를 보이는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 기록 파워 제어 방법을 보이는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기록 파워 제어 방법에 있어서 디스크의 배속에 따른 감도별 파워의 분포를 보이는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 기록 파워 제어 방법을 수행하는 광디스크 드라이브의 구성을 보이는 블록도이다.
본 발명은 광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 특히 설계 기준 감도로부터 벗어난 감도를 가지는 포토 다이오드의 감도를 펌웨어적으로 보정함에 의해 설계 기준 감도로부터 벗어난 감도를 가지는 포토 다이오드에 의한 광출력 특성을 설계 기준 감도를 가지는 포토 다이오드에 의한 광출력 특성과 유사하게 되도록 보정하는 방법에 관한 것이다.
CD-R(Compact Disc-Recordable), CD-RW(CD-ReWritable)), DVD-R(Digital Volatile Disc Recordable), DVD+R(DVD+ Recordable), DVD RW, DVD +RW
DVD-RAM(DVD-Random Access Memory), HD-DVD(High Definition DVD), Blue-Ray Media 등을 구동하는 광 디스크 드라이브에서는 레이저 다이오드로 소정의 기록 파워를 가지는 레이저를 조사하여 광 디스크에 피트(pit)를 형성하여 데이터를 기록한다. 이때, 기록 파워를 최적화하기 위해서 기록 스트레티지(write strategy) 및 최적 기록 파워 제어(Optimum Power Control; OPC)이라고 하는 기술이 사용된다.
기록가능 디스크의 경우 기록층에는 유기 색소가 도포되어 레이저의 열에 의해 용해하여 피트가 형성되는 CD-R / DVD±R 디스크와 온도에 따라 결정질 또는 비정질로 변화되는 상변화막이 도포되어 있고 마크는 상변화막의 상변화를 통해 형성되는 CD-RW/ DVD±RW,-RAM 디스크가 있다. 이와 같은 기록 가능한 매체인 경우, 기록/재생 특성을 최적화하기 위해 기록 스트레티지라는 기술을 도입하고 있으며, 디스크 제조업체 및 기록 매체에 따라 다른 기록 스트레티지가 적용된다. 디스크 제조업체는 자사의 디스크에 대하여 기록 파워별 베타(Beta), 엡실론(Epsilon), 지터(Jitter) 특성들을 데이터 베이스화하여 디스크 드라이브 제조사에 제공한다.
제조업체 및 디스크 종류에 해당하는 기록 스트레티지들은 미리 조사되고 디스크 드라이브의 펌웨어 상에 기록된다. 디스크가 장착되면 광디스크 드라이브는 디스크에 기록된 ID(Identification) 정보를 읽어서 디스크 제조업체, 기록 재료의 종류를 판별하고, 그에 해당하는 기록 스트레티지를 선택하여 사용한다. 만일, 펌 웨어 상에 기록되지 않은 디스크라면 디폴트의 기록 스트레티지를 선택하여 사용한다. 디폴트의 기록 스트레티지는 기록 재료의 종류에 따라 하나씩 설정되어 있다.
한편, 최적 기록 파워 제어(OPC)는 최적의 기록 파워를 얻기 위한 과정으로서, 광디스크의 소정 영역 즉, PCA(Power Calibration Area)에 여러 단계로 기록 파워를 변화시켜가면서 시험 데이터를 기록하고, 기록된 시험 데이터들을 재생하여 재생 신호의 변조 계수(예를 들어 β(beta)값)가 가장 좋은 기록 파워를 선택한다.
도 1은 종래의 기록 파워 제어 과정을 보이는 흐름도이다.
디스크가 로딩되면, 디스크 드라이브는 디스크에 기록된 ID 정보를 읽어들여,디스크 제조업체, 디스크 종류 등을 파악하고, 그에 해당하는 기록 스트레티지로부터 기록 목표 베타(write target beta) 및 그에 해당하는 기록 파워를 확인한다.(s102) 기록 스트레티지는 디스크 드라이브의 펌웨어 상에 미리 기억되어 있으며, 해당하는 기록 스트레티지가 없을 경우에는 디폴트의 기록 스트레티지가 사용된다.
