KR100892331B1 - 광 디스크 장치 및 기록 전력 제어 방법 - Google Patents

Abstract

데이터 기록 동작시, 프론트 모니터(FM)에 의해 검출된 발광 전력의 평균값은 저역 통과 필터(14) 및 샘플 홀드 회로(15)를 통해 얻어진다. 기록시, 소거 APC(19)에 의해 소거 전력 제어되는 샐플 홀드 회로(12)를 통해 얻어진다. LD(79)가 소거 전력으로 발광되는 동안, 소거 전류가 소거 APC(19)의 출력 전압을 통해 판정된다. 평균 전력을 기초로 하여, 소거 전력, 소거 전류, 기록 펄스의 파형, LD(79)의 전류-대-발광-전력 특성을 추정한다. 또한, 전류-대-발광-전력 특성을 기초로 하여, LD(79)의 기록 동작시 피크 전력을 제어한다.

Description

광 디스크 장치 및 기록 전력 제어 방법{OPTICAL DISC APPARATUS AND RECORDING POWER CONTROL METHOD}

도 1은 본 발명이 적용되는 광 디스크 장치의 구성예를 도시하는 블럭도이다.

도 2는 데이터 판독 동작 및 데이터 기입 동작시 레이저 발광 전력의 일례를 설명하는 도면이다.

도 3은 레이저 제어 회로의 일 실시예의 구성을 도시하는 블럭도이다.

도 4는 LD 발광 전력 제어에 이용되는 발광 전력과 LD 구동 전류 간의 관계를 도시한 도면이다.

도 5는 평균 전력을 설명하는 도면이다.

도 6은 단일 펄스 기록 파형의 듀티비를 설명하는 도면이다.

도 7은 다중 펄스 기록 파형의 듀티비를 설명하는 도면이다.

도 8은 레이저 다이오드의 전류 대 발광 전력이 비선형인 경우 얻어지는 그래프이다.

도 9는 본 발명의 전류 대 발광 전력의 비선형 특성에 대한 보상 방법의 일 실시예를 설명하는 그래프이다.

도 10은 레이저 발광 전력 제어시 LD 구동 전류값 설정 처리를 설명하는 흐 름도이다.

도 11은 레이저 발광 전력 제어시 LE 구동 전류값 설정 처리의 제2 실시예를 설명하는 흐름도이다.

본 발명은, CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, HDDVD-R, HDDVD-RAM 또는 HDDVD-RW 등의 기록가능 광 디스크 상에 정보를 기록하는 기술에 관한 것이고, 특히 기록 전력의 제어에 관한 것이다.

최근, DVD 레코더와 같은 고기록 밀도 광 디스크 장치가 보급되어 왔다. 광 디스크의 기록 밀도의 향상에 따라, 광 디스크의 기록 품질에 있어서도 높은 신뢰성이 요구되고 있다.

예컨대, 재기록형 광 디스크에 있어서, 디스크 표면상에 그루브(groove) 및/또는 랜드 트랙을 형성하고, 그 트랙에 기록층이 형성되며, 트랙을 따라 레이저 광의 빔 스폿을 추종시켜서 기록 마크를 형성 또는 소거한다. 광디스크에 이용하는 레이저 다이오드의 구동-전류-대-발광-전력 특성은 온도 변화 또는 일시적 변화에 따라 변동된다는 것이 알려져 있다. 기록 성능을 향상시키기 위해서, 전력을 일정하게 할 수 있도록 발광 전력을 제어하는 것이 중요하다.

종래의 전력 제어 방법에서는, 우선 마크 부분의 기록 전력(피크 전력)의 값, 스페이스 부분(space part)의 기록 전력(소거 전력)의 값, 다중 펄스의 하부 전력(bottom power)의 값을 홀드한다. 이후, 이들 홀드된 값과 미리 설정된 피크 전력 및 하부 전력에 대한 소거 전력의 비율을 기초로 하여, 소거 전력을 계산한다. 피크 전력, 하부 전력, 소거 전력의 실제의 강도 레벨이 각각 목표값에 일치하도록 기록 펄스를 제어한다. (일본 특허 출원 공개 공보 제2000-30276호)

일반적으로, 레이저 다이오드(LD)의 발광 전력을 일정하게 유지시키는 제어(자동 전력 제어, 이하 APC로 칭한다)는 아날로그 또는 디지털의 피드백 제어를 통해, 피크(하부) 홀드 회로 및 샘플 홀드 회로의 사용에 의해 복수의 피크 전력 펄스로 단일 기록 마크를 기록하는 다중 펄스 방법에서, 피크 전력, 소거 전력, 하부 전력의 3개 레벨로 행해진다. 그러나, 종래의 방법에는 이하와 같은 문제가 있다.

(1) 고속 응답/고정밀도의 피크 홀드 회로 또는 샘플 홀드 회로가 요구된다.

(2) 다른 부분의 펄스보다 높은 펄스(부스트 펄스)가 마크 부분의 시작 및 중단에 대응하는 펄스에만 사용되는 경우, 피크 홀드 회로에 의해 복수의 피크 레벨 중 어느 레벨이 홀드 되는지가 불명확하다.

(3) 피크 레벨을 측정하기 위해서, 프론트 모니터 등의 광 모니터 소자로서, 광대역의 모니터 소자가 요구된다.

이들의 문제는 광 디스크의 기록 밀도와 속도를 증가시킴에 따라 현저히 나타난다.

