KR20010109838A - 광 디스크의 틸트 제어 장치 및 틸트 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 디스크 틸트 제어 장치 및 틸트 검출 방법에 관한 것으로서, 메인 빔과 사이드 빔들을 각각 수광 가능한 픽업에서, 상기 수광소자에 검출되는 사이드 빔들을 통해 디스크의 틸트를 검출하는 것을 특징으로 한다.

또한 사이드 빔들 수광소자에 검출되는 사이드 빔들의 형상으로부터 디스크의 틸트를 검출하는 픽업 수단; 및 상기 픽업 수단으로부터 검출된 신호를 입력으로 하여 상기 디스크의 틸트를 보정토록 하는 제어신호를 상기 픽업 수단으로 출력하는 틸트 제어 수단을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기와 같은 본 발명에 의하면, 4개 이상의 다수 개로 분할된 광 다이오드를 이용하여 광학계를 구성하여 광학계에서 얻어지는 측정 데이터를 이용하여 광 디스크의 틸트를 검출 및 제어함으로써 고밀도 기록 방식이 데이터를 추종할 수 있는 효과가 있다.

Description

광 디스크의 틸트 제어 장치 및 틸트 검출 방법 {Apparatus for control the tilt and method for detecting a tilt in an optical pick up actuator }

본 발명은 광 픽업 엑츄에이터에 관한 것으로서, 특히 디스크 표면에서 반사되어 대물렌즈를 통해 다시 수광되는 레이저빔의 단면 형상을 통해 디스크의 틸트 유무, 틸트량 및 틸트 방향 등을 감지하여 이를 보정할 수 있는 광 디스크의 틸트 제어 장치 및 틸트 검출 방법에 관한 것이다.

최근 고배속 고밀도화를 지향하며 진보해 가는 디스크 매체의 발전 추세에맞추어 데이터를 읽어내는 광 픽업도 기존 구조의 한계를 넘어설 수 있는 새로운 구조가 요구되는 실정이다.

광 디스크 관련 장치의 핵심 부품인 광 픽업은 디스크에 기록된 데이터를 읽어내는 부품이다. 광 디스크에 기록된 데이터는 픽업 내의 레이저 다이오드에서 발사된 레이저에 의해 광학적인 신호로 변환되고 이러한 광학적 신호는 픽업 내의 광 소자에 의해 전기적인 신호로 변환되게 된다.

대물렌즈를 가동시킴으로써 디스크와 대물렌즈가 항상 일정한 간격을 유지하도록 하며, 또한 디스크에 기록된 트랙을 추종하여 디스크로부터 데이터들을 순차적으로 읽어 내도록 하는 역할을 담당하는 부분은 엑츄에이터가 담당한다.

엑츄에이터는 이러한 역할을 담당하기 위해 도 1a 내지 1b와 같이 포커싱 및 트래킹 두 방향으로 제어되었다.

그러나 디스크에 저장할 수 있는 용량이 늘어나게 되면 이러한 기존의 방식만으로는 충분한 제어가 이루어지지 못하게 된다. 디스크 저장 용량이 늘어난다는 것은 디스크에 형성된 트랙의 단위 길이 당 기록되는 데이터가 늘어나며, 당연하게도 디스크에 형성된 트랙의 수가 증가하게 되기 때문이다.

즉, 기존의 기록 밀도에서는 트랙 자체의 폭과 다음 트랙과의 간격이 픽업 자체의 이동과 엑츄에이터의 렌즈 이동만으로 충분히 데이터를 순차적으로 얻어낼 수 있었으나 데이터의 기록이 고밀도화 된 포멧(Format)에서는 기존 제어 방법의 한계점이 드러나게 된다.

도 2a 내지 2b는 CD, DVD등의 기록방식에서의 렌즈 홀더 제어와 고밀도 기록방식에서 기존 렌즈 홀더 제어를 적용했을 때의 문제점을 개략적으로 보여주는 도면이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 디스크 표면에서 반사되어 대물렌즈를 통해 다시 수광되는 레이저빔의 단면 형상을 통해 디스크의 틸트 유무, 틸트량 및 틸트 방향 등을 감지하여 이를 보정할 수 있는 광 디스크의 틸트 제어 장치 및 틸트 검출 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1b는 광 픽업 엑츄에이터의 포커싱 및 트래킹 동작을 보여주기 위한 도면.

