KR20030020156A - 외란 제거 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기록매체 구동 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편심량 및 편향량이 큰 기록 매체에서 발생하는 주기적인 외란을 제거하는 외란 제거 장치 및 방법에 관한 것이다. 외란 제거 장치는 합성된 제1 및 제2 보상신호를 입력으로 하여 기록 매체의 트랙 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터 재생 시에 동작하는 픽업의 위치를 변경하는 엑츄에이터; 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체와의 기준 상하 및 좌우 위치에서 벗어나 오차를 검출하는 오차 검출수단; 상기 오차를 입력으로 하여 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체 상에서 상기 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 제1 보상신호를 출력하는 제1보상수단; 및 이전에 합성된 상기 제1 및 제2 보상 신호를 소정 대역으로 필터링 하여 상기 제1 및 제2 보상 신호에 포함된 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호를 출력하는 제2 보상수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 광 기록 매체 드라이브 시스템에 DOB 또는 MA-DOB를 적용하여 주기적으로 발생하는 외란을 효율적으로 제거할 수 있어, 트랙킹 서보를 안정화시킬 수 있다.

Description

외란 제거 장치 및 방법{Apparatus and method for excluding disturbance}
본 발명은 기록매체 구동 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편심량 및 편향량이 큰 기록 매체에서 발생하는 주기적인 외란을 제거하는 외란 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.
광 기록 매체 드라이브 시스템에서 발생하는 편심은 디스크를 회전시키는 스핀들 회전축과 디스크의 트랙 중심이 일치하지 않음으로서 나타나는 현상이다. 또한 디스크 형태의 광 기록 매체는 제조상의 이유로 각자 서로 다른 굴곡 특성을 가지게 된다. 이러한 매체 자체의 형태와, 매체 회전시의 면 진동에 의해 광 기록 매체 면과의 거리에 변동이 생기게 된다. 이와 같이 광 기록 매체 면의 수직 방향으로 면 진동이 발생하여 픽업과 광 기록 매체 사이의 거리가 변화하는 것을 편향이라고 한다.
광 기록 매체 드라이브 시스템에 있어서, 광 기록 매체의 편심 및 편향은 주요한 주기적인 외란 성분으로 작용해 왔고, 배속이 높아질수록 편심 및 편향의 영향이 더욱 커지는 양상을 보이고 있다. 이러한 편심 및 편향을 보상하지 않으면, 정밀한 트랙 추종을 할 수 없게 된다. 따라서, 종래에는 학습 제어 알고리즘을 이용하여 광 기록 매체에서 발생하는 편심을 보상하였다.
도 1은 종래의 반복 학습 제어 구조가 포함된 트랙킹 제어 시스템의 구성을 보이는 블록도로서, 센서K(S)(10), 제어기C(S)(11), 드라이버V(S)(12), 엑츄에이터P(S)(13), 학습 제어기(14)로 구성된다.
센서K(S)(10)는 트랙 중심과 픽업 위치에 대한 트랙킹 에러 신호를 출력한다. 센서K(S)(10)는 픽업(미도시)이 정초점 위치나 트랙 중심에서 벗어난 정도를 검출하는 포토 다이오드(미도시) 및 포토 다이오드에서 출력되는 신호를 증폭하여트래킹 에러 e(t)를 출력하는 RF 증폭기(미도시)로 구성된다. 제어기C(S)(11)는 센서K(S)(10)에서 출력되는 트래킹 에러 신호 e(t)를 입력으로 하여 트랙 방향의 외란에 대해서도 픽업(미도시)이 트랙 중심을 추종하도록 하는 보상 신호를 출력한다. 제어기C(S)(11)에서 출력되는 보상 신호는 드라이버V(S)(12)를 통해 액츄에이터P(S)(13)에 인가된다.
광 기록 매체 드라이브 시스템의 경우 편심에 의한 외란이 노이즈 등의 다른 외란에 비해 월등하다. 디스크의 회전에 의해 발생되는 편심에 의한 외란은 디스크 회전 주파수의 주기적인 외란으로 트랙킹 에러에 나타난다. 디스크의 편심량이 클수록 트랙킹 에러의 주기적인 외란 성분의 크기는 증가하기 때문에 제어기C(S)(11)만으로는 주기적인 외란을 보상할 수 없다. 따라서 주기적인 외란을 제거하기 위해 학습 제어기(14)를 이용하여 반복 학습 제어를 수행한다.
학습 제어기(14)는 주기 판단을 위한 동기 신호인 FG 신호에 맞추어 제어기C(S)(11)의 출력인 Ufb(t)를 리드한 후, 학습 제어 알고리즘(14-1)에 따라 보상하고자 하는 데이터 Uff(t)를 메모리(14-2)에 저장한다. 학습 제어에 의해 보상된 출력인 Uff(t)는 제어기C(S)(11)의 출력 Ufb(t)과 합성되고, 합성된 신호 U(t)가 엑츄에이터P(S)(13)에 인가됨으로써 주기적인 편심 외란이 제거된다. 학습 제어기(14)의 성능은 디스크 1회전 주기 동안 데이터 저장 개수를 많이 할수록 좋아진다.
학습 제어기(14)에 의해 데이터를 학습하는 방법은 크게 두 종류로 구분된다. 첫째, FG 신호에 따라 한 주기 동안 제어기C(S)(11) 출력을 메모리(14-1)에저장했다가, 다음 주기부터 FG 신호의 동기에 맞추어 메모리(14-1)에 저장된 데이터를 출력하는 방법이다. 이 방법은 학습하는 시간이 짧다는 장점이 있으나, 학습할 제어기C(S)(11)의 출력이 정상적인 출력이어야 한다는 전제 조건이 필요하다.