따라서 본 발명의 목적은, 온도 변화에 따른 LD의 특성 변동이 발생하는 경우에도, 비싼 고속 응답/고정밀도의 피크 홀드 회로 또는 광대역 모니터를 사용하 지 않고, 요구되는 전력으로 LD를 항상 발광시키는 제어를 제공하는 것이다.

본 발명은 종래 방식에 있어서의 문제점을 해결하기 위해서, 광대역 피크 홀드 회로를 사용하지 않고 협대역 피크 홀드 회로를 사용하여 측정가능한 기록시의 평균 전력 및 소거 전력을 이용하여 LD의 전류-대-발광-전력 특성(이하 I-L 특성이라 칭함)을 추정하여, 임의의 전력 레벨을 얻기 위한 전류 설정값을 판정하는 방법을 제공한다.

I-L 특성은 온도 변화 또는 시간 경과 열화에 의해 변동하므로, 최적 전력이 일정하게 발생하도록 하는 구동 전류값을 판정해야 한다. 이 때, 최근의 I-L 특성을 아는 경우, 일정 발광 레벨을 유지할 뿐만 아니라, 기입 특성의 학습 또는 테스트 시의 목표 레벨이 변경되는 경우에도, 새로운 목표 레벨을 얻기 위한 전류값을 즉시 알 수 있다. 따라서, 종래의 발광 전력의 피드백 제어시 과도적인 상태를 거치지 않고 순간에 발광 전력 레벨을 제어할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 광 디스크 장치의 구성예를 도시하는 블럭도이다.

이 광 디스크 장치는, DVD(Digital Versatile Disc) 등의 광 디스크(100) 또는 정보 기억 매체에 상에 정보를 기록하고 이 정보 기억 매체로부터의 정보를 재생한다. 광 디스크(100)에는 그루브(groove)가 동심원형 또는 나선형으로 새겨진다. 오목부를 랜드, 볼록부를 그루브라고 부른다. 그루브 또는 랜드의 일주를 트랙 이라고 부른다. 강도 변조된 레이저 광을 트랙(또는 오직 그루브만 또는 그루브와 랜드 양쪽)을 따라 조사하여 기록 마크를 형성하고, 이에 따라 사용자 데이터를 기록한다. 기록시보다 약한 판독 전력(read-power)의 레이저 광을 트랙에 조사하여, 트랙 상에 기록마크에 의한 반사 광 강도의 변화를 검출함으로써 데이터가 재생된다. 기록층을 결정화(crystallize)하기 위해 이 판독 전력보다 강한 소거 전력 레이저 광을 트랙에 조사함으로써, 기록된 데이터가 소거된다.

광 디스크(100)는 스핀들 모터(63)에 의해 회전된다. 스핀들 모터(63) 상에 설치된 회전 검출기(63a)는 FG 펄스를 공급한다. 스핀들 모터(63)가 1 회전하면, 예컨대 5개의 FG 펄스가 발생된다. 이 FG 펄스로부터, 스핀들 모터(63)의 회전각 및 회전수를 판정할 수 있다.

정보는 광 픽업(pickup)(65)에 의해서 광 디스크(100) 상에 기록되고 광 디스크(100)로부터 재생된다. 광 픽업(65)은 기어(gear)를 통해 슬레드 모터(sled motor)(66)에 연결된다. 이 슬레드 모터(66)는 슬레드 모터 제어 회로(68)에 의해 제어된다.

이 슬레드 모터 제어 회로(68)는 속도 검출 회로(69)에 접속된다. 속도 검출 회로(69)에 의해 검출된 광 픽업(65)의 속도 신호가 슬레드 모터 제어 회로(68)에 보내진다. 슬레드 모터(66)의 고정부에는 영구 자석(도시 생략)이 설치된다. 구동 코일(67)이 슬레드 모터 제어 회로(68)에 의해 여자되고, 이에 따라 광 픽업(65)이 광 디스크(100)의 반경 위로 이동한다.

광 픽업(65)에는 와이어 또는 판 스프링(leaf spring)에 의해서 지지된 대물 렌즈(70)가 설치된다. 대물 렌즈(70)는 구동 코일(72)의 구동에 의해 포커싱 방향(렌즈의 광축 방향)으로 이동할 수 있다. 또한 구동 코일(71)의 구동에 의해 트랙 방향(렌즈의 광축과 직교하는 방향)으로 이동할 수도 있다.

변조 회로(73)는 정보 기록시에 호스트 장치(94)로부터 인터페이스 회로(93)를 통해 공급되는 사용자 데이터를 에컨대 8-14 변조(EFM)하여, EFM 데이터를 제공한다. 정보가 기록될 때(또는 마크가 형성될 때)에, 레이저 제어 회로(75)는 변조 회로(73)로부터 공급되는 EFM 데이터를 기초로 하여, 기입 신호를 레이저 다이오드(또는 레이저 발광 소자)(79)에 공급한다. 정보가 판독될 때, 레이저 제어 회로(75)는 기입 신호보다 작은 판독 신호를 레이저 다이오드(79)에 공급한다. 레이저 제어 회로(75)의 구성은 이후에 상세히 기술된다.

포토다이오드로 구성되는 프론트 모니터(FM)는 레이저 다이오드(79)에 의해 발생하는 레이저 광의 광량 또는 발광 전력을 검출하고 이 검출된 전류를 레이저 제어 회로(75)에 공급한다. 프론트 모니터(FM)로부터 검출된 전류를 기초로 하여, 레이저 다이오드(79)가 CPU(90)에 의해 설정된 재생 레이저 전력, 기록 레이저 전력, 또는 소거 레이저 전력으로 발광하도록 이 레이저 다이오드(79)를 제어한다.

