KR20030085345A - 광디스크 드라이브의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불량 디스크의 일종인 편심/편향 디스크에서도 레이저 빔이 기록면과 트랙 중심을 정확히 추종하도록 함으로써 데이터를 정확히 기록하고 재생할 수 있도록 하는 광디스크 드라이브의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템을 제공하기 위한 것으로서, 포커스 트랙킹 에러신호(e)를 입력으로 하여 설정된 알고리즘에 따라 계산하여 다음단에 출력하는 피드백 제어기 C3(s); 상기 피드백 제어기 C3(s)에서 출력되는 출력신호 u와 그 전에 드라이브에 준 신호 v를 저역 통과 필터 Q(s)를 통과한 후 출력된 신호 u를 더하여 현재 상태의 드라이브로 출력하는 DOB 제어부 (D2); 및 상기 DOB 제어부 (D2)에서 출력되는 v를 설정된 전달함수 P(s)로 처리하는 엑츄에이터로 이루어져, 저주파 영역에서도 높은 게인을 확보하는 동시에 위상마진을 종전대로 유지시킬 수 있으며, 계산식이 단순해짐으로써 저속의 DSP를 사용해도 되므로 비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

광디스크 드라이브의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템 {Servo system for focus and tracking of optical disk drive}

본 발명은 광디스크 드라이브의 서보 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 불량 디스크의 일종인 편심/편향(외란)이 없도록 하기 위해 저주파 영역에서도 높은 게인을 확보하는 동시에 위상 마진을 유지할 수 있도록 하여 레이저 빔을 기록면에 정확히 초점 맺히게 하기 위한 광디스크 드라이브의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템에 관한 것이다.

광디스크 드라이브 시스템(CD-ROM/R/RW, DVD-ROM/RW/RAM, DVD+RW, DVD-P 등)은 데이터를 정확히 기록하고 재생하기 위해서 레이저 빔을 기록면에 정확히 초점을 맺히게 하는 것이 기본이다.

레이저 빔을 기록면에 정확히 초점이 맺히도록 하기 위하여 포커스 및 트랙킹 서보 시스템이 이용되고 있는데, 그 방식은 아래와 같다.

도 1에 도시된 방식은 종래의 편심/편향 디스크에서 광디스크 드라이브가 회전하는 주파수인 저주파 영역에서 포커스나 트랙킹 에러 신호를 충분히 제어범위 내로 제어할 만큼 이득(게인)을 확보하면서 위상마진을 확보할 수 없다.

상기 문제점을 해결하기 위해서 Disturbance OBserver(DOB) 방식이 대안으로 떠오르고 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이 포커스나 트랙킹 엑츄에이터는 시간이 지나면서 또는 온도에 따라서 엑츄에이터를 구성하는 파라미터 값이 바뀌는데 정규값은 그 변동 범위의 중심값을 말한다. 모든 광디스크 드라이브에 사용되고 있는 엑츄에이터는 다음과 같은 분모가 2차이고 분자가 0차인 전달함수로 표현된다.

그러나 상기 방식은 Pn(s)^-1를 실제로 계산을 해야만 하는데 2차의 미분항으로 인해 실제 신호에 노이즈가 있는 경우에는 오히려 더 심각한 문제를 발생할 수도 있으며, 아울러 C2(s), Q(s) 그리고 Pn(s)^-1를 계산해야 함으로 고속의 DSP(Digital Signal Processor)가 필요하게 되는 문제점이 발생한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 불량 디스크의 일종인 편심/편향 디스크에서도 레이저 빔이 기록면과 트랙 중심을 정확히 추종하도록 함으로써 데이터를 정확히 기록하고 재생할 수 있도록 하는 광디스크 드라이브의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광디스크 드라이브의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템은 기존의 피드백 제어기에 저역 통과 필터를 포지티브 피드백하여 저주파 영역에서도 높은 게인을 확보할 수 있고 위상마진은 그대로 유지되도록 설계된 특징이 있다.

