KR20010080355A - 트랙킹 오차 검출 장치 - Google Patents

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KR20010080355A
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Abstract

본 발명에 따른 트랙킹 오차 검출 장치(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 포토 검출기(2)에 의해서 얻어진 광 전류를 전류 전압 변환기(7a∼7d)에서 전압 신호로 변환하여, 가산기(8a),(8b)에서 전압 신호를 가산하여 2개의 신호 계열을 생성한다. 2개의 신호 계열은 각각 ADC(16a),(16b)에서 디지털화되어, 보간 필터(17a),(17b)에서 보간 처리가 실시되고, 제로 교차점 검출 회로(18a),(18b)에 의해서 제로 교차점이 검출된다. 2개의 신호 계열의 제로 교차점의 위상차를 위상차 검출 회로(19)로 검출하여, LPF(11)에 의해서 위상차에 대역 제한을 행하면, 트랙킹 오차 신호가 얻어지는 것이다.
이러한 구성의 트랙킹 오차 검출 장치에서는, 광 기록 재생 장치의 배속화 및 광 기록 매체의 고밀도화에 대응할 수 있는 트랙킹 오차 검출 장치를 소형화 및 저비용으로 제공하는 것이 가능해진다.

Description

트랙킹 오차 검출 장치{TRACKING ERROR DETECTION DEVICE}
CD(Compact Disc)나 DVD(Digital Video Disc)로 대표되는 것과 같은 요철의 피트에 정보가 기록되어 있는 광 디스크로부터 트랙킹 제어 신호를 얻는 방식으로서, 최근 위상차 법이라고 불리는 수법이 이용되고 있다.
위상차 법은 일본 특허 공개 평성 제 10-162381 호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 광 디스크의 정보 기록면에 조사된 광 스폿이 정보 피트 상을 통과할 때에, 광 스폿이 정보 피트의 중심에서 어긋나면, 포토 검출기 상의 정보 피트의 사상(寫像)(회절 패턴)이 변화된다는 것을 이용하여 트랙킹 오차 신호를 얻는 방법이다. 즉, 포토 검출기를 정보 피트의 사상의 트랙 길이 방향으로 분할하여 각각의 수광 광량에 따른 출력 신호 레벨을 보면, 그 변화의 방법은 광 스폿의 정보 피트 중심으로부터 어긋나는 방향과 양에 따라 다르기 때문에, 포토 검출기의 출력을 소정의 레벨로 2값화한 후에 그 2값화한 신호의 위상차를 보는 것에 따라, 광 스폿의어긋나는 방향과 양을 나타내는 트랙킹 오차 신호를 얻을 수 있다.
종래의 트랙킹 오차의 검출 방법에 대하여, 도 4 내지 도 14를 참조하면서 설명한다.
도 4는 종래의 광 디스크 재생 장치에 있어서의 광 픽업부(100)의 주요 구성을 나타내는 개략도이다.
도 4의 광 픽업부(100)에서는, 포커스 오차 신호의 검출에 비점수차법(非点收差法)을 사용한다.
반도체 레이저 등의 광원(1)으로부터 사출된 광속은 시준기 렌즈(3)에서 평행광으로 변환된 후, 하프 미러(6)를 지나서 대물 렌즈(4)에 의해 수속되어, 광 기록 매체(예컨대, 광 디스크)(5) 상의 정보 기록면(51) 상에 미소한 광 스폿으로서 조사된다. 광 스폿의 반사광은 대물 렌즈(4)를 지나서 하프 미러(6)에 의해 도면 우측의 방향으로 광로가 굽어지고, 비점수차법의 특징인 2개의 초점을 갖는 수속광으로 되도록, 볼록 렌즈(61) 및 원기둥 렌즈(62)를 지나서 포토 검출기(2)에 도달된다. 광 기록 매체(5) 상의 정보는 요철을 갖는 정보 피트열에 의해 기록되어 있다.
다음에, 광 스폿이 피트 상을 통과할 때에 발생하는 광의 회절 패턴을 이용하여, 정보 기록면 내에서의 피트열(트랙)에 대한 광 스폿의 수직 방향의 위치 어긋남을 나타내는 트랙킹 오차 신호를 얻는 방법에 대하여 설명한다.
광 스폿이 통과하는 정보 피트의 위치에 따라서, 광 스폿의 반사 광량의 강도 분포 패턴(far field pattern)은 변화된다.
도 5, 도 6 및 도 7은 광 스폿이 피트 상을 통과할 때의 반사 광량의 파 필드 패턴의 변화를 예시한 도aus이다. 각 도의 (a)는 광 스폿(12)과 정보 피트(13)의 위치 관계(정보 피트(13)의 중심은 점선으로 나타냄)를 도시하는 도면이고, 광 스폿(12)은 정보 피트(13) 상을 화살표의 방향으로 진행해 가는 것으로 한다. 각 도의 (b)는 포토 검출기(2) 상에 있어서의 반사 광량의 강도 분포 패턴(파 필드 패턴)의 추이를 나타내고, 각 도의 (b)에 나타낸 3개의 패턴은 광 스폿(12)이 (a)에 예시한 3개의 위치에 있을 때의 패턴을 각각 나타낸다. 각 도의 (c)는 포토 검출기(2)로부터 얻어지는 2개의 신호를 나타낸다. 또, 포토 검출기(2)는 종횡 2개로 배열된 수광 소자(2a∼2d)를 갖고, 각 도의 (c)에서 얻어지는 2개의 신호는 4개의 수광 소자(2a∼2d)에서 얻어지는 신호를, 대각 방향의 수광 소자마다에 각각 가산한 결과(즉, 2a+2d와 2b+2c), 얻어지는 신호이다.
