KR101056790B1 - 광디스크장치 및 광수신기집적회로 - Google Patents

광디스크장치 및 광수신기집적회로 Download PDF

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Abstract

광디스장치를 포함하는 광수신기집적회로의 제1광수신기회로는 멀티모드에서 발진된 레이저빔의 광량을 나타내는 제1전압신호를 생성한다. 제2광수신기회로는 광디스크로부터 광피드백의 광량을 나타내는 제2전압신호를 생성한다. 이진회로는 제1전압신호의 소정 주파수에 대응하는 대역성분을 추출하고 이 대역성분을 이진화하며 이에 의해 디지털신호를 얻는다. 지연소자는 제1 및 제2전압신호 사이의 위상차에 대응하는 시간만큼 디지털신호의 위상을 지연하고 타이밍신호로서 지연된 신호의 위상을 출력한다. 샘플홀드회로(S/H)는 타이밍신호와 동기하여 제2전압신호를 샘플링하고 유지한다. 또한, LPF는 S/H의 출력신호로부터 주파수에 대응하는 대역성분을 제거한다.
Figure R1020090051410
고주파중첩성분, 피크, 광량, 위상차, 노이즈성분

Description

광디스크장치 및 광수신기집적회로{Optical disk device and optical receiver IC}
본 발명은 광디스크장치 및 광수신기집적회로에 관한 것이고, 특히, CD(compact disk), DVD(digital versatile disk) 및 BD(blu-ray disk)와 같은 광디스크로부터 정보를 재생하는 장치 및 집적회로에 관한 것이다.
최근, CD, DVD, BD 등을 재생하는 광디스크장치가 가속화되고 있다. 이에 따라, 장치에 사용되는 광수신기집적회로의 동작주파수대역이 대역폭을 증가하고 있다. 이러한 광디스크장치에 있어서, 이하에 설명된 방법(이하, 고주파중첩방법이라 함)이 널리 사용된다. 고주파중첩방법에 있어서, 대략 350 내지 450㎒의 고주파신호가 중첩되는 구동전류가 재생시 광디스크에서 반사된 레이저빔(이하 광피드백이라 함)에 의한 노이즈의 영향을 억제하기 위해 레이저광원에 공급된다. 따라서, 레이저광원은 멀티모드에서 발진한다.
그러나, 가속화는 광수신기집적회로의 동작주파수대역이 고주파수신호의 주파수대역에 가까워지게 하고 이에 의해 고주파신호 자체가 노이즈원이 된다. 예를 들어, 스핀들속도에 대해 상한인 12x 속도 이상에서 BD를 재생하는 것이 기대된다. 그러나, 12x 속도에서 재생된 신호의 주파수는 198㎒이고, 200 내지 400㎒ 대역이 재생신호를 탐지하기 위해 사용된 광수신기집적회로의 동작주파수로 요구된다. 이런 문제점을 방지하기 위해, 고주파신호의 주파수가 증가될 수 있다. 그러나 이러한 동작은 전력소비, EMI(electro magnetic interference)를 증가시키고 EMI를 억제하기 위한 추가적인 구성요소로 인해 회로크기가 증가하기 때문에 바람직하지 않다.
일본의 미심사청구된 특허출원 제2007-73147호(Kikukawa 등)는 상기 문제점을 처리할 수 있는 광디스크장치를 개시한다. 도 3은 이 광디스크장치의 구성을 보여준다. 도 3에 보이는 광디스크장치(1a)에 있어서, 레이저드라이버(202)는 HF발진기(201)로부터 고주파신호를 수신하고, 고주파신호가 중첩되는 구동전류 Id를 생성하여, 구동전류 Id를 반도체레이저소자(203)에 공급한다. 따라서, 레이저빔 L1은 멀티모드에서 반도체레이저소자(203)로부터 발진된다(즉, 레이저빔 L1은 펄스방출로 존재한다).
