KR100664492B1 - 광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치 및 그 방법 - Google Patents

광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티 레이어(Multi-layer)를 갖는 광디스크에서 레이어간의 포커싱 변경을 제어하기 위한 것으로, 레이어간의 포커싱 변경 시 FE신호의 기울기를 이용하여 킥 펄스와 브레이크 펄스를 인가함으로서 광 픽업, 광디스크 및 엑츄에이터 특성의 편차에 따른 불안정성을 개선하여 포커싱 변경실패로 인한 기록 및 재생 품질의 저하를 방지하도록 하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은, 다층 레이어를 갖는 광디스크에서 레이어간의 포커싱 변경을 제어하는 장치에 있어서, 레이어간의 포커싱 변경 시 포커스 에러신호(FE)로부터 포커스 에러신호(FE)의 기울기를 추정하여 킥 펄스(Kick)와 브레이크 펄스(Brake)의 인가시간 및 중단시간을 결정하는 디지털신호처리부를 포함하는 것이다.

Description

광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치 및 그 방법{Apparatus for change focusing between layers in optical disc with multi layer and method thereof}
도 1은 일반적인 멀티 레이어 광디스크의 단면을 예시한 도면,
도 2는 종래 광디스크의 레이어간 포커싱 변경을 위한 포커스 에러신호(FE)와 포커스 구동신호(FOD) 파형도,
도 3은 본 발명의 광 기록재생기기에서 광디스크의 레이어간 포커싱 변경을 위해 적용되는 시스템 구성도,
도 4는 본 발명에 의한 광 기록재생기기에서 광디스크의 레이어간 포커싱 변경을 위한 제어방법의 동작 흐름도,
도 5는 본 발명 광디스크의 레이어간 포커싱 변경을 위한 포커스 에러신호(FE)와 포커스 구동신호(FOD)의 제1파형도,
도 6은 본 발명 광디스크의 레이어간 포커싱 변경을 위한 포커스 에러신호(FE)와 포커스 구동신호(FOD)의 제2파형도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 광디스크 10 : 광 픽업
20 : RF 처리부 30 : 디지털신호처리부
40 : 엑츄에이터 구동부
본 발명은 멀티 레이어(Multi-layer)를 갖는 광디스크에 관한 것으로, 특히 레이어간의 포커싱 변경이 원활하게 이루어지도록 하는 광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치및 그 방법에 관한 것이다.
최근에는 하나의 광디스크에 기록하고자 하는 데이터 량이 방대해지면서 광디스크의 한쪽 면 또는 양쪽 면에서 두 개 이상의 멀티 레이어를 갖는 광디스크가 개발되고 있으며, 각 레이어에 기록된 데이터는 광디스크 표면에 레이저 빔을 주사하여 재생할 수 있다.
이렇게 광디스크에 데이터를 기록하거나 재생하기 위해서는 광 픽업의 대물렌즈와 광디스크 사이에 포커싱이 정확히 맞아야 하고, 포커스 엑츄에이터로 대물렌즈를 이동시키면서 포커스 인입시점을 판단하여 레이저 빔이 광디스크의 레이어에 인입되도록 하였다.
도 1은 멀티 레이어 구조를 갖는 광디스크(1)에서 각 레이어를 포커싱하는 상태를 보인 도면으로서, 광디스크(1)에 데이터를 기록하거나 재생하기 위해서는 대물렌즈(3)를 통하여 입사광의 초점을 광디스크(1)의 각 레이어(L0,L1,L2,L3) 상에 정확히 포커싱되도록 해야 한다.
이러한 멀티 레이어 광디스크를 기록 및 재생하기 위해서는 레이어간의 포커싱 변경이 원활히 이루어져야 하며, 일반적으로 레이어간의 포커싱 변경 시 광 픽 업의 출력신호를 연산한 포커스 에러신호(Focus Error;이하 FE신호라 한다)의 크기 및 극성을 참조하여 포커스 엑츄에이터를 제어한다.