또한 상기 저역 통과 필터는 3차 전달함수를 사용하고, 피드백 제어기와 엑츄에이터는 2차 전달함수를 사용한다.

도 1은 종래의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템에 관한 블록도,

도 2는 종래의 DOB(Disturbance OBserver) 방식에 의한 포커스 및 트랙킹 서보 시스템에 관한 블록도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포커스 및 트랙킹 서보 시스템에 관한 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

C3(s) : 제어기P(s) : 엑츄에이터 전달함수

D : disturbance observerQ(s) : 저역 통과 필터

e : 트랙킹 에러신호u : 제어기 출력신호

d : 외란 신호v : DOB 제어기 출력신호

이하, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 지닌자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광디스크 드라이브의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템은 포커스 트랙킹 에러신호(e)를 입력으로 하여 설정된 알고리즘에 따라 계산하여 다음단에 출력하는 피드백 제어기 C3(s); 상기 피드백 제어기 C3(s)에서 출력되는 출력신호 u와 그 전에 드라이브에 준 신호 v를 저역 통과 필터 Q(s)를 통과한 후 출력된 신호 u를 더하여 현재 상태의 드라이브로 출력하는 DOB 제어부 (D2); 상기 DOB 제어부 (D2)에서 출력되는 v를 설정된 전달함수 P(s)로 처리하는 엑츄에이터(actuator)로 이루어진다.

상기 피드백 제어기 C3(s)와 엑츄에이터 P(s)는 2차 전달함수를 사용하고, 저역 통과 필터 Q(s)는 3차 전달함수를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 상태에서, 포커스 트랙킹 에러신호 e를 피드백 제어기 C3(s)에서 계산하고 난 신호 u와 그 전에 드라이브에 준 신호 v를 저역 통과 필터 Q(s)를 통과한 수 나온 신호와 합하여 엑츄에이터 P(s)로 보낸다.

매 샘플링마다 상기 동작을 반복하여 포커스와 트랙킹 에러를 제어 한다.

현재 시장에는 국제 규격으로 정한 수준 이하의 디스크가 유통되고 있는데, 이것은 저주파 영역에서 국제 규격에서 정한 이득과 위상마진에 훨씬 못 미치게 회로가 설계되었기 때문이다.

따라서 위상 마진을 확보하는 동시에 만족할 만한 수준의 게인을 확보시키기 위해 저역 통과 필터를 포지티브 피드백하고 저주파 영역에서 높은 게인을 확보하면서, 위상마진도 종래의 제어기와 비슷한 수준으로 확보하도록 설계된 것이다.

이때 실제로 계산하는 항목의 수가 C3(s)와 Q(s)이므로 저속의 DSP로도 충분하다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 피드백 제어기에 저주파 필터를 포지티브 피드백하므로써 저주파 영역에서도 높은 게인을 확보하는 동시에 위상마진을 종전대로 유지시킬 수 있으며, 계산식이 단순해짐으로써 저속의 DSP를 사용해도 되므로 비용이 절감되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 포커스 트랙킹 에러신호를 입력으로 하여 설정된 알고리즘에 따라 계산하여 다음단에 출력하는 피드백 제어기;

   상기 피드백 제어기에서 출력되는 출력신호와 그 전에 드라이브에 준 신호를 저역 통과 필터를 통과한 후 출력된 신호를 더하여 현재 상태의 드라이브로 출력하는 DOB 제어부; 및

   상기 DOB 제어부에서 출력되는 출력신호를 설정된 전달함수로 처리하는 엑츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템.
2. 제 1 항에서 있어서, 상기 저역 통과 필터는 3차 전달함수를 사용하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템.
3. 제 1 항에서 있어서, 상기 피드백 제어기는 2차 전달함수를 사용하는 것을 특징으로 하는 광디스크 드라이브의 포커스 및 트랙킹 서보 시스템.