도 2a 내지 2b는 CD, DVD등의 기록방식에서의 렌즈 홀더 제어와 고밀도 기록 방식에서 기존 렌즈 홀더 제어를 적용했을 때의 문제점을 개략적으로 보여주는 도면.

도 3은 일반적인 비점 수차법을 설명하기 위한 광 다이오드의 구조를 보여주는 도면.

도 4는 렌즈와 디스크와의 간격에 의해 초점이 맞았을 경우 상기의 광 다이오드에 수광되는 빔의 형상을 보여주는 도면.

도 5a 내지 도 5b는 렌즈와 디스크가 초점 위치에서 벗어날 경우 광 다이오드에서 수광되는 빔의 형상을 보여주는 도면.

도 6a 내지 도 6c는 일반적인 DPP법을 위해 3개로 분할된 빔을 수광하기 위한 광 다이오드의 구조를 보여주는 도면.

도 7은 레이저빔이 트랙의 중심에 있을 때의 광 다이오드에 수광되는 3빔의 광량을 보여주는 도면.

도 8a 내지 도 8b는 일반적인 DPP법을 이용한 트래킹 에러의 계산을 보여주는 도면.

도 9는 본 발명의 광 디스크 틸트 제어 장치를 개략적으로 보여주는 블록도.

도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 광 디스크의 위치에 따라 광 다이오드들에 수광되는 광의 형상을 보여주는 도면.

도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 틸트 에러의 계산을 설명하기 위한 도면.

도 12a 내지 도 12c는 렌즈와 디스크간의 거리에 의한 포커싱 및 틸트에 따라 광 다이오드에 수광되는 빔의 형상을 보여주는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101,201,1002 ... 렌즈 102,202 ... 렌즈 홀더

901,1001 ... 디스크 902 ... 픽업 수단

903 ... 틸트 제어 수단

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 디스크의 틸트 제어 장치는,

사이드 빔들 수광소자에 검출되는 사이드 빔들의 형상으로부터 디스크의 틸트를 검출하는 픽업 수단; 및

상기 픽업 수단으로부터 검출된 신호를 입력으로 하여 상기 디스크의 틸트를 보정토록 하는 제어신호를 상기 픽업 수단으로 출력하는 틸트 제어 수단을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 광 디스크의 틸트 제어를 위해 광 디스크의 틸트를 검출하는 방법은,

메인 빔과 사이드 빔들을 각각 수광 가능한 픽업에서,

상기 수광소자에 검출되는 사이드 빔들을 통해 디스크의 틸트를 검출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 사이드 빔들의 수광 소자는 상기 메인 빔 수광 소자와 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 디스크의 틸트 유무는 상기 수광 소자에 검출되는 사이드 빔들의 형상으로부터 검출하고, 상기 디스크의 틸트량은 상기 사이드 빔들에서 얻어지는 높이 신호의 차로 검출하고, 상기 디스크의 틸트 방향은 상기 사이드 빔들에서 얻어지는 높이 신호의 차와 상기 사이드 빔들의 평면상의 거리와의 관계를 통해 검출하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 일반적인 비점 수차법에 대해 설명하기로 한다.

비점 수차법은 픽업 내의 광학계의 구조에 의해 디스크 표면에서 반사되어 렌즈를 통해 다시 수광되는 레이저빔의 단면 형상이 변화되는 것을 이용하게 된다.

비점 수차법 실현을 위한 광 다이오드는 도 3과 같이 일반적으로 4개로 구성되는데, 렌즈와 디스크와의 간격에 의해 초점이 맞았다면 도 4와 같이 4개의 광 다이오드에 같은 광량이 가해지도록 되어 있다.

또한 렌즈와 디스크가 초점 위치에서 벗어나면 반사광은 원형이 아닌 타원형이 되며 도 5a 또는 도 5b와 같이 각 광 다이오드에서 수광되는 광량이 다르게 된다. 이는 다음의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.

(A + D) < (B + C) 또는 (A + D) > (B + C)

다음으로 일반적인 DPP (Differential Push Pull) 방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서 DPP 법은 레이저빔이 디스크 상에서 피트(Pit)가 존재하는 트랙의 중심에 위치하는지 여부를 판단하기 위한 방법이다.

도 6a 내지 6c는 일반적인 DPP법을 위해 3개로 분할된 빔을 수광하기 위한 광 다이오드의 구조를 보여주는 도면이다.