레이저 다이오드(79)는 레이저 제어 회로(75)로부터 공급되는 신호에 따라서 레이저 광을 발생한다. 레이저 다이오드(79)로부터 방출되는 레이저 광은, 콜리메이터 렌즈(Collimator Lens)(80), 반쪽 프리즘(81) 및 대물 렌즈(70)를 통과하여 광 디스크(100) 상에 조사된다. 광 디스크(100)로부터 반사된 광은 대물 렌즈(70), 반쪽 프리즘(81), 집광 렌즈(82) 및 원통형 렌즈(83)를 통과하여 광검출기(84)에 유도된다.

광검출기(84)는 예컨대 4분할 광-검출 셀로 이루어진다. 이들 광-검출 셀의 검출된 신호는 RF 증폭기(85)에 출력된다. RF 증폭기(85)는 광-검출 셀로부터의 신호를 처리하여 저스트 포커스(just focus)로부터의 편차를 나타내는 포커스 에러 신호(FE), 레이저 광의 빔 스폿 중심과 트랙의 중심 간의 차이를 나타내는 트래킹 에러 신호(TE), 및 광-검출 셀 신호의 가산 총 신호로서 RF 신호를 생성한다.

포커스 에러 신호(FE)는 포커싱 제어 회로(87)에 공급된다. 포커싱 제어 회로(87)는 포커스 에러 신호(FE)에 따라서 포커스 구동 신호를 생성한다. 포커스 구동 신호는 포커싱 방향의 구동 코일(71)에 공급된다. 레이저 광이 광 디스크(100)의 기록 필름 상에 항상 포커스되도록 하여 포커스 서보를 달성한다.

트래킹 에러 신호(TE)는 트래킹 제어 회로(88)에 공급된다. 트래킹 제어 회로(88)는 트래킹 에러 신호(TE)에 따라서 트랙 구동 신호를 발생한다. 트래킹 제어 회로(88)로부터 출력되는 트래킹 구동 신호는 트래킹 방향으로 구동 코일(72)에 공급된다. 레이저 광이 광 디스크(100) 상에 형성된 트랙을 항상 추적하도록 하여 트래킹 서보를 달성한다.

포커스 서보 및 트래킹 서보의 사용은 기록 정보에 따라서 광 디스크(100)의 트랙에 형성된 피트(pit)들로부터 반사된 광의 변화를 야기하여 광 검출기(84)의 개별의 광-검출 셀의 출력 신호의 가산 총 신호(RF)가 반영된다. 이 신호는 데이터 재생 회로(78)에 공급된다. 데이터 재생 회로(78)는 PLL 회로(76)로부터의 재생 클록 신호를 기초로 하여 기록된 데이터를 재생한다.

대물 랜즈(70)가 트래킹 제어 회로(88)에 의해 제어되는 경우, 슬레드 모터 제어 회로(68)는 대물렌즈(70)가 PUH(65) 내의 특정 위치에 근접하게 위치시키는 방식으로 슬레드 모터(66) 또는 PUH(65)를 제어한다.

모터 제어 회로(64), 슬레드 제어 모터 회로(68), 레이저 제어 회로(73), PLL 회로(76), 데이터 재생 회로(78), 포커싱 제어 회로(87), 트래킹 제어 회로(88), 에러 정정 회로(62) 등은 버스(89)를 통해 CPU(90)에 의해서 제어된다. 인터페이스 회로(93)를 통해 호스트 장치(94)로부터 공급되는 동작 명령에 따라서, CPU(90)는 종합적인 방법으로 기록 및 재생 장치를 제어한다. CPU(90)는 작업 영역으로서 RAM(91)을 사용하고 ROM(92)에 기록된 본 발명의 프로그램을 포함하는 제어 프로그램에 따라서 특정 동작을 행한다.

도 2는 데이터 판독 동작 및 데이터 기입 동작 시 레이저 발광 전력의 일례를 도시한다.

데이터 기입 동작시, 레이저 다이오드(79)는 도 2에 도시한 바와 같이, 피크 전력과 하부 전력을 반복하여, 트랙 상에 기록 마크를 형성한다. 레이저 다이오드(79)는 소거 전력을 발생하여, 디스크(100)의 기록층을 결정화하여 스페이스를 형성(또는 마크를 소거)한다.

데이터 판독 동작시, 레이저 다이오드(79)는 판독 전력을 연속하여 발생한다. 이 판독 전력은 소거 전력보다 더 낮고, 따라서 기록층의 위상 상태는 판독 전력에 의해 변화되지 않는다.

도 3은 레이저 제어 회로(75)의 일 실시예의 구성을 도시하는 블록도이다.

피크 DAC(11)는 CPU(90)에 의해 설정된 피크 기준 데이터(DPref)를 DA 변환하여, 피크 기준 전류(IPref)를 출력한다. 이 피크 기준 전류(IPref)는 LD(79)의 목표 피크 전력에 대응한다. 전류 증폭기(23)는 피크 기준 전류(IPref)를 증폭하여, 피크 전류(IP)를 출력한다. 이 때, 전류 증폭기(23)의 입력 전압은 피크 전류값에 대응하고 스위치(SW5)를 통해 ADC(18)에 입력되어 전압을 AD 변환한다. 결과 신호는 CPU(90)에 의해 판독된다. 스위치(SW1)는 도 2에 도시한 바와 같이 기입 동작시 기록 신호 파형의 피크에서 ON 된다. 그 결과, 전류 증폭기(23)에 의해 증폭된 피크 전류(IP)는 가산기(27)를 통해 LD를 흐른다.