둘째, 트래킹 에러의 크기가 어느 정도 이하가 될 때까지 여러 주기동안 데이터를 반복 학습하는 방법이다. 학습 제어에 의해 보상된 출력인 Uff(t)를 이전 주기의 반복 학습 출력과 트랙킹 에러에 의해 반복하여 학습한다. 주기마다 계속 데이터를 학습하기 때문에 주기가 거듭될수록 트랙킹 에러에 존재하는 주기적인 외란 성분은 더 작아지게 된다. 그러나 이 방법은 주기적인 외란을 계속 학습하여 최대한 안정적으로 주기적인 외란을 제거할 수 있다는 장점이 있으나, 학습하는 시간이 많이 걸린다는 단점이 있다.
반복 학습 알고리즘은 주기적인 동기를 맞추기 위해 FG 신호를 사용한다. FG 신호는 스핀들 모터의 상에 의해 디스크 1회전 주기 동안 3주기 또는 6주기의 FG 신호가 출력된다. 디스크 1회전 주기 동안 FG 개수가 적을수록 동기를 확인할 수 있는 FG edge가 적어져 반복 학습 알고리즘의 성능이 더 나빠지게 된다. 반복 학습 알고리즘의 성능은 1 회전 주기동안 몇 개의 데이터를 저장하고 출력하느냐에 달려있다. 그러나 데이터를 많이 저장하면 샘플링 주파수가 증가하고 저장을 위한 메모리 용량이 커야하는 문제점이 발생한다. 또한 저장되는 데이터의 수를 적게하면, 반복 학습 제어기의 해상도가 떨어져 시스템의 성능이 저하되는 문제점이 발생한다.
또한 종래의 트랙킹 제어 시스템에 반복 학습 제어 알고리즘을 적용하기 위해서는 성능이 좋은 마이콤(미도시)나 프로그램할 수 있는 DSP(미도시)가 필요하다. 그러나, 대부분의 광 기록 매체 드라이브 시스템은 Hard-wired DSP를 사용하고 있고, 저가의 8비트 마이콤을 사용하고 있기 때문에, 프로그램 Load가 있는 반복 학습 알고리즘을 실제로 적용할 수 없는 문제점이 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 메모리 필요 없이 하드웨어로 간단히 구현되는 반복 학습 제어기를 설계하여 기록 매체에서 발생하는 주기적인 외란을 효율적으로 제거하는 외란 제거 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적인 과제는 메모리 필요 없이 하드웨어로 간단히 구현되는 반복 학습 제어기를 설계하여 기록 매체에서 발생하는 주기적인 외란을 효율적으로 제거하는 외란 제거 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 반복 학습 제어 구조가 포함된 트랙킹 제어 시스템의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 외란 제거 장치의 제1 실시 예의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 외란 제거 방법의 제1 실시 예의 동작을 보이는 흐름도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 외란 제거 장치의 제2 실시 예의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 5는 본 발명에 따른 외란 제거 방법의 제2 실시 예의 동작을 보이는 흐름도 이다.
도 6a 및 도 6b는 MA-DOB를 적용 및 적용하지 않았을 때의 트랙킹 에러 신호 및 트랙킹 출력신호를 나타내는 파형도 이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 제1 실시 예의 외란 제거 장치는 합성된 제1 및 제2 보상신호를 입력으로 하여 기록 매체의 트랙 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터 재생 시에 동작하는 픽업의 위치를 변경하는 엑츄에이터; 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체와의 기준 상하 및 좌우 위치에서 벗어나 오차를 검출하는 오차 검출수단; 상기 오차를 입력으로 하여 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체 상에서 상기 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 제1 보상신호를 출력하는 제1보상수단; 및 상기 액츄에이터의 모델링 오차에 대한 상기 검출 오차를 보상하고, 보상된 상기 검출 오차와 이전의 상기 제1 및 제2 보상신호를 합성하여 소정 대역으로 필터링 함으로서 상기 합성된 신호에 포함된 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호를 출력하는 제2 보상수단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 제2 실시 예의 외란 제거 장치는 합성된 제1 및 제2 보상신호를 입력으로 하여 기록 매체의 트랙 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터 재생 시에 동작하는 픽업의 위치를 변경하는 엑츄에이터; 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체와의 기준 상하 및 좌우 위치에서 벗어나 오차를 검출하는 오차 검출수단; 상기 오차를 입력으로 하여 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체 상에서 상기 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 제1 보상신호를 출력하는 제1보상수단; 및 이전에 합성된 상기 제1 및 제2 보상 신호를 소정 대역으로 필터링 하여 상기 제1 및 제2 보상 신호에 포함된 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호를 출력하는 제2 보상수단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적인 과제를 해결하기 위한 제1 실시 예의 외란 제거 방법은 기록 매체 드라이브 시스템 구동 방법에 있어서, (a) 상기 시스템이 구동되면 엑츄에이터가 상기 기록매체와의 기준 상하 및 좌우 위치에서 벗어나 오차를 검출하는 단계; (b) 검출된 상기 오차를 입력으로 하여 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체 상에서 상기 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 하는 제1 보상신호를 출력하는 단계; (c) 상기 액츄에이터의 모델링 오차에 대한 상기 검출 오차를 보상하고, 보상된 상기 검출 오차와 이전의 상기 제1 및 제2 보상신호를 합성하여 소정 대역으로 필터링 함으로서 상기 합성된 신호에 포함된 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호를 출력하는 단계; 및 (d) 합성된 상기 제1 및 제2 보상 신호로 상기 엑츄에이터의 구동 위치를 변경하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적인 과제를 해결하기 위한 제2 실시 예에 따른 외란 제거 방법은 기록 매체 드라이브 시스템 구동 방법에 있어서, (a) 상기 시스템이 구동되면 엑츄에이터가 상기 기록매체와의 기준 상하 및 좌우 위치에서 벗어나 오차를 검출하는 단계; (b) 검출된 상기 오차를 입력으로 하여 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체 상에서 상기 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 하는 제1 보상신호를 출력하는 단계; (c) 이전에 합성된 상기 제1 및 제2 보상 신호를 소정 대역으로 필터링 하여 상기 제1 및 제2 보상 신호에 포함된 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호를 출력하는 단계; 및 (d) 합성된 상기 제1 및 제2 보상 신호로 상기 엑츄에이터의 구동 위치를 변경하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 외란 제거 장치의 제1 실시 예의 구성을 보이는 블록도로서, 센서K(S)(10), 제어기C(S)(11), 드라이버V(S)(12), 엑츄에이터P(S)(13), DOB(Disturbance OBserver, 이하, DOB라 표기함)(20)로 구성된다. 본 발명에서 DOB(20)는 전달함수Pn -1(S)(20-1), 필터Q(S)(20-2) 및 스위치(20-3)로 구성된다.