도 2는 종래 멀티 레이어 광디스크의 레이어간 포커싱 변경을 위해 이용되는 포커스 에러신호(FE)와 포커스 구동신호(FOD) 파형도를 나타낸 것이다.
광 픽업에서 출력된 신호가 RF처리부에서 FE신호로 연산되어 디지털신호처리부로 입력되면, 디지털신호처리부는 FE신호의 크기에 기초하여 포커싱 변경을 위한 포커스 구동신호(Focus Of Drive; 이하 FOD라 한다)의 킥 펄스(Kick)와 브레이크 펄스(Brake)를 출력한다. 킥 펄스는 레이어의 포커싱 변경에 필요한 킥 힘(Kick Force)으로 도 2에 도시한 바와 같이, 정해진 시간(T_Kick) 동안 또는 FE신호가 일정크기(L_kick)가 될 때까지 인가한다.
이후, 포커싱 변경을 원하는 레이어로 인입하기 위해 현재 이동 중인 대물렌즈(3)의 수직이동을 정지시키기 위한 브레이크 펄스(Brake)를 출력하는데, 이 경우 FE신호가 일정크기(L_brake)가 될 때까지 기다렸다가 인가하고, 이때에는 정해진 시간(T_brake)을 사용하거나 킥 펄스(Kick) 인가시간을 이용하여 브레이크 펄스(Brake)의 인가시간을 계산한다.
이와 같이, 도 2에 도시한 FOD의 킥 펄스(Kick)와 브레이크 펄스(Brake)의 출력으로 광 픽업의 포커스 엑츄에이터를 구동하여 변경된 레이어에 포커싱을 시작한다.
그런데, 이러한 종래 멀티 레이어 광디스크는 레이어간의 포커싱 변경 시 FE신호의 크기에 기초하여 정해진 시간(T_kick, T_brake)동안 킥 펄스와 브레이크 펄 스를 인가하여도 광 픽업과 광디스크의 특성에 따른 FE신호의 편차로 인해 광디스크와 광 픽업간의 거리는 편차가 발생하며, 포커스 엑츄에이터 특성의 편차로 인해 동일한 크기의 킥 펄스와 브레이크 펄스를 인가하여도 포커스 엑츄에이터 구동 특성도 달라지게 된다.
이에, 킥 펄스가 적정량보다 작거나 브레이크 펄스가 적정량보다 클 경우, 포커스 엑츄에이터가 변경되어야 하는 레이어에 도달하지 못했음에도 불구하고 디지털 신호처리부의 포커스 제어기를 구동하게 되어 변경 전 레이어에 다시 포커싱이 되거나 포커싱에 실패하게 된다.
또한, 킥 펄스가 적정량보다 크거나 브레이크 펄스가 적정량보다 작을 경우, 포커스 엑츄에이터가 변경되어야 하는 레이어에 지나치게 되었을 때 디지털신호처리부의 포커스 제어기를 구동하게 되어 포커싱에 실패하거나 기록이 되어있지 않은 광디스크 표면층에 포커싱되고, 광 픽업과 광디스크의 충돌이 일어나 광디스크가 손상될 수도 있다.