소거 DAC(13)는 CPU(90)에 의해 설정된 소거 기준 데이터(DEref)를 DA 변환하여, 소거 기준 전류(IEref)를 출력한다. 소거 기준 전류(IEref)는 목표 소거 전력을 나타낸다. 샘플 홀드 회로(12)는 도 2에서의 소거 전력 발생시의 시각(te)과 같은 타이밍으로 소거 전력을 샘플링하고 소거 샘플 전압(VEsh)을 소거 자동 전력 제어기(APC)(19)에 출력한다. 소거 샘플 전압(VEsh)은 스위치(SW5)를 통해 ADC(18)에 입력되어, 전압을 AD 변환한다. 결과 신호는 CPU(90)에 의해 판독된다. 소거 샘플 전압(VEsh)은 소거 동작시 발생 전력을 나타낸다.

소거 APC(19)는 소거 기준 전류(IEref)를 소거 기준 전압(VEref)으로 변환하여, 그 전압과 소거 샘플 전압(VEsh)을 비교한다. 소거 APC(19)는 VEref와 VEsh가 서로 같도록 APC 제어된 소거 전류(IEa)를 출력한다. 예컨대, 소거 샘플 전압(VEsh)이 소거 기준 전압(VEref)보다 더 낮은 경우, 출력 소거 전류(IEa)는 증가된다. 반대로, 소거 샘플 전압(VEsh)이 소거 기준 전압(VEref)보다 높은 경우, 출 력 소거 전류(IEa)는 감소된다.

전류 증폭기(24)는 소거 전류(IEa)를 증폭하여, 소거 전류(IE)를 출력한다. 전류 증폭기(24)의 입력 전압은 소거 전류(IEa)의 크기를 나타낸다. 또한, 전류 증폭기(24)의 입력 전압은 스위치(SW5)를 통해 ADC(18)에 입력되어, 전압을 AD 변환한다. 결과 전압은 CPU(90)에 의해 판독된다. 스위치(SW2)는 도 2에 도시되는 바와 같이 기입 동작시 기록 신호 파형의 소거 기간 동안에 ON 된다. 그 결과, 전류 증폭기(24)에 의해 증폭된 소거 전류(IP)는 가산기(28) 및 가산기(27)를 통해 LD를 흐른다.

판독 DAC(16)는 CPU(90)에 의해 설정된 판독 기준 데이터(DRref)를 DA 변환하여 판독 기준 전류(IRref)를 출력한다. 판독 기준 전류(IRref)는 목표 판독 전력을 나타낸다. 저역 통과 필터(14)는 프로트 모니터(FM)의 출력 전류(Ifm)에 의해 발생된 전압을 필터링한다. 샘플 홀드 회로(15)는 도 2에서의 판독 전력 발생시의 시각(tr)과 같은 타이밍으로 LFP(14)의 출력값을 샘플링하여 판독 샘플 전압(VRsh)을 판독 APC(21)에 출력한다. 판독 샘플 전압(VRsh)은 판독 동작시 발광 전력을 나타낸다.

판독 APC(21)는 판독 기준 전류(IRref)를 판독 기준 전압(VRref)으로 변환하여, 이 전압과 판독 샘플 전압(VRsh)을 비교한다. 판독 APC(21)는 판독 기준 전압(VRref)과 판독 샘플 전압(VRsh)이 서로 같도록 APC 제어된 판독 전류(IRa)를 출력한다. 예컨대, 판독 샘플 전압(VRsh)이 판독 기준 전압(VRref)보다 낮은 경우, 판독 전류(IRa)는 증가된다. 반대로, 판독 샘플 전압(VRsh)이 판독 기준 전 압(VRref)보다 큰 경우, 판독 전류(IRa)는 감소된다.

전류 증폭기(25)는 판독 전류(IRa)를 증폭하여, 판독 전류(IR)를 출력한다. 전류 증폭기(25)의 입력 전압은 소거 전류(IEa)의 크기를 나타낸다. 스위치(SW3)는 도 2에 도시되는 바와 같이 판독 동작시 ON 된다. 그 결과, 전류 증폭기(25)에 의해 증폭된 판독 전류(IR)는 가산기(29) 및 가산기(28, 27)를 통해 LD를 흐른다.

저역 통과 필터(14) 및 샘플 홀드 회로(15)는 도 5에 도시한 바와 같이 기입 동작시 평균 전력(P_AVG)에 대응하는 평균값(VAsh)를 출력한다. 평균값(VAsh)은 스위치(SW5)를 통해 ADC(18)에 입력되어, 평균값은 AD 변환된다. 결과 신호는 CPU(90)에 의해 판독된다. 스위치(SW3)는 기입 동작시 OFF로 남아있다.

하부 DAC(17)는 CPU(90)에 의해 설정된 하부 기준 데이터(DBref)를 DA 변환하여, 하부 기준 전류(IBref)를 출력한다. 이 하부 기준 전류(IBref)는 목표 하부 전력에 대응한다. 전류 증폭기(26)는 하부 기준 전류(IBref)를 증폭하여, 하부 전류(IB)를 출력한다. 스위치(SW4)는 도 2에 도시한 바와 같이 기록 동작시 기록 신호 파형의 하부 레벨시 ON 된다. 그 결과, 전류 증폭기(26)에 의해 증폭된 하부 전류(IB)는 가산기(29, 28, 27)를 통해 LD를 흐른다.