센서K(S)(10)는 트랙 중심과 픽업 위치에 대한 트랙킹 및 포커스 에러 신호e(t)를 출력한다. 센서K(S)(10)는 픽업(미도시)이 정초점 위치나 트랙 중심에서 벗어난 정도를 검출하는 포토 다이오드(미도시) 및 포토 다이오드에서 출력되는 신호를 증폭하여 트래킹 및 포커스 에러 e(t)를 출력하는 RF 증폭기(미도시)로 구성된다.
제어기C(S)(11)는 센서K(S)(10)에서 출력되는 트래킹 및 포커스 에러 신호 e(t)를 입력으로 하여, 픽업이 정 초점 위치나 트랙 중심에서 벗어난 외란에 대해서, 픽업이 정 초점 및 트랙 중심을 추종하도록 하는 즉, 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 하는 보상 신호 Ufb(t)를 출력한다.
드라이버V(S)(12)를 통하여 입력되는 주기적인 외란이 제거된 최종 보상신호 U(t)는 엑츄에이터P(S)(13)에 인가되고, 엑츄에이터P(S)(13)는 최종 보상 신호 U(t)를 입력으로 하여 기록 매체의 트랙 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터 재생 시에 동작하는 픽업의 위치를 변경한다.
디스크의 편심량 및 편향량이 클수록 트랙킹 및 포커스 에러의 주기적인 외란 성분이 증가하므로, 편심 및 편향 외란 주파수에서의 트랙킹 및 포커스 루프 이득이 상대적으로 증가하여야 한다. 특정 주파수 성분이 우세한 외란을 효율적으로 제어하기 위해서는 DOB(20)를 이용하여 특정 주파수의 주기적인 외란 성분을 보상한다. DOB(20)는 센서K(S)(10)로부터 출력되는 트랙킹 및 포커스 에러 신호 e(t)와 엑츄에이터P(S)(13)로 입력되는 이전의 최종 보상 신호 U(t)로부터 주기적인 외란을 제거한 보상신호 Uff(t)를 출력한다.
디스크의 편심량 및 편향량이 클수록 트랙킹 및 포커스 에러의 주기적인 외란 성분이 증가하므로, 편심 및 편향 외란 주파수에서의 트랙킹 및 포커스 루프 이득이 상대적으로 증가하여야 한다. 특정 주파수 성분이 우세한 외란을 효율적으로 제어하기 위해서는 DOB(20)를 이용하여 특정 주파수의 주기적인 외란 성분을 보상한다. DOB(20)는 센서K(S)(10)로부터 출력되는 트랙킹 및 포커스 에러 신호 e(t)와 엑츄에이터P(S)(13)로 입력되는 이전의 최종 보상 신호 U(t)로부터 주기적인 외란을 제거한 보상신호 Uff(t)를 출력한다.
엑츄에이터P(S)(13)로 입력되는 최종 보상신호 U(t)는 제어기C(S)(11)로부터 소정 주파수의 외란이 보상된 신호 Ufb(t)와 DOB(20)로부터 특정 주파수의 주기적인 외란이 보상된 신호 Uff(t)를 합성한 신호가 되며, 수학식 1로 표현된다.
[수학식 1]
U(t)~=~U_fb (t)~+~U_ff (t)
다음에 보상신호 Uff(t)를 출력하는 DOB(20)를 설명한다. 전달함수Pn(S)는 제어기C(S)(11)를 제외한 공칭(Nominal, 기준) 루프 이득을 나타나내는 전달함수로, 공칭 센서K(S)(10)의 이득, 공칭 드라이버V(S)(12)의 이득 및 공칭 엑츄에이터P(S)(13)의 이득의 곱에 의해 구할 수 있다. 전달함수 Pn(S)의 이득이 상당히 크기 때문에 그의 역 모델인 전달함수Pn -1(S)(20-1)의 이득은 상당히 작다. 전달함수Pn -1(S)(20-1)는 센서K(S)(10)에서 출력되는 트랙킹 및 포커스 에러 신호를 입력으로 하여 전달함수Pn(S)와의 모델링 오차를 보상한 값을 출력한다.