레이저빔 L1은 콜리메이터렌즈(204)에 의해 평행빔으로 변환되고 편광빔스프리터(205) 및 1/4파장판(206)을 통과한다. 다음, 레이저빔 L1은 대물렌즈(207)에 의해 광디스크(2)의 레코딩막표면에 대해 모여진다. 광디스크(2)로부터의 광피드백 L2은 집광렌즈(208)에 의해 포토다이오드(209)에 모이고 전류로 변환된다. 이 전류는 전류전압변환증폭기(210)에 의해 전압신호(펄스신호, 301)로 변환된다.
다음, 피크홀드회로(P/H, 211)가 가변지연라인(212)으로부터 제어신호에 동기해 펄스방출의 피크에서 전압신호(301)를 유지한다(제어신호는 광피드백 L2으로 부터 위상차가 조정된 HF발진기(210)로부터의 고주파신호이다). LPF(low pass filter, 213)는 P/H(211)의 출력신호(302)(이하, 때때로 피크홀드신호라 함)로부터 고주파신호의 주파수에 대응하는 대역성분(이하 때때로 고주파중첩성분이라 함)을 제거하고, 일시적으로 연속적인 재생신호(303)를 얻는다.
상술한 바와 같이, 광디스크장치(1a)는 고주파중첩성분을 제거할 수 있다.
그러나, 발명자는 Kikukawa 등에 의해 개시된 기술에서, 이 장치가 고주파신호와 비동기적이고, 고주파중첩 등의 경우 전자기유도에 의해 야기된 노이즈성분의 피크를 유지하여 광디스크로부터의 재생신호의 품질을 열화시킨다는 문제점을 발견했다.
특히, 도 4에 보이는 바와 같이, 노이즈성분으로 인한 피크 NI 내지 N4가 전압신호(301)에 포함되는 경우, P/H(211)로부터 출력된 피크홀드신호는 실제로 유지되어야 하는 전압신호(301)의 피크가 아니라 피크 N1 내지 N4를 유지한다. 따라서, 도 4에서 보이는 바와 같이, 피크홀드신호로부터 고주파중첩성분을 제거하는 것에 의해 LPF(213)가 얻는 재생신호(303)에 파형왜곡 S1 내지 S4가 생성된다.
본 발명의 실시예에 대한 예시적인 면은 멀티모드에서 발진하는 레이저광원, 레이저광원으로부터 발진된 레이저빔을 수신하고 레이저빔의 광량을 나타내는 제1전자신호를 생성하는 제1광수신기회로, 광디스크로부터 레이저빔을 투사하는 광학 시스템, 광디스크로부터 광피드백을 수신하고 광피드백의 광량을 나타내는 제2전자신호를 생성하는 제2광수신기회로, 제1전자신호의 소정 주파수에 대응하는 대역성분을 추출하고 이 대역성분을 이진화하는 이진회로, 제1전자신호와 제2전자신호 사이의 위상차에 대응하는 시간만큼 이진화된 신호의 위상을 지연시키는 지연회로, 및 위상이 지연된 신호와 동기하여 제2전자신호를 샘플링하고 유지하는 샘플홀드회로를 구비하는 광디스크장치이다.
본 발명의 실시예의 다른 예시적인 면은 멀티모드에서 발진된 레이저빔을 수신하고 레이저빔의 광량을 나타내는 제1전자신호를 생성하는 제1광수신기회로, 레이저빔의 광디스크에 의해 광피드백을 수신하고 광피드백의 광량을 나타내는 제2전자신호를 생성하는 제2광수신기회로, 제1전자신호의 소정 주파수에 대응하는 대역성분을 추출하고 이 대역성분을 이진화하는 이진회로, 제1전자신호와 제2전자신호 사이의 위상차에 대응하는 시간만큼 이진화된 신호의 위상을 지연하는 지연회로, 및 위상이 지연된 신호에 동기하여 제2전자신호를 샘플링하고 유지하는 샘플홀드회로를 구비하는 광수신기집적회로이다.
즉, 본 발명에 있어서, 샘플링과 유지를 위한 타이밍(신호)은 멀티모드에서 발진된 레이저빔의 소정주파수에 대응하는 대역성분(예컨대, 고주파중첩성분)으로부터만 생성된다. 따라서, 광디스크로부터 광피드백의 피크는 노이즈성분의 영향에도 불구하고 정확히 유지될 수 있다. 따라서, 상술한 왜곡은 재생신호의 파형에서 생성되지 않는다.