다음에, I-L 특성을 측정하는 구체적인 방법이 기술된다.

도 4는 LD의 발광 전력 제어에 사용되는 발광 전력과 LD 구동 전류 간의 관계를 나타낸다. 광 디스크의 기록층에 형성된 기록 마크의 품질(또는 재생 신호 품질)은 LD의 피크 전력의 정밀도에 크게 의존한다. 따라서 피크 전력이 목표값에 일 치하도록 정확하게 제어해야 한다.

종래는, 피크 전력을 발생시키기 위해서 피크 전류의 크기를 변화시키는 동안 LD의 발광 전력을 프론트 모니터와 같은 수광 소자를 가지고 측정하여, 목표 전력을 발생하기 위한 피크 전류이 판정되어 왔다. 이 때, 발광 전력이 측정될 때, 피크 전력 발생시 수광 소자의 출력 전류 또는 출력 전압은 피크 홀드 회로에서 홀드된다. 홀드된 값을 AD 변환한다. 결과 신호는 CPU에 의해 판독된다. 광 디스크 상에 기록된 데이터가 고 밀도화 되고 판독시의 디스크 회전수가 증가함에 따라, 더 빠른 응답, 더 높은 정밀도 피크 홀드 회로가 요구된다. 이런 피크 홀드 회로의 사용은 광 디스크 장치의 제조 비용을 증가시키는 결과를 가져온다. 이상의 것은 하부 전력에 대해서도 유효하다.

이러한 문제를 극복하기 위해, LD의 전류-대-발광-전력 특성을 본 발명의 일 실시예에서 추정하고, 이 전류-대-발광-전력 특성을 기초로 하여, 예컨대 최적 피크 전류(또는 피크 기준 데이터(DPref))를 판정한다.

도 4에서, 예컨대 피크 전류 구동시의 피크 전력(도 4의 B점), 소거 전류 구동시의 소거 전력(도 4의 A점)의 두 점을 잇는 직선을 아는 경우, LD의 전류-대-발광-전력-특성을 추정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 기입 동작시 파라미터로서 평균 전력 측정값과 소거 전력 측정값을 이용하여, LD의 전류-대-발광-전력-특성을 추정한다. 이하에 기술되는 도 2 및 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 전력 및 소거 전력의 측정은 고속 응답 샘플 홀드 회로나 프론트 모니터를 필요로 하지 않는다.

우선, 소거 APC(19)는 샘플 전력이 목표 소거 전력과 동일하도록, 샘플 홀드 회로(12)에 의해 스페이스 구간(space interval)에서 샘플링된 전력의 피드백 제어를 행하여, 소거 전력이 제어된다. 이와 같이, 목표 소거 전력으로 발광하고 있는 LD의 전류값이 AD 변환기(18)을 통해 얻어진다.

피크 전력은, 평균 발광 전력, 소거 전력, 및 펄스 파형으로부터 발견된 I-L 특성으로부터 거의 고유하게 판정될 수 있다. 평균 전력이 소거 전력에 근접하는 경우, 다중 펄스, 평균 전력 또는 소거 전력의 파형은 일시적을 변경되고 I-L 특성이 추정된다. 도 5는 평균 전력의 개념도이다. 저역 통과 필터(14)에 의해 프론트 모니터(FM)의 출력으로부터 고주파수 성분이 제거되고 결과 신호는 샘플 홀드 회로(15)에 의해 샘플링된다. 평균 전력은 샘플된 신호로부터 AD 변환기(18)를 통해 얻어진다.

이하에 구체적인 계산예를 진술한다.

전력이 P이고 전류가 I인 경우, LD의 I-L 특성은 수학식 1로서 표현된다.

[수학식 1]

평균 전력 측정값 P_AVG, 소거 전력 측정값 P_E, 피크 펄스, 소거 펄스, 하부 펄스의 각각의 듀티비(d_P, d_E, d_B)를 이용하여(d_P+ d_E+ d_B= 1), 각각의 전류값 I_P, I_E, I_B를 이용하여, 계수 α, β는 수학식 2와 수학식 3에 의해 표현될 수 있다.

[수학식 2]

[수학식 3]

여기서, 듀티비(d_P, d_E, d_B | d_P+ d_E+ d_B= 1)는 파형에 의해 결정되는 상수이다. 도 6은 단일 펄스의 파형을 나타낸다. 도 7은 다중 펄스의 파형을 나타낸다.

도 6에 도시한 바와 같이, NT 스페이스/NT 마크 연속 패턴의 경우, 데이터 기간이 A이고 하나의 데이터 기간에서의 소거 폭은 K이며, 피크 펄스 폭은 M, 하부 폭은 L이고(여기서, NT의 N은 예컨대 2로부터 13까지의 정수, T는 기준 클록 기간이다), 듀티비는 하기의 수학식들에 의해 표현될 수 있다.

[수학식 4]

[수학식 5]

[수학식 6]

기입 스트래티지(Write Strategy)에서 Tsfp, Telp를 이용하여 표현하면, 하기식이 얻어진다. 기입 스트래티지는 레이저 변조 방식 또는 광 디스크 상에 마크 기록시 기록 파형이다. 3T 또는 4T 와 같은 기록 마크의 각각의 길이에 대해 기입 표준 등에 규정되어 있다. 예를 들어, 데이터 신호(DATA)가 하이(H) 레벨인 경우, Tsfp는 기록 펄스 신호(Write Pulse)의 수직상승으로부터 기준 클록 신호(CLOCK)의 최초의 수직상승까지의 시간이다.