전달함수Pn -1(S)(20-1)에서 출력되는 보상 신호와 엑츄에이터P(S)(13)로 입력되는 이전의 최종 보상 신호 U(t)은 합성되어 필터Q(S)(20-2)로 입력된다. 필터Q(S)(20-2)는 합성된 보상신호로부터 특정 주파수에 포함된 주기적인 외란 성분을 필터링 하여 출력한다. 필터Q(S)(20-2)의 이득은 1이고, 그 대역은 광 기록 매체 드라이브 시스템의 배속에 의해 결정된다. 필터Q(S)(20-2)의 대역이 구동하는 모든 배속을 고려하여 결정되기 때문에 배속이 변하더라도 DOB(20)는 정상적으로 동작하게 되고, 아날로그로 구현되기 때문에 배속 변환에 의한 안정화 시간도 훨씬 짧게 된다. 필터Q(S)(20-2)에서 출력되는 보상신호 Uff(t)를 주파수 도메인에서 수식으로 표현하면, 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
U_ff (s)~=~Q(s)U(s)~+~Q(s)P_n^-1 (s)E(s)
스위치(20-3)는 DOB(20) 동작의 유/무를 스위칭 한다. 광 기록 매체 드라이브 시스템은 트랙 연동과 트랙 점프를 번갈아 가며 실행한다. 따라서, 광 기록 매체 드라이브 시스템이 트랙 점프 또는 서치 동작 시에, 트랙킹 에러에 대해서는 스위치(20-3)를 오픈 하여 DOB(20)가 동작하지 않도록 하며, 포커스 에러에 대해서는 스위치(20-3)를 쇼트 하여 DOB(20)가 동작하도록 한다. DOB(20)는 주기적인 편심 및 편향 외란을 제거하는 것이 목적이기 때문에 속도 제어 성분이 트랙킹 에러에 포함되는 트랙 점프 또는 트랙 서치 구간에서는 DOB(20)가 동작하지 않도록 해야한다. 그리고, 속도 제어 성분이 포커스 에러에 포함되는 트랙 점프 또는 서치구간에서는 DOB(20)가 동작하도록 해야 한다. 스위치(20-3)의 쇼트 또는 오픈 제어는 마이콤(미도시)에서 수행한다.
도 3은 본 발명에 따른 외란 제거 방법의 제1 실시 예의 동작을 보이는 흐름도로서, 트랙킹 및 포커스 서보를 ON 시키고(300단계), ID 데이터가 독취되었는지 판단한다(301단계). DOB(20)는 트래킹 및 포커스 서보가 정상적으로 동작한 후에 ON이 된다. 트랙킹 및 포커스 서보를 ON한 후에 트랙킹 및 포커스 제어가 정상적으로 동작하고 있는가는 ID 데이터(SUB-Q, Wobble, DVD ID 등)을 읽어 유효한 ID 데이터인지를 체크함으로써 알 수 있다.
ID 데이터가 독취되지 않은 경우, 마이콤은 스위치(20-3)를 오픈시키는 제어신호를 출력하여 DOB(20) 동작을 OFF 시킨다(302단계).
트랙킹 제어가 정상 적으로 동작한다는 표시로 ID 데이터가 독취되면, 마이콤은 스위치(20-3)를 쇼트시키는 제어신호를 출력하여 DOB(20) 동작을 ON 시킨다(303단계).
DOB(20)가 동작되면, 기록 매체로부터 트랙킹 및 포커스 에러신호 e(t)를 검출한다(304단계). 트랙킹 및 포커스 에러 신호 e(t)는 센서K(S)(10)에서 출력되며, 센서K(S)(10)는 픽업(미도시)이 정초점 위치나 트랙 중심에서 벗어난 정도를 검출하는 포토 다이오드(미도시) 및 포토 다이오드에서 출력되는 신호를 증폭하여 트래킹 및 포커스 에러 e(t)를 출력하는 RF 증폭기(미도시)로 구성된다.
제어기C(S)(11)는 검출된 트랙킹 및 포커스 에러신호 e(t)를 입력으로 하여 엑츄에이터P(S)(13)가 기록매체의 정 초점 및 트랙 중심을 추종하도록 하는 즉, 픽업이 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 하는 소정 주파수의 외란을 제거한 제1 보상 신호 Ufb(t)를 출력한다(305단계).
DOB(20)의 전달함수Pn -1(S)(20-1)는 공칭 센서K(S)(10)의 이득, 공칭 드라이버V(S)(12)의 이득 및 공칭 엑츄에이터P(S)(13)의 이득을 곱하여 모델링 오차에 의한 영향을 보상한다(306단계).
DOB(20)의 필터Q(S)(20-2)는 보상된 트랙킹 에러신호 e(t) 및 엑츄에이터P(S)(13)로 입력되는 이전의 최종 보상 신호 U(t)를 합성하고 필터링 하여 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호 Uff(t)를 출력한다(307단계). 필터Q(S)(20-2)의 이득은 1이고, 그 대역은 광 기록 매체 드라이브 시스템의 배속에 의해 결정된다. 필터Q(S)(20-2)의 대역이 구동하는 모든 배속을 고려하여 결정되기 때문에 배속이 변하더라도 DOB(20)는 정상적으로 동작하게 되고, 아날로그로 구현되기 때문에 배속 변환에 의한 안정화 시간도 훨씬 짧게 된다.