기록 배속을 설정한다.(s104)
s102단계에서 얻어진 기록 파워를 가지고 OPC과정을 수행하여 기록 목표 베타값 근접한 베타값을 보이는 최적 기록 파워(OPC_POWER)를 탐색한다.(s106)
기록 스트레티지를 참조하여 기록 목표 베타값에 상응하는 기록 파워가 결정되었더라도 실제로 기록함에 있어서 광학계의 특성, 기록 매체의 특성, 기록 배속 등에 의해 편차가 발생할 수 있으므로 OPC 동작을 통하여 기록 목표 베타값에 근접하는 베타값을 산출하는 최적의 기록 파워를 설정할 필요가 있다.
구체적으로 OPC 과정에서는 디스크의 PCA 영역에 서로 다른 기록 파워로 소정의 횟수만큼 테스트 데이터를 기록하고, 기록된 테스트 데이터들을 읽어들여 각각의 기록 파워에 따른 베타값을 산출하고, 102단계에서 설정된 기록 목표 베타값에 근접하는 베타값을 보이는 기록 파워 즉, 최적 기록 파워를 탐색한다. PCA 영역에 기록할 때 적용되는 기록 파워들은 s102과정에서 기록 스트레티지를 참조하여 얻어진 기록 파워에 소정의 범위에서 소정의 가중치를 주어 변화된 것들이다.
S106단계에서 탐색된 최적 기록 파워를 이용하여 기록을 수행한다.(s108) 실제 기록 시의 기록 파워는 최적 기록 파워에 소정의 보정치를 가산한 값이 된다.
디스크 드라이브에 있어서 레이저 다이오드는 기록 가능한 모든 CD 및 DVD 들을 커버하도록 충분한 파워를 발휘하여야 한다. 또한, 광학계의 주요 부품들은 엄격한 설계 조건을 만족하도록 소정의 설계 기준 스펙을 중심으로 설계된 범위 내에 분포되어야 한다.
그렇지만, 부품들이 소정의 설계 기준 스펙을 중심으로 설계된 범위 내에 분포되더라도 이에 의해 신뢰성, 기록성 등에 악영향을 미치게 되므로 실제의 제품 생산에 있어서는 설계된 범위 내에서의 오차가 충분히 고려되어야 한다.
특히, 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저의 출력 레벨을 모니터링하기 위한 포토 다이오드의 감도는 기록 특성에 중대한 영향을 미치는 팩터임에도 불구하고, 종래의 기록 파워 제어 방법에 있어서는 고정불변인 것으로 간주되고, 설계 기준 감도가 적용되었다.
그렇지만, 설계 단계에서 고려된 산포를 만족하는 감도를 가지는 포토 다이오드라 할 지라도 산포 범위의 상한치를 만족하는 것에 의해서는 기록 파워가 부족하 게 되는 현상이 발생하고, 하한치를 만족하는 것에 의해서는 기록 파워가 과다하게 되는 현상이 발생하고 있다.
따라서, 디스크 드라이브의 기록 파워를 제어함에 있어서 포토 다이오드의 감도를 보정하는 것을 고려하여야 할 필요가 있다.
본 발명은 상기의 요구에 부응하기 위한 것으로서 포토 다이오드의 감도를 보정함으로써 효율적으로 최적의 기록 파워를 설정할 수 있게 하는 기록 파워 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기록 파워 제어 방법은
광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법에 있어서,
기록할 디스크에 적합한 기록 목표 품질 및 그에 상응하는 기록 파워를 설정하는 과정;
상기 기록 파워 및 포토 다이오드의 설계 기준 감도를 적용하여 최적 기록 파워 제어를 수행하여 기록 목표 품질에 근접한 기록 품질 및 그에 해당하는 최적 기록 파워를 탐색하는 OPC과정;
상기 탐색된 기록 품질과 상기 기록 목표 품질과의 차이가 소정의 한계내에 있는 지를 판단하는 과정;
상기 차이가 소정의 한계 내에 있지 않다면, 소정의 증감값을 적용하여 포토 다이오드의 감도를 변화시키고, 상기 최적 기록 파워 제어 과정을 재수행시키는 감도 조정 과정; 및
상기 차이가 소정의 한계 내에 있다면, 상기 OPC과정에서 탐색된 최적 기록 파워를 사용하여 데이터의 기록을 수행하는 과정을 포함한다.
여기서, 기록 품질은 베터, 감마, 지터 혹은 이들의 조합인 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.