일반적으로 디스크 표면에서 반사되어 나오는 레이저빔은 메인(Main) 빔과 상하의 사이드(Side) 빔 3개로 분할되는데, 도 6a의 광 다이오드 구성은 위쪽의 사이드 빔을, 도 6b의 광 다이오드 구성은 가운데의 메인 빔을, 도 6c의 광 다이오드 구성은 아래쪽의 사이드 빔을 위한 것이다.

도 7은 레이저빔이 트랙의 중심에 있을 때의 광 다이오드에 수광되는 3빔의 광량을 보여주는 도면이다.

도 7에서 보는 바와 같이 레이저빔이 트랙의 중심에 있을 때의 3개의 빔들을 수광하는 다이오드들의 광량이 동일한 것을 알 수가 있다.

도 8a 내지 도 8b는 일반적인 DPP법을 이용한 트래킹 에러의 계산을 보여주는 도면이다.

상기에서 설명한 바와 같이 DPP 법은 레이저빔이 디스크 상에서 Pit가 존재하는 트랙의 중심에 위치하는지 여부를 판단하기 위한 방법으로 PP(Push Pull)법에서 오프셋(Offset)이 발생하는 문제점을 보완한 방법이다.

레이저빔이 중심에 잘 맞을 경우 각 광 다이오드에 수광되는 광량은 (A + C)=(B + D)이고 (E1 + E2)=(F1 + F2)이다. 또한 트래킹 제어를 위해서는 트래킹 에러 값의 계산이 필요한데 도 8a 및 도 8b와 같이 계산된다.

즉, 트래킹 에러값 계산은 다음 수학식 2와 같이 된다.

트래킹 에러 = ((A + D)-(B + C)-k(E1 + F1)-(E2 + F2))

상기 수학식 2에서 k는 조정 상수이다.

이하 본 발명의 광 디스크 틸트 제어 장치에 대해 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 광 디스크 틸트 제어 장치를 개략적으로 보여주는 블럭도이다.

이하 도 9를 참조하면, 본 발명의 광 디스크의 틸트 제어 장치는 디스크(901)로부터 데이터를 읽어 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 픽업 수단(901), 상기 픽업 수단(901)으로부터 신호를 인가 받아 디스크의 틸트 값을 계산하여 이를 보정하도록 하는 제어신호를 상기 픽업 수단(901)으로 출력하는 틸트 제어 수단(902)으로 구성된다.

여기서, 상기 픽업 수단(902)은 상기 디스크(901)로부터 반사된 빛을 수광하는 수광 소자인 광 다이오드들을 구비하고 있다.

또한 상기 광 다이오드는 디스크 표면에서 반사되는 메인 빔, 상하 사이드빔 수광을 위해 분할된 4개의 광 다이오드로 구성된다.

이하 본 발명의 광 디스크의 틸트 검출 장치의 동작에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 광 디스크의 위치에 따라 광 다이오드들에 수광되는 광의 형상을 보여주는 도면이다.

먼저, 3개로 나누어진 빔 중에서 가운데 위치한 메인 빔이 원형인 경우는 디스크(1001)의 트랙 중심과 렌즈(1002)가 초점 거리에 맞는 위치에 있다는 것을 의미한다.

도 10a와 같이 디스크(1001)의 법선과 렌즈(1002)의 법선이 평행할 때는 사이드 빔(상) 및 사이드 빔(하) 역시 원형으로 나타난다.

그러나 도 10b와 도 10c의 경우와 같이 디스크(1001)의 법선과 렌즈(1002)의 법선이 평행하지 않을 때, 즉 디스크가 기울어 졌을 때는 사이드 빔(상) 및 사이드 빔(하)은 타원형으로 나타난다.

본 발명에서는 위와 같이 빔의 형태를 가지고 광 디스크의 틸트 유무를 판단할 수가 있는 것이다.

디스크가 기울어진 경우에 사이드 빔(상, 하)의 형태에 따라 각각 신호의 차는 두 빔이 디스크에 닿는 점에서의 높이 차를 나타낸다. 따라서 위치를 알고 있는 두 지점에서의 높이 차에 의해 각 순간 순간의 디스크 틸트량을 감지할 수가 있는 것이다.

도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 틸트 에러의 계산을 설명하기 위한 도면이다.