제어기C(S)(11)로부터 소정 주파수의 외란이 보상된 제1 보상 신호 Ufb(t)와 필터Q(S)(20-2)로부터 특정 주파수의 주기적인 외란이 보상된 제2 보상 신호 Uff(t)를 합성하여 엑츄에이터P(S)(13)로 입력한다(308단계). 엑츄에이터P(S)(13)는 최종 보상 신호 U(t)(Ufb(t)+Uff(t))를 입력으로 하여 기록 매체의 트랙 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터 재생 시에 동작하는 픽업의 위치를 변경한다.
트랙킹 및 포커스 서보가 점프 모드 또는 서치 모드인지 판단하여, 점프 모드 또는 서치 모드인 경우, 트랙킹 에러에 대해 스위치(20-3)를 오픈하여 DOB(20)동작을 오프 시키고, 포커스 에러에 대해 스위치(20-3)를 오픈하여 DOB(20)동작을 온 시킨다(309,310단계). 광 기록 매체 드라이브 시스템은 트랙 연동과 트랙 점프를 번갈아 가며 실행한다. 따라서, 광 기록 매체 드라이브 시스템이 트랙 점프 또는 서치 동작 시에, 트랙킹 에러에 대해서는 스위치(20-3)를 오픈 하여 DOB(20)가 동작하지 않도록 하며, 포커스 에러에 대해서는 스위치(20-3)를 쇼트 하여 DOB(20)가 동작하도록 한다. DOB(20)는 주기적인 편심 및 편향 외란을 제거하는 것이 목적이기 때문에 속도 제어 성분이 트랙킹 에러에 포함되는 트랙 점프 또는 트랙 서치 구간에서는 DOB(20)가 동작하지 않도록 해야한다. 그리고, 속도 제어 성분이 포커스 에러에 포함되는 트랙 점프 또는 서치 구간에서는 DOB(20)가 동작하도록 해야 한다.
트랙킹 및 포커스 서보가 점프 모드 또는 서치 모드가 아닌 경우 303단계로 복귀하여 외란 제거를 반복하여 실행한다.
도 4는 본 발명에 따른 외란 제거 장치의 제2 실시 예의 구성을 보이는 블록도로서, 센서K(S)(10), 제어기C(S)(11), 드라이버V(S)(12), 엑츄에이터P(S)(13), MA-DOB(Modify-Disturbance OBserver, 이하, MA-DOB라 표기함)(40)로 구성된다. 본 발명에서 MA-DOB(40)는 필터Q(S)(40-1) 및 스위치(40-2)로 구성된다.
센서K(S)(10)는 트랙 중심과 픽업 위치에 대한 트랙킹 및 포커스 에러 신호 e(t)를 출력한다. 센서K(S)(10)는 픽업(미도시)이 정초점 위치나 트랙 중심에서 벗어난 정도를 검출하는 포토 다이오드(미도시) 및 포토 다이오드에서 출력되는 신호를 증폭하여 트래킹 및 포커스 에러 e(t)를 출력하는 RF 증폭기(미도시)로 구성된다.
제어기C(S)(11)는 센서K(S)(10)에서 출력되는 트래킹 및 포커스 에러 신호 e(t)를 입력으로 하여, 픽업이 정 초점 위치나 트랙 중심에서 벗어난 외란에 대해서, 픽업이 정 초점 및 트랙 중심을 추종하도록 하는 즉, 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 하는 보상 신호 Ufb(t)를 출력한다.
드라이버V(S)(12)를 통하여 입력되는 주기적인 외란이 제거된 최종 보상신호 U(t)는 엑츄에이터P(S)(13)에 인가되고, 엑츄에이터P(S)(13)는 최종 보상 신호 U(t)를 입력으로 하여 기록 매체의 트랙 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터 재생 시에 동작하는 픽업의 위치를 변경한다.
디스크의 편심량 및 편향량이 클수록 트랙킹 및 포커스 에러의 주기적인 외란 성분이 증가하므로, 편심 및 편향 외란 주파수에서의 트랙킹 및 포커스 루프 이득이 상대적으로 증가하여야 한다. 특정 주파수 성분이 우세한 외란을 효율적으로 제어하기 위해서는 MA-DOB(40)를 이용하여 특정 주파수의 주기적인 외란 성분을 보상한다.
MA-DOB(40)는 DOB(20)를 수정한 것이다. DOB(20)의 전달함수 Pn(S)의 이득이 상당히 크기 때문에 그의 역 모델인 전달함수Pn -1(S)(20-1)의 이득은 상당히 작으며, 하드웨어로 구현하기 복잡하므로 이를 생략한 것이 MA-DOB(40)이다.
MA-DOB(40)는 센서K(S)(10)로부터 출력되는 트랙킹 및 포커스 에러 신호 e(t)와 엑츄에이터P(S)(13)로 입력되는 이전의 최종 보상 신호 U(t)로부터 주기적인 외란을 제거한 보상신호 Uff(t)를 출력한다.
엑츄에이터P(S)(13)로 입력되는 최종 보상신호 U(t)는 제어기C(S)(11)로부터 소정 주파수의 외란이 보상된 신호 Ufb(t)와 MA-DOB(40)로부터 특정 주파수의 주기적인 외란이 보상된 신호 Uff(t)를 합성한 신호가 되며, 수학식 3으로 표현된다.