기록 파워 즉, 레이저 다이오드에서 출력되는 레이저 광의 파워(POWER)는 대체적으로 다음과 같이 레이저 다이오드의 아날로그/디지털 변환기에 인가되는 파워 제어값과 포토 다이오드 감도의 곱으로 표현될 수 있다.
POWER = c * 포토 다이오드 감도
여기서, 레이저 다이오드에 인가되는 파워제어값 c은 레이저 다이오드에 인가되는 구동 전류의 크기를 설정하기 위한 디지털 값이다. 포토 다이오드 감도의 단위는 V/mW이다.
도 2는 종래의 기록 파워 제어 방법에 있어서 디스크의 배속에 따른 감도별 파워의 분포를 보이는 것이다.
종래의 기록 파워 제어 방법에 있어서는 포토 다이오드의 감도가 어느 정도의 산포를 가짐에도 불구하고 고정 불변의 설계 기준 감도를 가지는 것으로 간주하였다.
기록 스트레티지로부터 기록 목표 품질 및 배속이 결정되면 이에 따라 기록 파워가 결정되고, 포토 다이오드의 설계 기준 감도를 고려한 레이저 다이오드 파워제어값이 결정된다. 만일, 포토 다이오드가 설계 기준 감도를 정확하게 만족하는 것이라면 도 2에 도시된 바와 같이 36배속의 경우 P2의 기록 파워가 발생된다.
그렇지만, 실제의 경우에 있어서 포토 다이오드의 감도는 설계 기준 감도로부터 어떤 범위 내의 산포를 가지게 되며, 상한치의 감도를 가지는 포토 다이오드가 장착될 경우 레이저 다이오드로부터 출력되는 기록 파워는 기록 스트레티지로부터 결정된 기록 파워보다 높게 되고(도 2의 P3의 경우), 하한치의 감도 분포를 가지는 포토 다이오드가 장착될 경우 기록 스트레티지로부터 결정된 기록 파워보다 낮게 된다(도 2의 P1의 경우).
이에 따라 설계 감도로부터 벗어난 감도를 가지는 포토 다이오드가 장착된 디스크 드라이브에 있어서 OPC 동작에 의해 얻어지는 기록 품질은 기록 스트레티지에 의한 기록 목표 품질로부터 벗어나게 된다.
여기서 기록 품질은 베타, 감마, 지터 혹은 이들의 조합에 의해 판별된다.
베타(β;beta) 계수는 재생 신호의 비대칭성(Asymmetry)을 나타내는 계수로서, 재생 RF 신호의 피크값 a와 버텀값 b로부터 얻어지는 것이며, β=(a-b)/(a+b)로 나타난다. 이 β값이 소정 범위(예를 들면, 0.04 ∼ 0.05)일 때 기록 품질이 최적인 것으로 알려지고 있다.
감마(Γ; gamma)계수는 변조도의 변화도를 나타내는 계수로서
(∂m/∂P)/(m/P)로 나타내어진다.
여기서, m은 Itb/Itop이며, P는 기록 파워, Itb는 RF신호의 피크값과 버텀값 의 차이를 나타내고, Itop는 RF신호의 피크값을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 기록 파워 제어 방법을 보이는 흐름도이다. 도 3에 도시된 방법은 기록 품질로서 베타를 사용하는 예를 보이는 것이다.
디스크가 로딩되면, 디스크 드라이브는 디스크에 기록된 ID 정보를 읽어들여,디스크 제조업체, 디스크 종류 등을 파악하고, 그에 해당하는 기록 스트레티지로부터 기록 목표 베타 및 그에 해당하는 기록 파워를 확인한다.(s302)
기록 배속을 설정한다.(s304)
s302단계에서 얻어진 기록 파워를 소정의 가중치를 주어 변화시켜가면서 OPC과정을 수행하여 기록 목표 베타값에 근접한 베타값 및 그에 해당하는 기록 파워를 탐색한다.(s306)
OPC과정은 PCA 영역에 대하여 수행된다. OPC 과정은 s302단계에서 얻어진 기록 파워를 소정의 범위 내에서 변화시켜가면서 예를 들어 15회 기록하고, 서로 다른 기록 파워에 의해 기록된 테스트 데이터들의 베터값들을 검출하고, 검출된 베터값들 중에서 s302과정에서 확인된 기록 목표 베터값에 가장 근접한 것 및 그때의 기록 파워(최적 기록 파워 OPC_POWER)를 찾는다.