[수학식 7]

[수학식 8]

[수학식 9]

도 7에 도시된 바와 같이, 2T 다중 펄스 NT 스페이스/NT 마크 연속 패턴의 경우, 데이터 기간이 A이고 하나의 데이터 기간에서의 피크 펄스 폭이 B, C, D이 며, 소거 폭은 E이고, 하부 폭은 H인 경우, 듀티비는 하기식에 의해 표현된다.

[수학식 10]

[수학식 11]

[수학식 12]

기입 스트래티지에서 Tsfp, Telp, Tefp, Tsmp, Temp, Ts1p 및 Tlc를 이용하여 표현하면, 하기식을 얻을 수 있다.

N=2 일 때,

[수학식 13]

[수학식 14]

[수학식 15]

n≥3 일 때

[수학식 16]

[수학식 17]

[수학식 18]

실제의 데이터에서는, 각 마크 길이와 각 스페이스 길이가 균등하게 나타난다. 최단 마크 길이가 Tmin[t] 이고, 최장 마크 길이가 Tmax[T] 인 경우,

[수학식 19]

[수학식 20]

[수학식 21]

로 한다.

이 때, α 및 β는 수학식 2와 수학식 3의 d_P, d_E, d_B 에 상기 d_P', d_E', d_B'를 대신하여 이용한다. 기록될 사용자 데이터에서 각 마크 길이와 각 스페이스 길이의 출현 빈도를 알고 있는 경우, 평균 듀티비의 계산시에 가중치(weighting)를 부가할 수 있다.

목표 피크 전력 P_P와 하부 전력 P_B에 대응하는 피크 전류 Ip와 하부 전류I_B는 수학식 1을 이용하여 다음과 같이 구해진다.

[수학식 22]

[수학식 23]

이상의 추정 처리를 일정 빈도로 반복하는 것은 항상 최신의 I-L 특성을 얻 고, 사용자 데이터를 광 디스크 상에 기록하는 중에라도 전력 레벨을 조정할 수 있도록 한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, LD의 I-L 특성이 고온 및 고출력에서 비선형인 것으로 알려져 있다. 이 고온 및 고출력에서, I-L 특성의 비선형성은 이하에 기술에 의해 보상될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류-대-발광-전력 비선형 특성을 보상하는 방법을 설명하기 위한 도이다. 상태 1은 전회의 샘플링에서의 I-L특성을 나타내고, 상태 2는 현재 샘플링에서의 I-L특성을 나타내며, 상태 2'는 일직선으로부터 이탈(deviation) 없는 I-L 특성을 나타낸다.

피크 전류 및 하부 전류 계산에 사용되는 계수를 α', β'로 하고, 현재 샘플링 간격의 계수를 α, β로 하면, 직선 영역에서의 I-L 특성은 하기의 수학식으로 표현된다.

[수학식 24]

[수학식 25]

α 및 β는 현재 상태를 나타내므로, 하기의 수학식을 적용할 수 있다.

[수학식 26]

여기에서, 온도가 변화하는 경우에도 α는 거의 변경되지 않으므로, α는 하기식과 같이 근사될 수 있다.

[수학식 27]

따라서, β는 하기 수학식을 이용하여 구한다

[수학식 28]

또한, 피크 전력에서 직선으로부터의 편차량 ΔP_P를 판정한다.

전회의 샘플링 간격에서의 피크 전류가 I_P'이고, 하부 전류가 I_B'인 경우, ΔP_P를 고려하여, 피크 전력 P_P 및 하부 전력 P_B는 하기의 수학식에 의해 표현된다.

[수학식 29]

[수학식 30]

듀티비 d_P, d_E, d_S를 사용하여, AD 변환기로부터 취득되는 평균 전력 P_AVG는 하기의 수학식에 의해 표현된다.

[수학식 31]

이 수학식 31에 수학식29, 수학식 30을 대입하여,

[수학식 32]

이와 같이, 직선으로부터 ΔP_P가 판정된다.

마지막으로, 본 샘플링 구간에서 사용되는 피크 전류 I_P 및 하부 전류 I_B를 계산한다.

기록에 필요한 피크 전력을 P_Pref, 하부 전력을 P_Bref 라고 하면, 피크 전류 I_P 및 하부 전류 I_B를 하기와 같이 판정할 수 있다.

[수학식 33]

[수학식 34]

I-L 특성이 비선형인 경우에도, 상기의 방법을 사용하여 비선형성에 대한 보 상을 할 수 있다.

다음, 본 발명의 일 실시예에 따라 기록 전력 제어 동작은 상세히 설명될 것이다. 도 10은 레이저 발광 전력 제어시 LD 구동 전류값 설정 처리를 설명하기 위한 흐름도이다. 각 블럭은 CPU(90)의 제어하에서 실행된다.

우선 CPU(90)는 각 DAC 11,13,17에서, 미리 결정되는 초기 전력(도 3에서, 피크 기준 데이터 DPref, 소거 기준 데이터 DEref, 하부 기준 데이터 DBref의 각 초기값), 또는 전회 기동시의 전력을 설정한다(001).