또한, 상술한 타이밍은 레이저광원의 열이나 일시적인 변화로 야기된 레이저 빔의 방사타이밍의 변동에 상관없이 정확히 생성될 수 있다.
본 발명은 고주파신호와 비동기인 노이즈성분의 영향을 감소할 수 있고 이에 의해 Kikukawa 등에 의해 개시된 기술에 비해 재생신호의 품질을 크게 개선할 수 있게 한다.
상술한 및 다른 예시적인 면, 이점 및 특징이 첨부도면과 함께 실시예의 이하의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 광디스크장치 및 광수신기집적회로의 예시적인 실시예가 도 1 및 도 2를 참조로 설명될 것이다. 도면에 있어서, 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 지시되고 설명의 명확성을 위해 중복설명은 생략된다.
도 1에 보이는 바와 같이, 본 실시예에 따른 광디스크장치(1)는 대략 레이저광원(10), 광학시스템 및 광수신기집적회로(30)로 구성된다. 레이저광원(10)은 멀티모드에서 발진한다. 광학시스템은 하프미러(21), 콜리메이터렌즈(22), 및 이미지렌즈(23)를 구비한다. 또한, 광학시스템은 레이저광원(10)으로부터 발진되는 레이저빔 L1을 광디스크(2)로 투사한다. 광수신기집적회로(30)는 광디스크(2)로부터 하프미러(21) 및 광피드백 L2을 지난 레이저빔 L1에 기초해 재생신호(106)를 얻는다. 미도시되었지만 상술한 광학시스템은 또한 회절격자 및 1/4파장판과 같은 광학소자를 구비한다.
또한, 레이저광원(10)은 레이저빔 L1을 발진하는 반도체레이저소자(11) 및 구동전류 Id를 레이저소자(11)에 공급하는 구동회로(12)를 구비한다. 레이저소자(11)에 대해, 싱글모드에서 발진하는 레이저소자(이하 때때로 싱글모드레이저소자라 함)나 멀티모드에서 발진하는 자가발진형레이저소자(이하 때때로 멀티모드레이저소자라 함) 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 싱글모드레이저소자가 사용되는 경우, 구동회로(12)는 구동전류 Id에 고주파신호를 중첩한다. 다음의 설명은 싱글모드레이저소자를 주로 사용하는 경우를 가정한다.
본 실시예에 따른 광수신기집적회로(30)는 제1광수신기회로(31), 제2광수신기회로(32), 이진회로(33), 지연소자(34), 샘플홀드회로(S/H, 35) 및 LPF(36)를 구비한다. 제1광수신기회로(31)는 레이저빔 L1을 수신하고 레이저빔 L1의 광량을 지시하는 전압신호(펄스신호, 102)를 생성한다. 제2광수신기회로(32)는 광피드백 L2을 수신하고 광피드백 L2의 광량을 나타내는 전압신호(펄스신호, 101)를 생성한다. 이진회로(33)는 디지털신호(103)를 얻기 위해 전압신호(102)에서 고주파중첩성분을 추출하여 이진화한다. 지연소자(34)는 전압신호들(101, 102) 사이의 위상차와 동일한 시간까지 디지털신호(103)의 위상을 지연하고 타이밍신호(104)로서 지연신호를 출력한다. S/H(35)는 타이밍신호(104)에 동기해 전압신호(101)를 샘플링하고 유지한다. LPF(36)는 S/H(35)의 출력신호(105)(이하 때때로 샘플홀드신호라 함)로부터 고주파중첩성분을 제거하여 일시적으로 연속적인 재생신호(106)를 얻는다.