예컨대, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 광 스폿(12)이 정보 피트(13)의 중심보다 진행 방향 좌측을 통과할 때는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 패턴은 시계 방향으로 회전하도록 변화되어, 도 5의 (c)와 같이 위상이 어긋난 2개의 신호가 얻어진다.
도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 광 스폿(12)이 정보 피트(13)의 중심, 즉 트랙의 중심을 통과할 때는, 도 6의 (b)와 같이, 패턴은 좌우 대칭으로 변화되어, 도 6의 (c)와 같이 위상이 맞은 2개의 신호가 얻어진다.
도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 광 스폿(12)이 정보 피트(13)의 중심보다 진행 방향 우측을 통과할 때는, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 패턴은 반시계방향으로 회전하도록 변화되어, 도 7의 (c)와 같이 위상이 어긋난 2개의 신호가 얻어진다.
이상 설명한 바와 같이, 파 필드 패턴의 추이는 광 스폿이 정보 피트의 중심에서 어긋나면 변화되는 것을 알 수 있다. 위상차 법은 이 파 필드 패턴의 변화를 이용하여 트랙킹 오차 신호를 검출하는 방법이다. 즉, 포토 검출기(2)로부터 얻어지는 2개의 가산 신호의 위상을 비교하여, 위상의 진행량 또는 지연량을 검출함으로써, 광 스폿(12)과 정보 피트(13)의 위치 어긋남을 인식하는 방법이다.
도 8 및 도 9를 이용하여, 종래의 트랙킹 오차 검출 장치에 대하여 설명한다. 도 8은 위상차를 검출하여 트랙킹 오차 신호를 검출하는 트랙킹 오차 검출 장치의 일례를 나타내는 블럭도이며, 도 9는 도 8 중의 (a) 내지 (h)로 나타내어진 신호의 파형을 나타내는 파형도이다. 또, 도 9는 시간의 경과에 따라 광 스폿(12)이 정보 피트(13) 상을 진행 방향 왼쪽으로부터 오른쪽으로 횡단하면서, 즉 도 5의 상태로부터 도 7의 상태로 변화하면서 광 스폿(12)이 정보 피트(13) 상을 통과하는 경우의 파형도이다.
포토 검출기(2)는 종횡 2개씩 배치된 수광 소자(2a),(2b),(2c),(2d)를 갖고, 각 소자에 입사하는 광 신호를 광 전류로서 검출한다. 검출된 광 전류는 각각 전류 전압 변환 회로(7a),(7b),(7c),(7d)에 의해 전압 신호로 변환된다.
다음에, 가산기(8)가 포토 검출기(2) 2조의 대각 방향의 소자로부터 얻어진 신호를 각 조마다 가산한다. 즉, 가산기(8a)가 전류 전압 변환 회로(7a),(7c)의 출력을 가산하고, 가산기(8b)가 전류 전압 변환 회로(7b),(7d)의 출력을 가산한다.2개의 가산 신호 (a), (b)는 각각 도 9의 (a), 도 9의 (b)에 나타내는 파형으로 된다.
가산 신호 (a), (b)를 각각 2값화 회로(9a),(9b)에 통과시켜, 2값화 신호 (c), (d)를 얻는다.
위상차 검출 회로(10)는 2값화 신호 (c), (d)의 상승 또는 하강의 위상차를 검출한다. 도 8에 예시한 회로 구성에서는, 하강의 위상차를 D형 플립플롭(D-FF)(101a),(101b)을 이용하여 검출한다. D-FF(101a),(101b)는 입력 단자 D, 클럭 입력 단자 T, 리셋 입력 단자 R, 출력 단자 Q 및 Q-를 갖고, 리셋 입력 단자 R의 입력이 논리 「L」레벨일 때는 무조건적으로 출력 단자 Q의 출력이 「L」레벨로 되고, 리셋 입력 단자 R의 입력이 논리 「H」레벨일 때, 클럭 입력 단자 T의 「H」→「L」로의 하강 시점에서, 입력 단자 D에 인가된 것과 같은 논리 레벨의 신호가 단자 Q로부터 출력된다. 즉, D-FF(101a),(101b)는 각각 2값화 신호 (c), (d)의 위상차를 검출하고, 시간차 펄스 (e), (f)를 얻는다. 시간차 펄스 (e)는 D-FF(101a)의 출력 단자 Q에서 출력되어, 시간차 펄스 (f)는 D-FF(101b)의 출력 단자 Q에서 출력된다.
시간차 펄스 (e), (f)는 차분 검출기(102)에서 펄스 폭 변조 신호 (g)로 변환되고, 또한 저역 필터(11)를 통하여 아날로그의 트랙킹 오차 신호 (h)로 된다.