S306과정에서 탐색된 베타값과 타겟 베터값과의 차이가 소정의 한계 K% 내에 있는 지를 판단한다.(s308)
S308과정의 판단 결과 탐색된 베타값과 타겟 베터값과의 차이가 소정의 한계 K% 내에 있지 않다면 포토 다이오드의 감도를 재설정하고, s306과정으로 복귀한다.(s310)
포토 다이오드의 감도는 소정의 증감값 (+감도 혹은 -감도) 만큼 조정되며, 증가 혹은 감소는 베터, 감마, 지터 등을 참조하여 결정된다.
여기서, 조정된 감도가 설계 기준 감도의 최대치 및 최소치를 넘지 않도록 한정할 필요가 있다. 조정된 감도가 설계 기준 감도의 최대치 및 최소치를 넘어서면 사실상 설계 단계에서 허용된 스펙을 넘어선 것이며, 배속에 따라서는 너무 큰 기록 파워가 출력되어 레이저 다이오드 자체에 손상을 초래할 수가 있다.
한편, 감도 조절을 위하여 사용되는 증감값이 너무 작아도 기록 파워 설정을 위한 시간이 너무 길어지는 문제점이 있기 때문에 증감값은 설계 기준 감도 대비 2 ~ 4% 정도인 것이 바람직하다. 또한, 포토 다이오드의 감도가 설계 기준 감도와 많이 차이가 날 때는 S310과정이 2~3차례 수행될 수도 있다.
실제에 있어서 레이저 다이오드에 인가되는 파워제어값 Write_Reference_DAC는 다음과 같이 결정된다.
Write_Reference_DAC = Ws_PowerNx * (조정된 감도) * chipADCResolution + Read_Offset_DAC
여기서, Ws_PowerNx는 기록 스트레티지를 참조하여 설정되는 배속별 기록 파워이고, chipADCResolution은 포토 다이오드의 출력을 디지털 변환하는 아날로그/디지털 변환기의 변환특성을 나타내며, Read_Offset_DAC는 레이저 다이오드에 인가되는 파워제어값을 출력하는 디지털/아날로그 변환기의 리드옵셋을 나타낸다.
S306과정에서 탐색된 베타값과 타겟 베터값과의 차이가 소정의 한계 내에 있다면, 탐색된 기록 파워를 이용하여 기록을 수행한다.(s312)
도 3에 개시된 본 발명의 실시예에 있어서는 기록 품질을 판단하기 위하여 베타가 사용되었지만, 이 이외에도 감마, 지터 혹은 이들의 조합이 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 기록 파워 제어 방법에 있어서 디스크의 배속에 따른 감도별 파워의 분포를 보이는 것이다. 도 2에 도시된 것과 비교하면, 상한치에 해당하는 곡선이 수평으로 하향 조정된 것이고, 하한치에 해당하는 곡선이 수평으로 상향 조정된 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이 상한치 및 하한치에 해당하는 곡선들이 기준 감도에 해당하는 곡선에 근접한 것을 알 수 있다. 즉, 기준 감도로부터 벗어난 감도를 가지는 포토 다이오드의 감도를 펌웨어적으로 보정함에 의해 기준 감도로부터 벗어난 감도를 가지는 포토 다이오드에 의한 광출력 특성을 기준 감도를 가지는 포토 다이오드에 의한 광출력 특성과 유사하게 보정할 수 있음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 기록 파워 제어 방법을 수행하는 광디스크 드라이브의 구성을 보이는 블록도이다. 광디스크(1000)는 스핀들모터(1002)에 의해 회전 구동된다. 스핀들 모터(1002)는 제어부(1004)로부터의 구동 신호에 의해 광 디스크(1000)를 회전 구동한다.
광픽업부(1006)는 LD(레이저 다이오드)를 포함하고, 기록 파워의 레이저를 조사함으로써 광 디스크(1000)에 데이터를 기록하고, 리드 파워의 레이저를 조사함으로써 광 디스크(1000)에 기록된 데이터를 재생한다.