상술한 제1광수신기회로(31)는 단순히 레이저빔 L1의 광량에 대응하는 전류를 생성하는 포토다이오드와 포토다이오드로부터 출력된 전류를 예를 들어 전압신호(102)로 변환하는 전류전압변환회로를 사용하여 구성될 수 있다. 유사하게, 상술 한 제2광수신기회로(32)는 광피드백 L2의 광량에 대응하는 전류를 생성하는 포토다이오드와 포토다이오드로부터 출력전류를 전압신호(101)로 변환하는 전류전압변환회로를 사용하여 구성될 수 있다. 또한, 이진회로(33)는, 예를 들어, 고주파신호의 주파수 근처의 대역성분을 통과하는 밴드패스필터와 밴드패스필터로부터의 출력을 디지털화하는 제로크로싱비교기(zero-crossing comparator)를 사용하여 구성될 수 있다. 지연소자(34)에 의한 디지털신호(103)의 지연시간은 레이저빔 L1과 광피드백 L2 사이의 광경로차 및 회로들(31 내지 33)에서의 처리시간 등의 관점에서 구체화될 수 있다.
멀티모드레이저소자가 레이저광원(10)으로 사용되는 경우 이진회로(33)는 전압신호(102)의 소정의 주파수에 대응하는 대역성분을 추출하여 이진화한다. LPF(36)는 샘플홀드신호(105)로부터 이 대역성분을 제거한다.
다음으로, 본 실시예의 동작이 도 2를 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
먼저, 레이저광원(10)으로부터 발진된 레이저빔 L1이 하프미러(21)에 의해 반사되고 콜리메이터렌즈(22)에 의해 평행빔으로 변환된다. 다음, 레이저빔 L1은 이미지렌즈(23)에 의해 광디스크(2)에 레코딩막표면에 대해 집광된다. 광디스크(2)로부터의 레코딩정보를 포함하는 광피드백 L2은 이미지렌즈(23), 콜리메이터렌즈(22) 및 하프미러(21)를 순서대로 통과한다. 다음, 광피드백 L2은 제2광수신기회로(32)에 의해 수신된다. 도 2에 보이는 바와 같이, 제2광수신기회로(32)는 광피드백 L2을 전압신호(101)로 변환하여 S/H(35)로 공급한다. 도 4에 보이는 전압신호(310)와 같이, 고주파신호와 동기되고 고주파중첩시 전자기유도에 의해 야기된 노이즈성분으로 인해 전압신호(101)가 피크 N1 내지 N4를 포함한다고 생각된다.
한편, 하프미러(21)를 통과한 레이저빔 L1은 제1광수신기회로(31)에 의해 직접 수신된다. 도 2에 보이는 바와 같이, 제1광수신기회로(31)는 레이저빔 L1을 전압신호(102)로 변환하여 이진회로(33)로 공급한다. 도 2에 보이는 바와 같이, 전압신호(102)는 전압신호(101)와 동일한 사이클에 의해 변화하고 그의 위상은 시간 TP만큼 전압신호(101)의 위상에 대해 앞선다.
이진회로(33)는 전압신호(102)의 고주파중첩성분을 추출하여 이진화하고 이에 의해 전압신호(102)의 노이즈성분으로 인한 피크 이외의 피크에 대해서는 "1"로 나타내고 그 이외에는 "0"으로 나타내는 디지털신호(103)를 생성한다. 다음, 이진회로(33)는 디지털신호(103)를 지연소자(34)에 공급한다.
지연소자(34)는 시간 TP만큼 디지털신호(103)의 위상을 지연시키고 이에 의해 전압신호(101)의 피크 N1 내지 N4 이외의 피크에 대해서는 "1"을 나타내고 그 이외에는 "0"을 나타내는 타이밍신호(104)를 생성한다. 다음, 지연소자(34)는 타이밍신호(104)를 S/H(35)로 공급한다.
S/H(35)는 전압신호(101)의 피크 N1 내지 N4 이외의 피크를 타이밍신호(104)와 동기하여 유지하고 샘플홀드신호(105)로서 유지된 신호를 LPF(36)로 공급한다. 따라서, LPF(36)는 샘플홀드신호(105)로부터 고주파중첩성분을 제거함으로써, 도 4에 보이는 왜곡 S1 내지 S4를 포함하지 않는 재생신호(106)를 얻을 수 있다.