도 10은 트랙킹 오차 신호를 복수의 트랙에 걸쳐 관측했을 때에 얻어지는 트랙킹 오차 신호 (h)의 파형을 나타낸다. 도 8에 나타내는 트랙킹 오차 검출 장치에 의해서 얻어지는 트랙킹 오차 신호 (h)는 특정한 트랙 1개의 근방에 주목하면,광 스폿이 트랙의 중앙에 있을 때에 제로 레벨로 되고, 그 다음에 좌우로 어긋나면 그 방향에 따른 극성을 가지는 거의 직선 형상의 신호로 된다. 트랙킹 오차 신호를 복수의 트랙에 걸쳐 관측하면, 각각의 트랙마다 상술한 직선 형상의 신호 파형이 나타나고, 또한 광 스폿이 트랙과 트랙 사이에 있는 경우에도 제로 레벨로 되기 때문에, 전체적으로는 도 10에 나타내는 바와 같이, 트랙마다 반복되는 톱니 형상의 파형으로 된다.
도 10과 같은 극성에 의해 트랙마다 반복하여 톱니 형상 파형으로서 나타나는 트랙킹 오차 신호를 이용하여 트랙킹 서보 제어를 하기 위해서는, 트랙킹 오차 신호의 정부(正負)에 따라서, 일반적으로 트랙킹 액추에이터라고 불리는 수단에 의해 대물 렌즈(4)를 구동하도록 트랙킹 서보 제어계를 구성한다.
또한, 종래의 위상차 법은 광 스폿이 가로지르는 개개의 각 피트로부터 트랙킹 오차 신호를 검출하기 때문에, 피트의 형상이나 깊이의 영향을 받기 쉽고, 대물 렌즈(4)가 이동하면 트랙킹 오차 신호에 오프셋이 발생한다.
도 11 및 도 12는 위상차 법에 의해서 트랙킹 오차 신호를 검출할 때의 오프셋 발생 원리를 나타낸 도면으로, 도 11은 정보 피트(13)의 깊이가 λ/4의 경우 (λ:광원의 파장), 도 12는 정보 피트(13)의 깊이가 λ/4 이외일 경우를 나타낸다. 각 도면에 있어서, (a) 도면은 대물 렌즈(4)가 이동하지 않는 경우의 포토 검출기(2) 상에 있어서의 반사 광량의 강도 분포 패턴(파 필드 패턴), (b) 도면은 대물 렌즈(4)가 이동하는 경우의 포토 검출기(2) 상에 있어서의 반사 광량의 강도 분포 패턴(far field pattern), (c) 도면은 얻어지는 트랙킹 오차 신호를 나타낸다. 또, (a) 및 (b)는 광 스폿(12)이 트랙의 중심 상을 거치고, 또한 정보 피트(13)의 단(端)에 위치하고 있는 경우를 나타내고 있다.
도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 정보 피트(13)의 깊이가 λ/4에서 대물 렌즈(4)가 이동하지 않는 경우, 포토 검출기(2)의 대각 방향의 수광 소자(2a)와 수광 소자(2d)를 합친 제 1 영역(2a+2d)과, 또 한 쪽의 대각 방향의 수광 소자(2b)와 수광 소자(2c)를 합친 제 2 영역(2b+2c)으로 나타나는 패턴은 동일하게 된다. 또한, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 대물 렌즈(4)가 이동하여 포토 검출기(2) 상의 광 스폿(12)이 이동하더라도, 광 스폿(12)이 트랙 중심 상에 있으면, 제 1 영역(2a+2d)과 제 2 영역(2b+2c)으로부터 각각 출력되는 신호의 위상차는 영으로 된다. 따라서, 도 11의 (c)에 도시하는 바와 같이, 화살표 A, B로 나타낸 부분의 파형 패턴이 같은 트랙킹 오차 신호가 얻어진다.
이것에 대하여, 도 12에 도시하는 바와 같이, 정보 피트(13)의 깊이가 λ/4이외일 경우, 제 1 영역(2a+2d)과 제 2 영역(2b+2c)으로부터 출력되는 신호의 위상차가 발생하는 경우가 있다. 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 포토 검출기(2)의 반사광이 이동되지 않는 경우, 제 1 영역(2a+2d)과 제 2 영역(2b+2c) 사이에 위상차는 없고, 트랙킹 오차 신호는 영으로 되지만, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 대물 렌즈(4)가 이동하면, 제 1 영역(2a+2d)과 제 2 영역(2b+2c) 사이에 불균형이 발생하여, 위상차가 발생하므로 트랙킹 오차 신호에 오프셋이 발생한다. 따라서, 도 12의 (c) 중 화살표 A, B로 나타낸 부분의 파형 패턴이 상이한 트랙킹 오차 신호가 얻어진다. 오프셋이 발생하면, 트랙의 중심에 대하여 트랙킹을 걸 수없기 때문에, 재생 파형의 품질이 열화된다.
이상과 같은 문제를 해결하기 위해서, 도 13에 나타내는 트랙킹 오차 검출 장치가 제안되어 있다. 도 13에서는, 도 8과 마찬가지의 구성에 대하여 동일 참조 부호를 부여하고 있다.