이러한 포커싱 변경실패가 기록 중에 발생하면 광 기록재생기기의 버퍼에 저장된 기록 데이터 오버플로우가 일어나 기록 품질이 저하될 수 있으며, 재생 중에 발생하면 버퍼에 저장된 재생 데이터 오버플로우가 일어나 재생 품질이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 멀티 레이어 광디스크에서 레이어간의 포커싱 변경 시 광 픽업, 광 디스크 및 엑츄에이터 특성의 편차에 따른 불안정성을 개선하여 포커싱 변경실패로 인한 기록 및 재생 품질의 저하를 방지할 수 있는 광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 레이어간의 포커싱 변경 시 FE신호의 기울기를 이용하여 킥 펄스와 브레이크 펄스를 인가함으로서 광 픽업, 광디스크 및 엑츄에이터 특성의 편차를 극복할 수 있는 광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다층 레이어를 갖는 광디스크에서 레이어간의 포커싱 변경을 제어하는 장치에 있어서, 레이어간의 포커싱 변경 시 포커스 에러신호(FE)의 기울기를 추정하여 킥 펄스(Kick)와 브레이크 펄스(Brake)의 인가시간 및 중단시간을 결정하는 디지털신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털신호처리부는 HGO(High Gain Observer) 미분기를 사용하여 포커스 에러신호(FE)로부터 포커스 에러신호(FE)의 기울기를 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털신호처리부는 포커스 에러신호(FE)의 기울기 극성이 반전되면 브레이크 펄스(Brake)의 인가를 중단하고 포커스 제어기를 구동하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 다층 레이어를 갖는 광디스크에서 레이어간의 포커싱 변 경을 제어하는 방법에 있어서, 레이어간의 포커싱 변경 시 포커스 에러신호(FE)로부터 포커스 에러신호(FE)의 기울기를 추정하는 단계; 및 추정된 포커스 에러신호(FE)의 기울기에 기초하여 킥 펄스(Kick)와 브레이크 펄스(Brake)의 인가시간 및 중단시간을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 포커스 에러신호(FE)의 기울기 극성이 반전되면 브레이크 펄스(Brake)의 인가를 중단하고 포커스 제어기를 구동하여 변경된 레이어에 포커싱을 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 광 기록재생기기에서 광디스크의 레이어간 포커싱 변경을 위해 적용되는 시스템 구성도로서, 광디스크(1), 광 픽업(10), RF 처리부(20), 디지털신호처리부(30) 및 엑츄에이터 구동부(40)를 포함하여 구성된다.
상기 광디스크(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 멀티 레이어 구조를 갖는 광 매체이다.
상기 광 픽업(10)은 광원인 레이저 다이오우드(미도시)와, 발산광을 평행광으로 변환하는 콜리메이터 렌즈(미도시)와, 포커스 액츄에이터(미도시) 및 트래킹 액츄에이터(미도시)에 의해 구동되는 대물렌즈(도 1의 3)와, 입사된 광을 분기하는 빔 스플리터(미도시)와, 광을 전기신호로 변환하는 포토 디텍터(Photo Detector)(미도시) 등을 구비하는 것으로, 광디스크(1)의 표면에 레이저 광을 조사하여 데이터를 기록하거나 광디스크(1)의 표면에서 반사되는 반사광을 수광하여 RF신호를 출력한다.
상기 RF처리부(20)는 광 픽업(10)으로부터 전송되는 RF신호를 소정치로 증폭하고, 증폭된 RF신호를 이용하여 포커스 이탈을 검출하기 위한 FE신호를 생성하는데, RF신호를 이용하여 FE신호를 생성하는 방법은 기존에 알려진 방식을 사용하므로 상세한 설명을 생략한다.
상기 디지털신호처리부(30)는 RF처리부(20)로부터 전송되는 FE신호의 레벨을 모니터링하여 광디스크(10)의 포커싱 변경을 위한 FOD의 킥 펄스와 브레이크 펄스를 출력하고 포커스 제어기를 구동하는 서보 DSP로서, 광 기록재생기기에 따라 서보 DSP를 대체하는 하드웨어 로직으로 구현할 수도 있다.
또한, 상기 디지털신호처리부(30)는 광 픽업(10)으로부터 전송되는 FE신호의 기울기를 추정하여 FOD의 킥 펄스와 브레이크 펄스의 인가시간과 중단시간을 결정하는데, FE신호로부터 FE신호의 기울기를 추정하는 방법은 배경문헌("A. Davroom and H.K. Khalil. Discrete-time implementation of high gain observers for numerical differentiation. International Journal of Control, vol. 72, 1523~1537, 1999")에 기재되어 있는 미분기들 중 HGO(High Gain Observer)를 사용하므로 상세한 설명을 생략한다.
상기 엑츄에이터 구동부(40)는 디지털신호처리부(30)로부터 전송되는 FOD의 킥 펄스와 브레이크 펄스에 따라 광 픽업(10)의 포커스 엑츄에이터를 구동하여 광디스크(1)의 레이어간 포커싱 변경을 수행한다.