본 발명은 몇 개의 예시적인 실시예로 설명되었지만, 본 기술분야의 숙련자들은 본 발명이 첨부된 청구항의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경을 가해 실시될 수 있고 본 발명은 상술한 예에 제한되지 않는다는 것을 인식할 것이다.
또한, 청구항의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않는다.
또한, 출원인의 의도는 이후 보정이 이루어지더라도 모든 청구된 구성요소의 등가물을 포함한다는 것에 유념해야한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광디스크장치 및 광수신기집적회로의 구성예를 보여주는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광디스장치 및 광수신기집적회로의 동작을 보여주는 타이밍도이다.
도 3은 종래기술에 따른 광디스크장치의 구성예를 보여주는 블럭도이다.
도 4는 종래기술에 따른 광디스크장치의 문제를 설명하는 타이밍도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 광디스크장치 2 : 광디스크
10 : 레이저광원 11 : 반도체레이저소자
12 : 구동회로 21 : 하프미러
22 : 콜리메이터렌즈 23 : 이미지렌즈
30 : 광수신기IC 31, 32 : 제1, 2광수신기회로
33 : 이진회로 34 : 지연소자
101, 102 : 전압신호 103: 타이밍신호
35 : S/H 36 : LPF

Claims (8)

  1. 멀티모드에서 발진하는 레이저광원;
    레이저광원으로부터 발진된 레이저빔을 수신하고 레이저빔의 광량을 나타내는 제1전자신호를 생성하는 제1광수신기회로;
    레이저빔을 광디스크로 투사하는 광학시스템;
    광디스크로부터 광피드백을 수신하고 광피드백의 광량을 나타내는 제2전자신호를 생성하는 제2광수신기회로;
    제1전자신호의 소정 주파수에 대응하는 대역성분을 추출하고 이 대역성분을 이진화하는 이진회로;
    제1전자신호와 제2전자신호 사이의 위상차에 대응하는 시간만큼 이진화된 신호의 위상을 지연하는 지연회로; 및
    위상지연신호와 동기하여 제2전자신호를 샘플링하고 유지하는 샘플홀드회로를 포함하는 광디스크장치.
  2. 제1항에 있어서, 샘플링되고 유지된 신호로부터 주파수에 대응하는 대역성분을 제거하는 대역제한회로를 더 포함하는 광디스크장치.
  3. 제1항에 있어서, 레이저광원은,
    싱글모드에서 발진하는 레이저소자; 및
    고주파신호와 중첩되는 구동전류를 레이저소자에 공급하는 구동회로를 구비하는 광디스크장치.
  4. 제1항에 있어서, 레이저광원은 멀티모드에서 발진하는 자가발진형 레이저소자인 광디스크장치.
  5. 제1항에 있어서, 제1광수신기회로와 제2광수신기회로는 각각 광량에 따라 전류를 생성하는 소자 및 전류를 전압신호로 변환하는 변환회로를 구비하는 광디스크장치.
  6. 멀티모드에서 발진된 레이저빔을 수신하고 레이저빔의 광량을 나타내는 제1전자신호를 생성하는 제1광수신기회로;
    레이저빔의 광디스크에 의해 광피드백을 수신하고 광피드백의 광량을 나타내는 제2전자신호를 생성하는 제2광수신기회로;
    제1전자신호의 소정 주파수에 대응하는 대역성분을 추출하고 이 대역성분을 이진화하는 이진회로;
    제1전자신호와 제2전자신호 사이의 위상차에 대응하는 시간만큼 이진화된 신호의 위상을 지연하는 지연회로; 및
    위상지연신호와 동기하여 제2전자신호를 샘플링하고 유지하는 샘플홀드회로를 포함하는 광수신기집적회로.
  7. 제6항에 있어서, 샘플링되고 유지된 신호로부터 주파수에 대응하는 대역성분을 제거하는 대역제한회로를 더 포함하는 광수신기집적회로.
  8. 제6항에 있어서, 제1광수신기회로 및 제2광수신기회로는 각각 광량에 따른 전류를 생성하는 소자 및 전류를 전압신호로 변환하는 변환회로를 구비하는 광수신기집적회로.
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