[수학식 3]
U(t)~=~U_fb (t)~+~U_ff (t)
다음에 보상신호 Uff(t)를 출력하는 MA-DOB(40)를 설명한다. 필터Q(S)(40-1)는 엑츄에이터P(S)(13)로 입력되는 이전의 최종 보상신호 U(t)로부터 특정 주파수의 주기적인 외란 성분을 필터링 하여 출력한다. 필터Q(S)(40-1)의 이득은 1이고, 그 대역은 광 기록 매체 드라이브 시스템의 배속에 의해 결정된다. 필터Q(S)(40-1)의 대역이 구동하는 모든 배속을 고려하여 결정되기 때문에 배속이 변하더라도 MA-DOB(40)는 정상적으로 동작하게 되고, 아날로그로 구현되기 때문에 배속 변환에 의한 안정화 시간도 훨씬 짧게 된다. 필터Q(S)(40-1)에서 출력되는 보상신호 Uff(t)를 주파수 도메인에서 수식으로 표현하면, 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
U_ff (s)~=~Q(s)U(s)
스위치(40-2)는 MA-DOB(40) 동작의 유/무를 스위칭 한다. 광 기록 매체 드라이브 시스템은 트랙 연동과 트랙 점프를 번갈아 가며 실행한다. 따라서, 광 기록 매체 드라이브 시스템이 트랙 점프 또는 서치 동작 시에, 트랙킹 에러에 대해서는 스위치(40-2)를 오픈 하여 MA-DOB(40)가 동작하지 않도록 하며, 포커스 에러에 대해서는 스위치(40-2)를 쇼트 하여 MA-DOB(40)가 동작하도록 한다. MA-DOB(40)는 주기적인 편심 및 편향 외란을 제거하는 것이 목적이기 때문에 속도 제어 성분이 트랙킹 에러에 포함되는 트랙 점프 또는 트랙 서치 구간에서는 MA-DOB(40)가 동작하지 않도록 해야한다. 그리고, 속도 제어 성분이 포커스 에러에 포함되는 트랙 점프 또는 서치 구간에서는 MA-DOB(40)가 동작하도록 해야 한다. 스위치(40-2)의 쇼트 또는 오픈 제어는 마이콤(미도시)에서 수행한다.
도 6a는 MA-DOB를 적용하지 않을 때의 DVD 편심 50㎛ 디스크를 12 배속으로 회전시켰을 때의 트랙킹 에러(CH1)와 트랙킹 출력(CH3)이다. CH2 및 CH4는 포커스 에러와 포커스 출력을 나타낸다. 트랙킹 에러에 제어되지 않은 주기적인 외란 성분이 상당히 크다는 것을 볼 수 있다. 도 6b는 MA-DOB를 적용한 후의 DVD 편심 50㎛ 디스크를 12 배속으로 회전시켰을 때의 트랙킹 에러(CH1)와 트랙킹 출력(CH3)이다. MA-DOB에 의해 주기적인 외란이 보상되어 트랙킹 외란에 제어되지 않은 주기적인 외란 성분이 없는 것을 볼 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 외란 제거 방법의 제2 실시 예의 동작을 보이는 흐름도로서, 트랙킹 및 포커스 서보를 ON 시키고(500단계), ID 데이터가 독취되었는지 판단한다(501단계). MA-DOB(40)는 트래킹 및 포커스 서보가 정상적으로 동작한 후에 ON이 된다. 트랙킹 및 포커스 서보를 ON한 후에 트랙킹 제어가 정상적으로 동작하고 있는가는 ID 데이터(SUB-Q, Wobble, DVD ID 등)을 읽어 유효한 ID 데이터인지를 체크함으로써 알 수 있다.
ID 데이터가 독취되지 않은 경우, 마이콤은 스위치(40-2)를 오픈시키는 제어신호를 출력하여 MA-DOB(40) 동작을 OFF 시킨다(502단계).
트랙킹 및 포커스 제어가 정상 적으로 동작한다는 표시로 ID 데이터가 독취되면, 마이콤은 스위치(40-2)를 쇼트시키는 제어신호를 출력하여 MA-DOB(40) 동작을 ON 시킨다(503단계).
MA-DOB(40)가 동작되면, 기록 매체로부터 트랙킹 및 포커스 에러신호 e(t)를 검출한다(504단계). 트랙킹 및 포커스 에러 신호 e(t)는 센서K(S)(10)에서 출력되며, 센서K(S)(10)는 픽업(미도시)이 정초점 위치나 트랙 중심에서 벗어난 정도를 검출하는 포토 다이오드(미도시) 및 포토 다이오드에서 출력되는 신호를 증폭하여 트랙킹 및 포커스 에러 e(t)를 출력하는 RF 증폭기(미도시)로 구성된다.
제어기C(S)(11)는 검출된 트랙킹 및 포커스 에러신호 e(t)를 입력으로 하여 엑츄에이터P(S)(13)가 기록매체의 정 초점 및 트랙 중심을 추종하도록 즉, 픽업이 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록, 특정 주파수의 외란을 제거한 제1 보상 신호 Ufb(t)를 출력한다(505단계).
전달함수Pn -1(S)(20-1)가 생략된 MA-DOB(40)는 엑츄에이터P(S)(13)로 입력되는 이전의 최종 보상 신호 U(t)를 합성하고 필터링 하여 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호 Uff(t)를 출력한다(506단계). 필터Q(S)(40-1)의 이득은 1이고, 그 대역은 광 기록 매체 드라이브 시스템의 배속에 의해 결정된다. 필터Q(S)(40-1)의 대역이 구동하는 모든 배속을 고려하여 결정되기 때문에 배속이 변하더라도 MA-DOB(40)는 정상적으로 동작하게 되고, 아날로그로 구현되기 때문에 배속 변환에 의한 안정화 시간도 훨씬 짧게 된다.