이하, 상기와 같이 구성된 광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치 및 그 방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 광 기록재생기기에서 광디스크의 레이어간 포커싱 변경을 위한 제어방법의 동작 흐름도이다.
광 픽업(10)에서 출력된 신호가 RF처리부(20)에서 FE신호로 연산되어 디지털신호처리부(30)로 전송되면(S100), 디지털신호처리부(30)는 멀티 레이어 구조를 갖는 광디스크(1)에서 레이어간의 포커싱 변경을 위해 다음과 같은 동작을 수행한다.
먼저, 디지털신호처리부(30)는 RF처리부(20)로부터 전송되는 FE신호의 레벨을 모니터링하여 FE신호로부터 FE신호의 기울기를 추정하는데(S110), FE신호로부터 FE신호의 기울기를 추정하는 방법은 배경문헌("A. Davroom and H.K. Khalil. Discrete-time implementation of high gain observers for numerical differentiation. International Journal of Control, vol. 72, 1523~1537, 1999")에 기재되어 있는 미분기들 중 HGO를 사용한다.
HGO 미분기를 사용하여 FE신호의 기울기를 추정하는 구현 예는 다음과 같다.(배경문헌 참조)
FE_h[k] = K11 * FE_h[k-1] + K12 * FE_d_h[k-1] + K13 * (FE[k] + FE[k-1]) ..... [식 1]
FE_d_h[k] = FE_d_h[k-1] + FE[k] + FE[k-1] - FE_h[k] - FE_h[k-1] ..... [식 2]
상기 [식 1], [식 2]에서
FE[k]: FE 신호가 샘플링된 값
FE_h[k]: FE의 추정값
FE_d_h[k]: FE의 기울기의 추정값을
나타내며,
K11, K12, K13은 HGO의 성능을 튜닝할 수 있는 상수 패러미터이다.
이와 같이, 배경문헌에 기재된 HGO 미분기를 사용하여 FE신호의 기울기가 추정되면, 추정된 FE신호의 기울기에 기초하여 광디스크(10)의 포커싱 변경을 위한 FOD의 킥 펄스(Kick)와 브레이크 펄스(Brake)의 인가시간과 중단시간을 결정한다(S120).
FE신호의 기울기에 기초하여 결정되는 킥 펄스와 브레이크 펄스의 인가시간과 중단시간은 디지털신호처리부(30)에 미리 저장된 기준값을 기초로 하여 산출되는 것이다.
이와 같이, 킥 펄스와 브레이크 펄스의 인가시간과 중단시간이 결정되면, 디지털신호처리부(30)는 레이어간의 포커싱 변경을 위해 포커스 제어를 중단하고(S130), 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 결정된 킥 펄스(Kick)의 인가시간(K1, K2)에 따라 FOD의 킥 펄스를 엑츄에이터 구동부(40)에 인가한다(S140).
따라서, 엑츄에이터 구동부(40)는 디지털신호처리부(30)로부터 인가된 킥 펄스를 광 픽업(10)으로 출력하여 레이어의 포커싱 변경에 필요한 킥 힘을 광 픽업(10)의 포커스 엑츄에이터에 가하기 시작한다.
상기 엑츄에이터 구동부(40)를 거쳐 광 픽업(10)의 포커스 엑츄에이터에 가해지는 FOD의 킥 펄스는 추정된 FE신호의 기울기를 근거로 도 5 및 도 6에 도시한 변곡점 "1", "3"에 도달할 때까지 유지된다(S150).
이와 같이, 킥 펄스(Kick)가 도 5 및 도 6에 도시한 변곡점 "1", "3"에 도달할 때까지 유지되면, 디지털신호처리부(30)는 포커싱 변경을 원하는 레이어로 인입하기 위해 킥 펄스의 인가를 중단하고, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 결정된 브레이크 펄스(Brake)의 인가시간(B1, B2)에 따라 FOD의 브레이크 펄스를 엑츄에이터 구동부(40)에 인가한다(S160).