상기 트랙킹 오차 검출 장치는 포토 검출기(2)로부터 출력되는 신호의 위상을 지연 회로(14a),(14b)를 이용하여 조정하는 것에 의해, 위상차 트랙킹 오차 신호의 오프셋을 취소할 수 있어, 트랙의 중심에 대하여 트랙킹을 걸 수 있다.
그렇지만, 종래 방법에 따른 트랙킹 오차 검출의 경우, 아날로그 신호 처리에 의해 트랙킹 오차 신호를 검출하고 있기 때문에, 광 기록 재생 장치의 배속화 및 광 기록 매체의 고밀도화에 대응하지 못하고 있다.
여기서, 배속화 및 고밀도화에 따라 생기는 문제점에 대하여 설명한다. 도 13에 나타낸 아날로그 신호 처리에 의한 트랙킹 오차 검출 장치는 오프셋을 취소하기 위한 지연 회로(14a),(14b)에서 올 패스 필터를 구성하여, 필터의 군 지연에 의해 지연량을 구하고 있지만, 광 기록 재생 장치가 배속화된 경우, 광 기록 재생 장치의 판독 데이터의 채널 레이트가 다르기 때문에, 필요한 지연량이 크게 변하여, 지연 회로의 최적화가 필요하게 된다.
또한, 광 기록 매체의 기록 밀도가 높아지면 포토 검출기(2)로부터 얻어지는 판독 신호의 고역 성분이 감쇠하여, 정확하게 위상차 신호를 검출할 수가 없다.
이것을 해결하는 수단으로서, 도 14에 나타내는 것과 같은 트랙킹 오차 검출 장치가 제안되어 있다. 도 14에서는, 도 8과 같은 구성에 대해서는 같은 참조 번호를 부여하고 있고, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
도 14에 나타내는 트랙킹 오차 검출 장치에서는 가산기(8a),(8b)에 의해 구해진 포토 검출기(2)의 2개의 합 신호(2a+2d),(2b+2c)에 대하여, 파형 등화 필터(15a),(15b)에 의해 고역(高域)을 강조한 후, 2값화 회로(9a),(9b)에 의해 2값화하여 위상차 신호를 구함으로써, 고밀도화에 따른 고역 성분의 열화를 보상할 수 있다.
그러나, 파형 등화 필터(15a),(15b)는 아날로그의 FIR 필터로 구성되어 있기 때문에, FIR 필터의 지연 부분을 구성하기 위해서 올 패스 필터가 필요하게 되어, 상기한 배속화에서 기술한 문제가 발생한다. 또한, 기록 밀도가 다르면 필요한 고역 강조 특성이 다르기 때문에, 고밀도화가 진행하면 상술한 트랙킹 오차 검출 장치로는 대응할 수 없게 된다.
이와 같이, 아날로그 신호 처리에 의해 트랙킹 오차 검출을 행하는 종래의 트랙킹 오차 검출 장치에서는, 광 기록 재생 장치에 있어서의 배속화 및 광 기록 매체의 고밀도화에 대응하는 것이 어렵다. 또한, 종래의 트랙킹 오차 검출 장치는 아날로그 신호 처리에 관계되는 구성이 많기 때문에, 트랙킹 오차 검출 장치를 주변의 디지털 신호 처리부와 일체화시키는 것은 어렵다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해서 된 것으로, 광 기록 재생 장치의 배속화 및 광 기록 매체의 고밀도화에 대응할 수 있는 트랙킹 오차 검출 장치를 소형화 및 저비용으로 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 광 기록 매체 상에 광을 조사하여 얻어지는 광 스폿의 트랙킹 오차를 검출하는 트랙킹 오차 검출 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 트랙킹 오차 검출 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 트랙킹 오차 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 트랙킹 오차 검출 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 4는 종래의 광 디스크 재생 장치에 있어서의 광 픽업의 주요 구성을 나타내는 개략도,
도 5는 광 스폿이 피트 상을 통과할 때의 반사 광량의 강도 분포 패턴 변화를 예시한 도면,
도 6은 광 스폿이 피트 상을 통과할 때의 반사 광량의 강도 분포 패턴 변화를 예시한 별도의 도면,
도 7은 광 스폿이 피트 상을 통과할 때의 반사 광량의 강도 분포 패턴 변화를 예시한 별도의 도면,
도 8은 종래의 트랙킹 오차 신호 검출 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 9는 도 8 중 (a) 내지 (h)로 나타내어진 신호 파형을 나타내는 파형도,
도 10은 트랙킹 오차 신호를 복수의 트랙에 걸쳐 관측했을 때에 볼 수 있는 파형을 나타낸 도면,
도 11은 피트(13)의 깊이가 λ/4일 경우의 오프셋 발생 원리를 나타낸 도면,
도 12는 피트(13)의 깊이가 λ/4 이외일 경우의 오프셋 발생 원리를 나타낸 도면,
도 13은 종래의 별도의 트랙킹 오차 신호 검출 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 14는 종래의 별도의 트랙킹 오차 신호 검출 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
본 발명에 따른 트랙킹 오차 검출 장치는 광 스폿의 반사광을 수광하여, 수광량에 따른 광 전류를 출력하는 포토 검출기와, 포토 검출기의 광 전류를 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환기와, 전압 신호로부터 광 스폿의 트랙킹 오차에 따라 서로 위상이 변화되는 2개의 신호 계열을 생성하는 신호 생성기와, 2개의 신호 계열을 이산화하여 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열을 얻는 아날로그 디지털 변환기와, 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열 각각에 대하여 보간 처리를 실시하는 보간 필터와, 보간 필터에 의해서 보간된 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열의 제로 교차점을 각각 검출하는 제로 교차점 검출 회로와, 제 1 디지털 신호 계열의 상기 제로 교차점과 제 2 디지털 신호 계열의 제로 교차점 위상차를 검출하는 위상차 검출 회로와, 검출된 위상차에 대역 제한을 행하여 트랙킹 오차 신호를 얻는 저역 필터를 구비한다.