데이터 기록시에는 기록 데이터를 인코더(1008)로 인코딩하여 LD 구동회로(1010)에 구동 신호를 공급하여 LD의 파워를 변화시킨다. 이때 기록 파워는 OPC로 최적화된 파워가 사용된다.
OPC에 의한 기록 파워의 결정은 제어부(1004)로부터 LD 구동 회로(1010)에 제공되는 제어 신호에 의해 제어된다.
한편, 데이터 재생시에는 LD로부터 재생 파워의 레이저를 조사하여 광 디스크(1000)로부터 반사되는 반사 광량을 RF 신호 검출기(1012)에서 RF 신호로 변환하여 신호처리부(1014)에 공급한다. 신호처리부(1014)는 필터, 이퀄라이저, 이치화 회로, PLL 회로, 디코더 등을 가지며, RF 신호로부터 데이터를 재생하여 출력한다.
또한, 신호처리부(1014)는 재생 RF 신호로부터 베터, 감마 등을 피크값, 버텀값, 평균값을 산출하여 제어부(1004)에 제공한다. RF 신호는 서보 제어부(1016)에도 공급되고, 서보 제어부(1016)에서는 트랙킹 오차 신호 및 포커스 오차 신호를 생성하여 광픽업(1006)의 트랙킹 및 포커스를 제어한다.
제어부(1004)는 스핀들 모터(1002)를 제어하여 광디스크(1000)의 회전 속도를 제어함과 동시에, 기록 스트레티지, 배속, 포토 다이오드의 감도, 감도 조정을 위한 증가분/감소분 그리고 신호처리부(1014)에서 검출된 피크값, 버텀값, 그리고 평균값에 따라서 OPC 를 실행하여 기록 파워를 최적화한다. OPC는 광디스크(1000)의 내주 부분에 설치된 PCA 영역에서 실행된다. 그리고 이 데이터에 따라서 기록 시의 최적 기록 파워 OPC_POWER가 결정된다.
선속도 검출부(1018)는 기록시 광 디스크(1000)의 선속도를 검출하여 그 값을 제어부(1004)에 제공한다. 구체적으로는 선속도 검출부(1018)는 신호처리부(1014)에서 제공되는 워블신호의 주파수를 검출하고, 이 주파수로부터 선속도를검출한다.
본 발명에 따른 기록 파워 제어 방법에 의하면 포토 다이오드의 감도를 적절히 보정함에 의해 배속을 낮추는 경우가 줄어들고, 기록 에러의 발생 가능성도 낮아지게 된다.
또한, 본 발명은 펌웨어 상에서 수행될 수 있으며, 하드웨어인 포토 다이오드의 감도 편차에 의한 영향을 펌웨어에 의해 비교적 간단하게 최적으로 보정할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 기록 파워 제어 방법은 레이저 다이오드의 광출력을 모니터링하는 포토 다이오드의 감도를 조정함에 의해 최적의 기록 파워를 설정하는 효과를 가진다.

Claims (4)

  1. 광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법에 있어서,
    기록할 디스크에 적합한 기록 목표 품질 및 그에 상응하는 기록 파워를 설정하는 과정;
    상기 기록 파워 및 포토 다이오드의 설계 기준 감도를 적용하여 최적 기록 파워 제어를 수행하여 기록 목표 품질에 근접한 기록 품질 및 그에 해당하는 최적 기록 파워를 탐색하는 최적 기록 파워 제어 과정;
    상기 탐색된 기록 품질과 상기 기록 목표 품질과의 차이가 소정의 한계 내에 있는 지를 판단하는 과정;
    상기 차이가 소정의 한계 내에 있지 않다면, 소정의 증감값을 적용하여 포토 다이오드의 감도를 변화시키고, 상기 최적 기록 파워 제어 과정을 재수행시키는 감도 조정 과정; 및
    상기 차이가 소정의 한계 내에 있다면, 상기 최적 기록 파워 제어 과정에서 탐색된 최적 기록 파워를 사용하여 데이터의 기록을 수행하는 과정을 포함하는 광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감도 조정 과정에서 상기 증감값은 설계 기준 감도의 2~4%인 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감도 조정 과정에서 조정된 감도값이 설계 기준 감도의 상한치 및 하한치를 넘지않도록 하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브의 기록 파워 제어 방법.
  4. 삭제
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