현재의 기입 스트래티지로부터, 하부 전력, 소거 전력, 및 피크 전력의 각각의 펄스 듀티비는 수학식 13 내지 수학식 21을 이용하여 산출된다(002). 기록 개시 트리거(지시)는 대기된다(003). 기록이 시작되면, 소거 전력(도 3에서, 샘플 홀드 회로(12)의 출력 전압 VEsh) 및 소거 전류(소거 APC(19) 출력 단자 전압)는 AD 변환기(18)를 통해서 디지털 신호로서 받아들여진다(004). 여기서는, 이동 평균을 취하는 등의 평활화 처리(smoothing process)를 행할 수도 있다. 이동 평균은 루프 과정을 통해 반복적으로 현재 소거 전력 및 소거 전류의 평균을 측정하여, 최근의 소거 전력 및 소거 전류의 평균을 내서 얻을 수 있다. 이 때, 소거 APC(19)는 소거 전력이 목표값을 유지하도록 제어를 행한다.

기록시 샘플 홀드 회로(15)의 출력 전압(도 3에서 VAsh)은 ADC(18)로부터 평균 전력(P_AVG)으로서 얻어진다. 평균 전력(P_AVG)은 블럭(004)에서 얻어진 소거 전력과 비교된다. 평균 전력과 소거 전력 간의 차이가 특정값 이하인 경우(또는 평균 전력 이 소거 전력에 근사한 경우)(006의 Yes), 시간 방향 또는 진폭 방향으로 일시적으로 파형을 변경, 즉 스트래티지를 변경한다(012). 여기서, 차의 특정값은 피크 전력과 하부 전력 간의 차이의 수 %(예컨대 2%)이다. 여기서, 평균 전력과 소거 전력 간의 차이가 특정값 이하가 되는 경우는 실제로 드물다.

변경된 스트래티지로부터, 하부 전력, 소거 전력, 및 피크 전력의 각각의 펄스 듀티비를 수학식 13 내지 수학식 21을 이용하여 다시 계산한다(002). 이후, 소거 전력이 평균 전력과 거의 같은지를 판정한다(004∼006). 이상의 처리는 소거 전력과 평균 전력의 차이가 특정값을 초과할 때까지 반복된다.

블럭 004와 블럭 005에서 취득한 소거 전력, 소거 전류 및 평균 전력, 블럭 001에서 설정한 피크 전류 및 하부 전류, 및 블럭 002에서 계산된 각 펄스 듀티비는 수학식 2와 수학식 3에 대입되어서, 레이저 다이오드의 전류-대-출력 특성(α 및β)을 추정한다. 피크 전류 및 하부 전류로서, 도 3의 IPref 및 IBref는 ADC(18)를 통해 얻을 수도 있다. 이들 값이 블럭 001에서 설정된 값과 실질적으로 동일하므로, 블럭 001에서 설정된 값이 사용된다.

추정된 전류-대-출력 특성으로부터, 소망하는 피크 전력 및 하부 전력으로 LD를 발광시키기 위해서 피크 전류 값과 하부 전류 값은 수학식 22와 수학식 23을 이용하여 계산할 수 있다(007)이후, 계산된 전류 값은 전류 명령 값(도 3에서, 피크 전류 데이터 DPref 및 하부 기준 데이터 DBref)으로서 피크 DAC(11)와 하부 DAC(17)에서 설정된다(009). 이후, 제어는 블럭 004로 돌아가고, 루프 처리는 주기적으로 수행되어, 발광 전력을 제어할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기록 전력 제어 동작이 설명될 것이다. 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 발광 전력 제어시 LD 구동 전류값 설정 처리를 설명하는 흐름도이다. 각 스텝은 CPU(90)의 제어하에서 실행된다.

예컨대 적색 LD의 I-L 특성이 전술된 바와 같이 고온 및 고출력에서 비선형인 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 제어를 행하여 선형성을 보상할 수 있다. 초기 설정(l01)부터 평균 전력의 취득(l04)까지의 처리는 상기 처리(001∼004)와 동일하다.

블럭(105)에서, 주위 온도는 소거 전력 설정값 (도 3에서, 소거 기준 값 DEref) 및 소거 전류(도 3에서 전류 IEa)로부터 추정된다. 광이 고 발광 전력으로 방출되어 주위 온도가 높아지면, LD의 발광 효율은 저하된다. 따라서, 고온이라도 정상 온도와 동일한 전력으로 발광하기 위해서는, 전류값이 증가해야 한다. 소거 APC(19)는 이 제어를 행한다. 이 때의 전류 증가를 기초로 하여 주위 온도가 추정된다. 또한, 블럭(105)의 주위 온도의 추정은 제2 실시예에서의 보상을 시작하는 타이밍을 판정하고, 따라서 항상 보상을 포함한 제어를 행할 필요는 없다(107 내지 109).

블럭(106)에서, 주위 온도가 T1℃(DVD에 대한 LD의 경우, 약 50℃)보다 더 높은지를 판정한다. 주위 온도가 T1℃ 보다 높은 경우(Yes의 경우), 직선 영역에서의 I-L 특성(α, β)을 수학식 27과 수학식 28을 이용하여 계산한다(107). 블럭 108에서, 피크 전력에서 직선으로부터 편자의 양 ΔP_P은 수학식 32를 이용하여 얻는 다. 마지막으로, 블럭 109에서, 본 샘플링 구간에서 사용하는 피크 전류 및 하부 전류는 수학식 33과 수학식 34를 이용하여 계산되고, 피크 DAC(11)가 하부 DAC(17)에 각각 설정된다.