제어기C(S)(11)로부터 소정 주파수의 외란이 보상된 제1 보상 신호 Ufb(t)와 필터Q(S)(40-1)로부터 특정 주파수의 주기적인 외란이 보상된 제2 보상 신호 Uff(t)를 합성하여 엑츄에이터P(S)(13)로 입력한다(507단계). 엑츄에이터P(S)(13)는 최종 보상 신호 U(t)(Ufb(t)+Uff(t))를 입력으로 하여 기록 매체의 트랙 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터 재생 시에 동작하는 픽업의 위치를 변경한다.
트랙킹 및 포커스 서보가 점프 모드 또는 서치 모드인지 판단하여, 점프 모드 또는 서치 모드인 경우, 트랙킹 에러에 대해 스위치(40-2)를 오픈하여 MA-DOB(40) 동작을 오프 시키고, 포커스 에러에 대해 스위치(40-2)를 오픈하여 MA-DOB(40) 동작을 온 시킨다(508,509단계). 광 기록 매체 드라이브 시스템은 트랙 연동과 트랙 점프를 번갈아 가며 실행한다. 따라서, 광 기록 매체 드라이브 시스템이 트랙 점프 또는 서치 동작 시에, 트랙킹 에러에 대해서는 스위치(40-2)를 오픈 하여 MA-DOB(40)가 동작하지 않도록 하며, 포커스 에러에 대해서는 스위치(40-2)를 쇼트 하여 MA-DOB(40)가 동작하도록 한다. MA-DOB(40)는 주기적인 편심 및 편향 외란을 제거하는 것이 목적이기 때문에 속도 제어 성분이 트랙킹 에러에 포함되는 트랙 점프 또는 트랙 서치 구간에서는 MA-DOB(40)가 동작하지 않도록 해야한다. 그리고, 속도 제어 성분이 포커스 에러에 포함되는 트랙 점프 또는 서치 구간에서는 MA-DOB(40)가 동작하도록 해야 한다.
트랙킹 및 포커스 서보가 점프 모드 또는 서치 모드가 아닌 경우 503단계로 복귀하여 외란 제거를 반복하여 실행한다.
도 2 및 도 4에 도시된 DOB(20) 및 MA-DOB(40)는 프로그램으로도 간단히 구현될 수 있다. 이들은 종래의 반복 학습 제어기(14)와는 달리 데이터 저장과 출력을 위한 메모리가 필요 없기 때문에 프로그램으로도 간단히 구현될 수 있는데, 반복 학습 제어기(14)와 같이 두 개의 필터를 디지털로 구현하여야 하기 때문에 제어 대역이 증가하면 디지털 샘플링 주파수가 증가하여야 하므로 반복 학습 제어기(14)와 같이 DSP나 성능 좋은 마이콤에서 구현하여야 한다.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 사상 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광 기록 매체 드라이브 시스템에 DOB 또는 MA-DOB를 적용하여 주기적으로 발생하는 외란을 효율적으로 제거할 수 있어, 트랙킹 및 포커스 서보를 안정화시킬 수 있다. 또한 하드웨어로도 간단히 구현될 수 있어 저가의 낮은 성능의 마이콤을 사용하는 광 기록 매체 드라이브 시스템에서도 효율적으로 적용될 수 있다. 또한, DOB 및 MA-DOB는 하드웨어뿐만 아니라 프로그램드로도 구현될 수 있기 때문에 성능이 뛰어난 DSP 또는 마이콤에서도 구현될 수 있다.

Claims (24)

  1. 합성된 제1 및 제2 보상신호를 입력으로 하여 기록 매체의 트랙 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터 재생 시에 동작하는 픽업의 위치를 변경하는 엑츄에이터;
    상기 엑츄에이터가 상기 기록매체와의 기준 상하 및 좌우 위치에서 벗어나 오차를 검출하는 오차 검출수단;
    상기 오차를 입력으로 하여 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체 상에서 상기 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 제1 보상신호를 출력하는 제1보상수단; 및
    상기 액츄에이터의 모델링 오차에 대한 상기 검출 오차를 보상하고, 보상된 상기 검출 오차와 이전의 상기 제1 및 제2 보상신호를 합성하여 소정 대역으로 필터링 함으로서 상기 합성된 신호에 포함된 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호를 출력하는 제2 보상수단을 포함하는 외란 제거 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제2보상수단은
    상기 액츄에이터의 모델링 오차에 대한 상기 검출 오차를 보상하 보상하는 보상부;
    보상된 상기 오차와 이전의 상기 제1 및 제2 보상신호를 합성하여 소정 대역으로 필터링 하는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 제거 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 필터부의 대역은 상기 기록 매체의 구동 속도에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제2보상수단은
    상기 오차의 종류에 따라 상기 제2 보상신호의 출력을 스위칭 하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 제거 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 엑츄에이터와 상기 기록매체와의 좌우 위치 오차에 대해 상기 스위칭부는 상기 기록 매체의 트랙 점프 또는 서치 시에 오픈 되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 엑츄에이터와 상기 기록매체와의 상하 위치 오차에 대해 상기 스위칭부는 상기 기록 매체의 트랙 점프 또는 서치 시에 쇼트 되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 장치.