이러한 구성의 트랙킹 오차 검출 장치에서는 디지털 신호 처리에 의해 트랙킹 오차를 검출할 수 있어, ADC 이후의 신호 처리를 주변의 디지털 신호 처리부와 일체화하는 것이 용이하게 된다. 또한, 필요한 아날로그 신호 처리 블럭도 대폭 삭감할 수 있다. 또한, 광 기록 재생 장치에 있어서의 배속화 및 기록 매체의 고밀도화에 대하여도 대응할 수 있어, 광 기록 재생 장치를 소형화 및 저비용으로써 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 트랙킹 오차 검출 장치의 별도의 형태는 광 스폿의 반사광을 수광하여, 수광량에 따른 광 전류를 출력하는 포토 검출기와, 포토 검출기의 광 전류를 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환기와, 전압 신호를 이산화하여, 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와, 디지털 신호에 대하여 보간 처리를 실시하는 보간 필터와, 보간 필터에서 얻어진 신호로부터, 광 스폿의 트랙킹 오차에 따라 서로 위상이 변화되는 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열을 생성하는 신호 생성기와, 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열의 제로 교차점을 각각 검출하는 제로 교차점 검출 회로와, 제 1 디지털 신호 계열의 제로 교차점과 제 2 디지털 신호 계열의 제로 교차점의 위상을 비교하여 위상차를 검출하는 위상차 검출 회로와, 검출된 위상차에 대역을 제한하는 저역 필터와, 저역 필터의 출력 신호로부터, 트랙킹 오차 신호에 있어서의 오프셋을 검출하는 오프셋 검출 회로와, 검출된 오프셋 량에 따라서 보간 필터의 계수를 설정하는 계수 설정 회로를 구비한다.
이러한 구성의 트랙킹 오차 검출 장치에서는 디지털 신호 처리에 의해 트랙킹 오차를 검출할 수 있어, ADC 이후의 신호 처리를 주변의 디지털 신호 처리부와 일체화하는 것이 용이하게 된다. 또한, 필요한 아날로그 신호 처리 블럭도 대폭 삭감할 수 있다. 또한, 광 기록 재생 장치에 있어서의 배속화 및 기록 매체의 고밀도화에 대하여도 대응할 수 있어, 광 기록 재생 장치를 소형화 및 저비용으로써 제공할 수 있다.
(실시예 1)
이하, 실시예 1에 따른 트랙킹 오차 검출 장치에 대하여, 도 1, 도 2를 이용하여 설명한다. 또, 실시예 1에 따른 트랙킹 오차 검출 장치가 구비되는 광 디스크 재생 장치의 광 픽업부의 일례는, 종래예의 도 4에서 설명한 광 픽업부가 있으므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
도 1은 실시예 1에 따른 트랙킹 오차 검출 장치(1)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 8과 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일 참조 부호를 부여하여, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
트랙킹 오차 검출 장치(1)는 광 스폿의 반사광을 수광하는 수광 소자를 구비하여, 수광 소자의 수광량에 따른 광 전류를 출력하는 포토 검출기(2), 포토 검출기(2)의 광 전류 출력을 전압 신호로 변환하는 제 1 내지 제 4 전류 전압 변환 회로(7a∼7d), 제 1 내지 제 4 전류 전압 변환 회로(7a∼7d)로부터 얻어진 전압 신호로부터 광 스폿의 트랙킹 오차에 따라 서로 위상이 변화되는 2개의 신호 계열을 생성하는 신호 생성기, 즉 제 1 및 제 2 가산기(8a),(8b), 2개의 신호 계열로부터 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열을 얻는 제 1 및 제 2 아날로그-디지털변환기(ADC)(16a),(16b), 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열 각각에 대하여 보간 처리를 실시하는 제 1 및 제 2 보간 필터(17a),(17b), 제 1 및 제 2 보간 필터(17a),(17b)에 의해서 보간된 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열의 제로 교차점을 각각 검출하는 제 1 및 제 2 제로 교차점 검출 회로(18a),(18b), 제 1 디지털 신호 계열의 제로 교차점과 제 2 디지털 신호 계열의 제로 교차점의 위상차를 검출하는 위상차 검출 회로(19) 및 위상차 신호에 대역 제한을 행하여 트랙킹 오차 신호를 얻는 저역 필터(LPF)(11)를 구비한다.