따라서, 엑츄에이터 구동부(40)는 디지털신호처리부(30)로부터 인가된 브레이크 펄스를 광 픽업(10)으로 출력하여 킥 힘으로 상승되었던 전압을 감쇄하기 시작한다.
상기 엑츄에이터 구동부(40)를 거쳐 광 픽업(10)의 포커스 엑츄에이터에 가해지는 FOD의 브레이크 펄스는 추정된 FE신호의 기울기에 기초하여 도 5 및 도 6에 도시한 변곡점 "2", "4"에 도달할 때까지 유지된다(S170).
이때, 디지털신호처리부(30)는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 변곡점 "2", "4"에서 FE신호의 기울기 극성이 반전되면 브레이크 펄스로 인해 엑츄에이터 운동방향이 반전되었다고 판단한다.
이와 같이, 킥 펄스가 도 5 및 도 6에 도시한 변곡점 "2", "4"에 도달할 때까지 유지되면, 디지털신호처리부(30)는 브레이크 펄스의 인가를 중단하고, 포커스 제어기를 구동하여 변경된 레이어에 포커싱을 시작한다(S180).
이와 같이, 멀티 레이어 구조를 갖는 광디스크(1)에서 레이어간의 포커싱 변경 시, FE신호의 기울기를 근거로 킥 펄스와 브레이크 펄스의 인가시간과 중단시간을 결정하여 광 픽업(10), 광디스크(1) 및 엑츄에이터 특성의 편차에 따른 불안정 성을 개선할 수 있게 된다.
상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치 및 그 방법에 의하면, 멀티 레이어 광디스크에서 레이어간의 포커싱 변경 시 FE신호의 기울기를 이용하여 킥 펄스와 브레이크 펄스를 인가함으로서 광 픽업, 광디스크 및 엑츄에이터 특성의 편차에 따른 불안정성을 개선하여 포커싱 변경실패로 인한 기록 및 재생 품질의 저하를 방지할 수 있다는 효과가 있다.
상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치 및 그 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (5)

  1. 다층 레이어를 갖는 광디스크에서 레이어간의 포커싱 변경을 제어하는 장치에 있어서,
    레이어간의 포커싱 변경 시 포커스 에러신호(FE)의 기울기를 추정하여 킥 펄스(Kick)와 브레이크 펄스(Brake)의 인가시간 및 중단시간을 결정하는 디지털신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 디지털신호처리부는 HGO(High Gain Observer) 미분기를 사용하여 포커스 에러신호(FE)로부터 포커스 에러신호(FE)의 기울기를 추정하는 것을 특징으로 하는 광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 디지털신호처리부는 포커스 에러신호(FE)의 기울기 극성이 반전되면 브레이크 펄스(Brake)의 인가를 중단하고 포커스 제어기를 구동하는 것을 특징으로 하는 광디스크의 레이어간 포커싱 변경장치.
  4. 다층 레이어를 갖는 광디스크에서 레이어간의 포커싱 변경을 제어하는 방법에 있어서,
    레이어간의 포커싱 변경 시 포커스 에러신호(FE)로부터 포커스 에러신호(FE)의 기울기를 추정하는 단계; 및
    추정된 포커스 에러신호(FE)의 기울기에 기초하여 킥 펄스(Kick)와 브레이크 펄스(Brake)의 인가시간 및 중단시간을 결정하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크의 레이어간 포커싱 변경방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 포커스 에러신호(FE)의 기울기 극성이 반전되면 브레이크 펄스(Brake)의 인가를 중단하고 포커스 제어기를 구동하여 변경된 레이어에 포커싱을 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크의 레이어간 포커싱 변경방법.
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JPH11161977A (ja) 1997-11-28 1999-06-18 Pioneer Electron Corp 情報読取ビームの移送制御装置
KR20050031010A (ko) * 2003-09-27 2005-04-01 삼성전자주식회사 포커스 인입 장치 및 방법
JP2005332554A (ja) 2004-04-22 2005-12-02 Sony Corp 再生装置、フォーカスジャンプ方法

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