  7. 합성된 제1 및 제2 보상신호를 입력으로 하여 기록 매체의 트랙 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터 재생 시에 동작하는 픽업의 위치를 변경하는 엑츄에이터;
    상기 엑츄에이터가 상기 기록매체와의 기준 상하 및 좌우 위치에서 벗어나 오차를 검출하는 오차 검출수단;
    상기 오차를 입력으로 하여 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체 상에서 상기 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 제1 보상신호를 출력하는 제1보상수단; 및
    이전에 합성된 상기 제1 및 제2 보상 신호를 소정 대역으로 필터링 하여 상기 제1 및 제2 보상 신호에 포함된 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호를 출력하는 제2 보상수단을 포함하는 외란 제거 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제2보상수단은
    이전의 상기 제1 및 제2 보상신호를 합성하여 소정 대역으로 필터링하는 필터부; 및
    상기 오차의 종류에 따라 상기 제2 보상신호의 출력을 스위칭 하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 제거 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 필터부의 대역은 상기 기록 매체의 구동 속도에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 엑츄에이터와 상기 기록매체와의 좌우 위치 오차에 대해 상기 스위칭부는 상기 기록 매체의 트랙 점프 또는 서치 시에 오픈 되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 장치.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 엑츄에이터와 상기 기록매체와의 상하 위치 오차에 대해 상기 스위칭부는 상기 기록 매체의 트랙 점프 또는 서치 시에 쇼트 되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 장치.
  12. 기록 매체 드라이브 시스템 구동 방법에 있어서,
    (a) 상기 시스템이 구동되면 엑츄에이터가 상기 기록매체와의 기준 상하 및 좌우 위치에서 벗어나 오차를 검출하는 단계;
    (b) 검출된 상기 오차를 입력으로 하여 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체 상에서 상기 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 하는 제1 보상신호를 출력하는 단계;
    (c) 상기 액츄에이터의 모델링 오차에 대한 상기 검출 오차를 보상하고, 보상된 상기 검출 오차와 이전의 상기 제1 및 제2 보상신호를 합성하여 소정 대역으로 필터링 함으로서 상기 합성된 신호에 포함된 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호를 출력하는 단계; 및
    (d) 합성된 상기 제1 및 제2 보상 신호로 상기 엑츄에이터의 구동 위치를 변경하는 단계를 포함하는 외란 제거 방법.
  13. 제 12항에 있어서, (a) 단계에 앞서서
    소정의 유효한 데이터를 독취하여 상기 시스템이 정상적으로 동작하고 있는지를 체크하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    (c-1) 상기 액츄에이터의 모델링 오차에 대한 상기 검출 오차를 보상하는 단계;
    (c-2) 보상된 상기 오차와 이전의 상기 제1 및 제2 보상신호를 합성하고 소정 대역으로 필터링 하여 주기적인 외란이 제거된 제2 보상신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 (c-2)단계에서의 필터링 대역은 상기 기록 매체 드라이브 시스템의 구동 속도에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    (c-3) 상기 오차의 종류에 따라 상기 제2 보상신호의 출력을 스위칭 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 (c-3)단계에서 상기 엑츄에이터와 상기 기록매체와의 좌우 위치 오차에 대해 상기 기록 매체 드라이브 시스템이 트랙 점프 또는 서치를 수행하면, 상기 제2 보상 신호 출력 스위칭이 오픈 되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 (c-3)단계에서 상기 엑츄에이터와 상기 기록매체와의 상하 위치 오차에 대해 상기 기록 매체 드라이브 시스템이 트랙 점프 또는 서치를 수행하면, 상기 제2 보상 신호 출력 스위칭이 쇼트 되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
  19. 기록 매체 드라이브 시스템 구동 방법에 있어서,
    (a) 상기 시스템이 구동되면 엑츄에이터가 상기 기록매체와의 기준 상하 및 좌우 위치에서 벗어나 오차를 검출하는 단계;
    (b) 검출된 상기 오차를 입력으로 하여 상기 엑츄에이터가 상기 기록매체 상에서 상기 픽업의 기준 상하 및 좌우 위치를 추종하도록 하는 제1 보상신호를 출력하는 단계;
    (c) 이전에 합성된 상기 제1 및 제2 보상 신호를 소정 대역으로 필터링 하여 상기 제1 및 제2 보상 신호에 포함된 주기적인 외란을 제거한 제2 보상신호를 출력하는 단계; 및
    (d) 합성된 상기 제1 및 제2 보상 신호로 상기 엑츄에이터의 구동 위치를 변경하는 단계를 포함하는 외란 제거 방법.
  20. 제 19항에 있어서, (a) 단계에 앞서서
    소정의 유효한 데이터를 독취하여 상기 시스템이 정상적으로 동작하고 있는지를 체크하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    (c-1) 보상된 상기 오차와 이전의 상기 제1 및 제2 보상신호를 합성하고 소정 대역으로 필터링 하여 주기적인 외란이 제거된 제2 보상신호를 출력하는 단계; 및
    (c-2) 상기 오차의 종류에 따라 상기 제2 보상신호의 출력을 스위칭 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 (c-1)단계에서의 필터링 대역은 상기 기록 매체 드라이브 시스템의 구동 속도에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 (c-2)단계에서 상기 엑츄에이터와 상기 기록매체와의 좌우 위치 오차에 대해 상기 기록 매체 드라이브 시스템이 트랙 점프 또는 서치를 수행하면, 상기 제2 보상 신호 출력 스위칭이 오픈 되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
  24. 제 21항에 있어서, 상기 (c-2)단계에서 상기 엑츄에이터와 상기 기록매체와의 상하 위치 오차에 대해 상기 기록 매체 드라이브 시스템이 트랙 점프 또는 서치를 수행하면, 상기 제2 보상 신호 출력 스위칭이 쇼트 되는 것을 특징으로 하는 외란 제거 방법.
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