포토 검출기(2)는 수광 소자로서, 예컨대 田자형으로 4분할된 수광 소자(2a),(2b),(2c),(2d)를 구비하여, 광 기록 매체(도시하지 않음)의 트랙 상에 광을 조사하여 얻어지는 광 스폿의 반사광을 수신하여, 수광량에 따른 광 전류를 출력한다.
제 1 내지 제 4 전류 전압 변환 회로(7a),(7b),(7c),(7d)는 포토 검출기(2)의 출력인 광 전류를 수광 소자(2a),(2b),(2c),(2d)마다 전압 신호로 변환한다.
제 1 가산기(8a)는 제 1 및 제 3 전류 전압 변환 회로(7a),(7c)의 출력을 가산하고, 제 2 가산기(8b)는 제 2 및 제 4 전류 전압 변환 회로(7b),(7d)의 출력을 가산한다.
제 1 및 제 2 ADC(16a),(16b)는 각각 제 1 및 제 2 가산기(8a),(8b)로부터 출력되는 신호 계열을 이산화(샘플링)하여 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열을 얻는다.
보간 필터(17a),(17b)는 제 1 및 제 2 ADC(16a),(16b)에 의해 구한 디지털신호 계열에 있어서의 샘플링 데이터간의 보간 데이터를 구하지만, 보간의 방법으로서는, 예컨대, 나이키스트(nyquist) 보간이라고 하는 방법을 들 수 있다.
제로 교차점 검출 회로(18a),(18b)는 보간된 2개의 데이터 계열에 있어서의 상승 또는 하강에서의 제로 교차점을 검출한다. 제로 교차점의 검출 방법으로서는, 예컨대, 보간된 데이터 계열에 있어서의 부호의 변화점(+ → - 또는 - → +)을 구하는 방법을 들 수 있다.
다음에, 위상차 검출 회로(19)의 동작에 대하여, 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2의 (a)는 제 1 제로 교차점 검출 회로(18a)에서 출력되는 제 1 신호 계열의 일례를 나타내고, 도 2의 (b)는 제 2 제로 교차점 검출 회로(18b)에서 출력되는 제 2 신호 계열의 일례를 나타내며, 도 2의 (c)는 위상차 검출 회로(19)에 의해 구한 위상차 신호를 나타낸다. 도 2의 데이터 계열 (a) 및 (b)에 이용되는 기호를 설명한다. ○표는 제 1 또는 제 2 ADC(16a),(16b)에 의해 구한 샘플링 데이터를, △표는 제 1 또는 제 2 보간 필터(17a),(17b)에 의해 구한 보간 데이터 계열을, ●표 및 ▲표는 샘플링 데이터 계열 및 보간 데이터 계열로부터 구한 제로 교차점을 나타낸다. 또, 도 2의 (c)에서 설명하는 위상차 신호는 특정한 트랙 1개의 근방에 주목한 것으로, 위상차를 구하는 2개의 데이터 계열의 하강에서 구한 것이다. 또한, 보간 데이터의 수는 n= 3이라고 하고 있다.
위상차 검출 회로(19)는 제 1 및 제 2 신호 계열의 파형 각각에 있어서의 제로 교차점의 거리로부터 위상차 신호를 검출한다. 제 1 신호 계열 (a) 및 제 2 신호 계열 (b)의 제로 교차점을 비교하면, 구하고자 하는 위상차의 양은 2개의 신호계열 (a), (b)의 제로 교차점의 거리에 비례하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 위상의 어긋남 방향은 2개의 신호 계열 (a), (b)의 제로 교차점에서, 어느 쪽이 먼저 제로 교차했는지를 판단하는 것에 의해 구한다. 이상과 같이 하여 검출된 위상차의 양 및 위상의 어긋남 방향으로부터, (c)에 나타내는 위상차 신호를 구할 수 있다.
이렇게 하여 구한 위상차 신호는 특정한 트랙 1개의 근방에 주목한 경우, 거의 직선 형상의 신호로 된다. 위상차 신호를 복수의 트랙에 걸쳐 관측하면, 전체적으로는 도 10에서 설명한 바와 같이, 트랙마다 반복되는 거의 톱니 형상의 파형을 얻을 수 있다.
위상차 검출 회로(19)에서 검출된 위상차 신호는 최종적으로 LPF(11)에 의해 대역 제한을 행하여, 트랙킹 서보 제어에 필요한 대역의 트랙킹 오차 신호를 얻는다.
또한, 보간 필터(17a),(17b)의 계수를 설정할 수 있는 계수 설정 회로(도시하지 않음)를 마련하여도 좋다. 이 경우, 예컨대, 보간용의 필터 계수에 고역 강조의 특성을 가지는 필터 계수를 콘볼루션한 새로운 계수를 보간 필터(17a),(17b)의 계수로서 설정하면, 하나의 필터로, "트랙킹 오차 신호를 구하기 위한 보간" 및 "고밀도화에 따른 고역 성분의 열화를 보상하기 위한 필터"를 동시에 실행할 수 있어, 회로 규모를 대폭 삭감할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 실시예 1에 따른 트랙킹 오차 검출 장치(1)는 디지털 신호 처리에 의해 트랙킹 오차를 검출할 수 있기 때문에, 종래의 아날로그 신호처리에 따른 트랙킹 오차 검출에서는 대응할 수 없었던 광 기록 재생 장치의 배속화 및 기록 매체의 고밀도화에 대응할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 ADC(16a),(16b) 이후의 처리는 디지털 신호 처리이므로, 제 1 및 제 2 ADC(16a),(16b) 이후의 구성은 트랙킹 오차 검출 장치(1) 주변의 디지털 신호 처리부와 용이하게 일체화할 수 있다. 또한, 아날로그 신호 처리에 관계하는 구성을 대폭 삭감할 수 있기 때문에, 광 기록 재생 장치의 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.