이하 도 10a 내지 10c 및 도 11a 내지 11d를 참조하여 틸트량 및 틸트 방향을 검출하는 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 11a는 도 10b의 사이드 빔(상)을 수광하는 4분할 다이오드에 수광되는 광량을 이용하여 구해진 거리 데이터이며, 다음과 같은 수학식 3에 의해 구해진다.

(A1 + D1) - (B1 + C1)

또한 도 11b는 도 10c의 사이드 빔(하)을 수광하는 4분할 다이오드에 수광되는 광량을 이용하여 구해진 거리 데이터이며, 다음과 같은 수학식 4에 의해 구해진다.

(A2 + D2) - (B2 + C2)

여기서 두 측정점에서 상기와 같이 얻어진 거리 데이터를 이용하여 그 차를 구하면 이 값이 틸트 에러값이 되는 것이다. 즉 틸트 에러값은 다음과 같은 수학식 5에 의해 구해진다.

틸트 에러 = ((A2 + D2)-(B2 + C2)) - ((A1 + D1)-(B1 + C1)

따라서 상기와 같이 구해진 틸트 에러값을 틸트 제어 수단(903)에 입력하여 상기 틸트 보정을 위한 제어신호를 픽업 수단(902)으로 출력하게 된다.

또한 디스크의 틸트 방향은 상기 사이드빔들에서 얻어지는 높이 신호의 차와 이미 알고 있는 상기 사이드빔들의 평면상의 거리와의 관계를 통해 검출할 수가 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 디스크의 틸트에 대한 신호는 두개의 사이드 빔(상, 하)에서 얻어지는 2개의 높이 신호의 차로서 도 12a 및 도 12c에서 보는 바와 같이 메인 빔의 위치에서 초점이 맞지 않는 경우라고 해도 이에 관계없이 얻어 질 수가 있다.

본 발명에서는 3개의 광 다이오드가 4개로 분할 된 경우에 대해서만 설명하였으나 4분할 광 다이오드를 사용한 것은 타원형 레이저빔을 감지할 수 있는 최소의 분할 형태일 뿐 기타의 오차 성분을 줄이고 성능을 향상시키기 위해 광 다이오드를 4개 이상으로 분할하여 사용할 수도 있을 것이다.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광 디스크의 틸트 제어 장치 및 틸트 검출 방법에 의하면, 4개 이상의 다수 개로 분할된 광 다이오드를 이용하여 광학계를 구성하여 광학계에서 얻어지는 측정 데이터를 이용하여 광 디스크의 틸트를 검출 및 제어함으로써 고밀도 기록 방식이 데이터를 추종할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 사이드빔들 수광소자에 검출되는 사이드빔들의 형상으로부터 디스크의 틸트를 검출하는 픽업 수단; 및

   상기 픽업 수단으로부터 검출된 신호를 입력으로 하여 상기 디스크의 틸트를 보정토록 하는 제어신호를 상기 픽업 수단으로 출력하는 틸트 제어 수단을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 광 디스크의 틸트 제어 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 픽업 수단은 메인 빔 및 사이드빔들을 수광할 수 있는 수광 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광 디스크의 틸트 제어 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 수광 소자는 상기 메인 빔 및 사이드빔들을 받아들이기 위해 각각 4개의 광 다이오드로 구성된 것을 특징으로 하는 광 디스크의 틸트 제어 장치.
4. 메인 빔과 사이드빔들을 각각 수광 가능한 픽업에서,

   상기 수광소자에 검출되는 사이드빔들을 통해 디스크의 틸트를 검출하는 것을 특징으로 하는 광 디스크의 틸트 검출 방법.
5. 상기 제 4항에 있어서,

   상기 사이드빔들의 수광 소자는 상기 메인 빔 수광 소자와 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광 디스크의 틸트 검출 방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 디스크의 틸트 유무는 상기 수광 소자에 검출되는 사이드빔들의 형상으로부터 검출하는 것을 특징으로 하는 광 디스크의 틸트 검출 방법.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 디스크의 틸트량은 상기 사이드빔들에서 얻어지는 높이 신호의 차로 검출하는 것을 특징으로 하는 광 디스크의 틸트 검출 방법.
8. 제 4항에 있어서,

   상기 디스크의 틸트 방향은 상기 사이드빔들에서 얻어지는 높이 신호의 차와 상기 사이드빔들의 평면상의 거리와의 관계를 통해 검출되는 것을 특징으로 하는 광 디스크의 틸트 검출 방법,