블럭(106)에서, 주위 온도가 T1℃ 이하이면(No의 경우), I-L 특성(α, β)을 도 10의 전술한 흐름도에서의 블럭 007과 블럭 010의 방법에 의해 계산된다. 이후, 결과 값이 피크 DAC(11)가 하부 DAC(17)에 각각 설정된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 온도 변화에 따라 LD의 특성이 변동되는 경우에도, 비싼 고속 응답/고정밀도 피크 홀드 회로 또는 광대역 모니터를 사용하지 않고, 항상 요구되는 전력으로 LD를 발광시키는 제어를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 온도 변화에 따르는 LD의 특성이 변동하는 경우에도, 비싼 고속 응답/고정밀도 피크 홀드 회로 또는 광대역 모니터를 사용하지 않고, 항상 요구되는 전력으로 LD를 발광시키는 제어를 제공하는 것이 가능하다.

Claims (11)

1. 레이저 발광 소자와,

   상기 레이저 발광 소자의 발광 전력을 검출하는 검출 유닛과,

   상기 레이저 발광 소자가 기록 펄스로 구동되고 마크가 광 디스크 상의 트랙에 형성되는 기록 동작시, 상기 검출 유닛에 의해 검출된 발광 전력의 평균값을 측정하는 평균 전력 측정 유닛과,

   상기 기록 동작시, 피드백 제어에 의해 목표값에 일치하도록 제어된 소거 전력을 측정하는 소거 전력 측정 유닛과,

   상기 레이저 발광 소자가 상기 소거 전력으로 발광하는 동안, 상기 레이저 발광 소자를 구동하고 있는 소거 전류를 측정하는 소거 전류 측정 유닛과,

   상기 평균 전력, 상기 소거 전력, 상기 소거 전류, 및 상기 기록 펄스의 파형을 기초로 하여, 상기 레이저 발광 소자의 전류-대-발광-전력-특성을 추정하는 추정 유닛과,

   상기 전류-대-발광-전력-특성을 기초로 하여, 상기 기록 동작시 상기 레이저발광 소자의 피크 전력을 제어하는 제어 유닛

   을 포함하는 광 디스크 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 추정 유닛은 직선이 될 상기 전류-대-발광-전력-특성을 추정하고, 상기 전류-대-발광-전력-특성으로부터 계산된 기록 동작시 목표 피크 전력으로부터 실제 생성되는 피크 전력과의 편차량을 더 추정하고,

   상기 제어 유닛은 상기 편차량을 기초로 하여 상기 실제 생성되는 피크 전력을 보정하는 것인 광 디스크 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평균 전력과 상기 소거 전력 간의 차이가 특정값 이하인 경우, 상기 기록 펄스 파형의 기입 스트래티지(write strategy)를 변경하는 유닛을 더 포함하는 광 디스크 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 전류-대-발광-전력 특성을 기초로 하여 상기 기록 동작시 상기 레이저 발광 소자의 하부 전력(bottom power)을 제어하는 것인 광 디스크 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 전류-대-발광-전력 특성을 기초로 하여 상기 기록 동작시 상기 레이저 발광 소자의 하부 전력(bottom power)을 제어하는 것인 광 디스크 장치.
6. 레이저 발광 소자의 발광 전력을 검출하고, 상기 레이저 발광 소자가 기록 펄스로 구동되고 마크가 광 디스크의 트랙 상에 형성되는 기록 동작시, 상기 검출된 발광 전력의 평균값을 측정하는 단계와,

   상기 기록 동작시, 피드백 제어에 의해 목표값에 일치하도록 제어된 소거 전력을 측정하는 단계와,

   상기 레이저 발광 소자가 상기 소거 전력으로 발광하는 동안, 상기 레이저 발광 소자를 구동시키는 소거 전류를 측정하는 단계와,

   상기 평균 전력, 상기 소거 전력, 상기 소거 전류, 및 상기 기록 펄스의 파형을 기초로 하여, 상기 레이저 발광 소자의 전류-대-발광-전력-특성을 추정하는 단계와,

   상기 전류-대-발광-전력-특성을 기초로 하여, 상기 기록 동작시 상기 레이저발광 소자의 피크 전력을 제어하는 단계

   를 포함하는 기록 전력 제어 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 전류-대-발광-전력-특성을 추정하는 단계는, 직선이 될 상기 전류-대-발광-전력-특성을 추정하고 상기 전류-대-발광-전력-특성으로부터 계산된 기록 동작 시의 목표 피크 전력으로부터 실제 생성되는 피크 전력과의 편차량 ΔP_P을 더 추정하는 단계를 포함하고,

   상기 피크 전력을 제어하는 단계는 상기 편차량 ΔP_P을 기초로 하여 상기 실제 생성되는 피크 전력을 보정하는 단계를 포함하는 것인 기록 전력 제어 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 평균 전력과 상기 소거 전력 간의 차이가 특정값 이하 인 경우, 상기 기록 펄스 파형의 기입 스트래티지를 변경하는 단계를 더 포함하는 기록 전력 제어 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 평균 전력과 상기 소거 전력 간의 차이가 특정값 이하인 경우, 상기 기록 펄스 파형의 기입 스트래티지를 변경하는 단계를 더 포함하는 기록 전력 제어 방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 피크 전력을 제어하는 단계는 상기 전류-대-발광-전력 특성을 기초로 하여 기록 동작시 상기 레이저 발광 소자의 상기 하부 전력을 제어하는 단계를 포함하는 것인 기록 전력 제어 방법.
11. 제7항에 있어서, 상기 피크 전력을 제어하는 단계는 상기 전류-대-발광-전력 특성을 기초로 하여 기록 동작시 상기 레이저 발광 소자의 상기 하부 전력을 제어하는 단계를 포함하는 것인 기록 전력 제어 방법.

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