(실시예 2)
다음에, 실시예 2에 대하여 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은 실시예 2에 따른 트랙킹 오차 검출 장치(30)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 또, 도 1과 마찬가지의 구성에 대해서는 동일 부호를 이용하여, 설명을 생략한다.
실시예 2에 따른 트랙킹 오차 검출 장치는 포토 검출기(2)에서 요청되는 광 전류를 전압으로 변환하여, 디지털화한 후, 보간 처리를 실시하고 나서, 트랙킹 오차에 따라 위상이 변화되는 2개의 신호 계열을 생성한다. 또한, LPS(11)의 출력인 트랙킹 오차 신호로부터 검출되는 오프셋 양에 따라서, 보간 필터에 의해서 보간되는 데이터의 위치를 제어할 수 있다.
트랙킹 오차 검출 장치(30)는 수광 소자(2a),(2b),(2c),(2d)를 가진, 광 전류 출력을 구하는 포토 검출기(2), 각 수광 소자(2a),(2b),(2c),(2d)마다 광 전류를 전압 신호로 변환하는 제 1 내지 제 4 전류 전압 변환 회로(7a),(7b),(7c),(7d), 제 1 내지 제 4 전류 전압 변환 회로(7a),(7b),(7c),(7d)에 의해 얻어진 신호를 이산화(샘플링)하여 디지털 신호로 변환하는 제 1 내지 제 4 ADC(16e),(16f),(16g),(16h), 이산화된 4개의 신호 계열에 있어서의 샘플링 데이터간의 보간 데이터를 구하는 제 1 내지 제 4 보간 필터(17e),(17f),(17g),(17h), 보간된 4개의 데이터 계열로부터 위상을 비교하기 위한 2개의 신호, 즉 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열을 생성하는 신호 생성기인 제 1 및 제 2 가산기(8a),(8b), 제 1 및 제 2 가산기(8a),(8b)에 의해서 요청된 2개의 신호의 제로 교차점을 각각 검출하는 제 1 및 제 2 제로 교차점 검출 회로(18a),(18b), 제 1 및 제 2 제로 교차점 검출 회로(18a),(18b)에서 출력되는 신호로부터 위상차 신호를 검출하는 위상차 검출 회로(19)와, 트랙킹 오차 신호를 구하는 저역 필터(LPF)(11)와, LPF(11)의 출력 신호로부터 트랙킹 오차 신호에 있어서의 오프셋을 검출하는 오프셋 검출 회로(20)와, 검출된 오프셋 양에 따라서 보간 필터(17e),(17f),(17g),(17h)의 계수를 설정하는 계수 설정 회로(21)를 구비한다.
오프셋 검출 회로(20)에서 행해지는 오프셋의 검출 방법으로는, 예컨대 트랙킹 오차 신호에 있어서의 +측 및 -측의 피크값을 비교하는 것에 의해 검출하는 방법을 들 수 있다. 오프셋 검출 회로(20)에 의해 검출된 오프셋 양은 계수 설정 회로(21)에 입력된다.
계수 설정 회로(21)는 검출된 오프셋 양에 따라서, 제 1 및 제 2 보간 필터(17e),(17f)의 계수와, 제 3 및 제 4 보간 필터(17g),(17h)의 계수를 조정하여, 보간하는 데이터 위치를 비키어 놓아, 트랙킹 오차 신호에 있어서의 오프셋을취소한다.
예컨대, T 레이트의 샘플링 데이터 사이를 보간 데이터 수 n=3으로 보간하여, T/4 간격마다 보간 데이터를 구하는 계수를 설정하는 경우, 제 1 및 제 2 보간 필터(17e),(17f)에 대하여 T/4 간격으로 오프셋을 가한 계수(이 오프셋 양을 Δ(delta)라고 함)를 설정하면, 오프셋 양 Δ의 시간만큼 지연된 또는 진행한 보간 데이터 계열을 구할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 보간 필터(17e),(17f),(17g),(17h)의 계수를 변경하는 것만으로 오프셋을 취소할 수 있기 때문에, 광 기록 재생 장치의 배속화에도 대응할 수 있다.
또한, 계수 설정 회로(21)에서 보간 필터(17e),(17f),(17g),(17h)의 계수를 설정하는 경우, 고역 강조의 특성을 가진 필터 계수를, 보간을 실행하기 위한 필터 계수에 콘볼루션하는 것으로 얻어지는 새로운 계수로 설정함으로써, 하나의 필터로, "트랙킹 오차 신호를 구하기 위한 보간", "오프셋을 취소하기 위한 지연", "고밀도화에 따르는 고역 성분의 열화를 보상하기 위한 필터"를 동시에 실행할 수 있어, 회로 규모를 대폭 삭감할 수 있으므로, 광 기록 재생 장치를 소형화 및 저비용으로 제공할 수 있다.
또, 실시예 1 및 2에서는, 설명을 간단히 하기 위해서, 포토 검출기(2)로서, 종횡 2개로 배열된 4개의 소자(2a),(2b),(2c),(2d)를 갖는 검출기를 이용했지만, 포토 검출기는 상술한 예에 한정되지 않는다. 또한, 포토 검출기로서 상술한 예와는 다른 형태의 것을 사용한 경우, 전류 전압 변환기 이후의 구성은 포토 검출기의형태에 맞춰 변경되지만, 변경된 후의 구성 및 변경 방법에 대해서는 당업자라면 용이하게 실현할 수 있는 것이다. 따라서, 포토 검출기에 맞추어 변경된 트랙킹 오차 검출 장치도 본 발명의 범위에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.
이상과 같이 본 발명에 따른 트랙킹 오차 검출 장치는 회로 규모를 대폭삭감할 수 있어, CD나 DVD로 대표되는 광 기록 매체를 재생하는 광 기록 재생 장치를 소형화 및 저비용으로 실현할 수 있고, 특히, 광 기록 재생 장치의 배속화 및 광 기록 매체의 고밀도화에 대응하고 있다.

Claims (6)

  1. 광 기록 매체 상에 광을 조사하여 얻어지는 광 스폿의 트랙킹 오차를 검출하는 트랙킹 오차 검출 장치에 있어서,
    상기 광 스폿의 반사광을 수광하여, 수광량에 따른 광 전류를 출력하는 포토 검출기와,
    상기 포토 검출기의 광 전류를 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환기와,
    상기 전압 신호로부터 상기 광 스폿의 트랙킹 오차에 따라 서로 위상이 변화하는 2개의 신호 계열을 생성하는 신호 생성기와,
    상기 2개의 신호 계열을 이산화하여 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열을 얻는 아날로그-디지털 변환기와,
    상기 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열 각각에 대하여 보간 처리를 실시하는 보간 필터와,
    상기 보간 필터에 의해 보간된 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열의 제로 교차점을 각각 검출하는 제로 교차점 검출 회로와,
    상기 제 1 디지털 신호 계열의 상기 제로 교차점과 상기 제 2 디지털 신호 계열의 상기 제로 교차점의 위상차를 검출하는 위상차 검출 회로와,
    상기 검출된 위상차에 대역 제한을 행하여 트랙킹 오차 신호를 얻는 저역 필터를 구비하는 것
    을 특징으로 하는 트랙킹 오차 검출 장치.
  2. 광 기록 매체 상에 광을 조사하여 얻어지는 광 스폿의 트랙킹 오차를 검출하는 트랙킹 오차 검출 장치에 있어서,
    상기 광 스폿의 반사광을 수광하여, 수광량에 따른 광 전류를 출력하는 포토 검출기와,
    상기 포토 검출기의 광 전류를 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환기와,
    상기 전압 신호를 이산화하여, 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와,
    상기 디지털 신호에 대하여 보간 처리를 실시하는 보간 필터와,
    상기 보간 필터에서 얻어진 신호로부터, 상기 광 스폿의 트랙킹 오차에 따라 서로 위상이 변화하는 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열을 생성하는 신호 생성기와,
    상기 제 1 및 제 2 디지털 신호 계열의 제로 교차점을 각각 검출하는 제로 교차점 검출 회로와,
    상기 제 1 디지털 신호 계열의 상기 제로 교차점과 상기 제 2 디지털 신호 계열의 상기 제로 교차점의 위상을 비교하여 위상차를 검출하는 위상차 검출 회로와,
    상기 검출된 위상차에 대역 제한을 행하는 저역 필터를 구비하는 것
    을 특징으로 하는 트랙킹 오차 검출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포토 검출기는 종횡 2개로 배열된 수광 소자를 갖고,
    상기 신호 생성기는 상기 수광 소자로부터 얻어지는 신호 중, 대각 방향의 수광 소자로부터 얻어지는 신호 끼리를 각각 가산하여, 2개의 신호 계열을 얻는 가산기를 구비하는 것
    을 특징으로 하는 트랙킹 오차 검출 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보간 필터의 계수를 소망의 값으로 설정하는 계수 설정 회로를 더 구비하는 것
    을 특징으로 하는 트랙킹 오차 검출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저역 필터로부터 출력되는 트랙킹 오차 신호에 있어서의 오프셋을 검출하는 오프셋 검출 회로를 더 구비하되,
    상기 계수 설정 회로는 적절한 위치의 데이터가 상기 보간 필터에 의해 보간되도록 상기 검출된 오프셋 양에 따라서 계수를 설정하는 것
    을 특징으로 하는 트랙킹 오차 검출 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 계수 설정 회로가 설정하는 계수는 보간을 실행하기 위한 계수와 고역 성분의 열화를 보상하기 위한 계수가 콘볼루션된 계수인 것
    을 특징으로 하는 트랙킹 오차 검출 장치.
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