KR20040040667A - 포커스 서치 장치 및 포커스 서치 방법 - Google Patents

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Abstract

안정적이고 부드러운 포커스 서치를 수행하기 위하여, 정현파 합성기의 출력신호에 따라 광 픽업을 포커스 온 포인트로 이동시킨 후 포커스 서보를 하는 포커스 서치 장치 및 포커스 서치 방법이 제공된다. 포커스 서치방법은 포커스 서치명령에 응답하여 정현파를 발생하는 단계; 및 광 픽업이 상기 정현파에 응답하여 포커스 서치를 수행하는 단계를 구비한다. 즉, 광 픽업은 포커스 서치시에는 정현파의 진폭에 응답하여 구동되고, 포커스 서보시에는 필터링된 포커스 에러신호에 응답하여 구동된다.

Description

포커스 서치 장치 및 포커스 서치 방법{Focus search apparatus and focus search method}
본 발명은 광 시스템(optical system)에 사용되는 포커스 서치 장치 및 포커스 서치 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정현파 합성기의 출력신호에 응답하여 광 픽업을 포커스 온 포인트로 이동시킨 후, 포커스 서보(focus servo)를 하는 포커스 서치장치 및 포커스 서치방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 광 시스템에서 포커스 서보동작을 개략적으로 설명하기 위한 블락도를 나타내다. 도 1을 참조하면, 광 픽업(20)은 광 디스크(10)상에 기록된 데이터를 독출하고, 포커스 루프 필터(30)는 광 픽업(20)으로부터 출력되는 포커스 에러신호(focus error signal; FE)를 수신하고 포커스 에러신호(FE)에 응답하여 포커스 서보를 위한 포커스 구동신호(focus output drive signal; FOD)를 광 픽업(20)의 엑츄에이터(actuator; 미 도시)로 출력한다. LD는 레이저 다이오드를 나타내고, PD는 포토 다이오드를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 포커스 루프 필터의 출력신호의 파형을 나타낸다. 도 2의 포커스 루프 필터의 출력신호는 삼각파이다. 상기 삼각파는 일반적으로 업/다운 카운터(미도시)를 이용하여 발생된다.
도 1 및 도 2를 참조하여 포커스 서치(focus search) 및 포커스 서보(focus servo)를 설명하면 다음과 같다.
광 디스크(10)상에 신호를 기록(record)하거나 또는 광 디스크(10)상으로부터 신호를 재생(play back)하기 위하여, 광 픽업(20)은 반드시 포커스 서보(focus servo)에 의하여 제어되어야 한다.
광 픽업(20)이 광 디스크(10)에 대하여 합초위치(focused position)근방에 있다면, 광 픽업(20)은 S자형 포커스 에러신호(FE)를 얻을 수 있다. 그리고 광 픽업(20)이 상기 S자형 포커스 에러신호(FE)의 최대값과 최소값사이의 범위에 상응하는 범위내에 위치한다면, 광 픽업(20)은 포커스 서보를 할 수 있다.
따라서 광 픽업(20)이 포커스 서보를 수행하기 위하여, 포커스 서보 전에 포커스 서보가 가능한 범위내의 위치로 광 픽업(20)을 이동시키는 것이 필요하다. 즉, S자형 포커스 에러신호(FE)의 최대값과 최소값사이의 범위에 상응하는 범위내로 광 픽업(20)을 이동시키는 것이 필요하다. 이러한 동작을 포커스 서치(focus search)라 한다.
예컨대 도2의 구간 a에서 광 픽업(20)은 광 디스크(10)로부터 아래쪽으로 이동하고, 구간 b에서 광 픽업(20)이 광 디스크(10)쪽으로 이동한다. 광 픽업(20)은 구간 b에서 포커스 서치를 수행하고, 광 픽업(20)은 포커스 온 포인트(focus on point), 즉 포커스 에러신호(FE)가 0로 되는 포인트로부터 포커스 서보를 수행한다. 따라서 포커스 온 포인트(즉, 포커스 서치가 성공 한 경우)이후의 파형은 광 픽업(20)이 포커스 서보를 위한 신호이다.
포커스 서치시 광 디스크 기록 및/또는 재생장치는 광 디스크(10)에 대한 정보, 예컨대 CD(compact disc), DVD(digital video disc)의 종류, 또는 디스크의 유무등을 대한 정보를 추출한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 포커스 서보에서는 삼각파를 사용하므로, 포커스 서치 시에 급격한 전압변동에 따라 광 픽업(20)의 대물 렌즈가 떨리는 문제점이 있다. 또한, 포커스 에러의 최대값과 최소값의 전압차이가 크고 포커스 서치 레벨이 작은 경우 안정적으로 포커스 서보를 수행하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 안정적이고 부드러운 포커스 서치를 수행하기 위하여, 정현파 합성기의 출력신호에 따라 광 픽업을 포커스 온 포인트로 이동시킨 후 포커스 서보를 하는 포커스 서치 장치 및 포커스 서치 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 일반적인 광 시스템에서 포커스 서보동작을 개략적으로 설명하기 위한 블락도를 나타내다.
도 2는 도 1에 도시된 포커스 루프 필터의 출력신호의 파형을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 포커스 서치 장치의 블락도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 포커스 서치장치 및 서치방법을 사용하여 포커스 서치를 하기 위한 신호의 파형을 나타낸다.
도 5는 도 3에 도시된 정현파 합성기의 블락도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 포커스 서치장치 및 서치방법을 사용하여 포커스 서치를 하기 위한 흐름도를 나타낸다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 포커스 서치방법은 포커스 서치명령에 응답하여 정현파를 발생하는 단계; 및 광 픽업이 상기 정현파에 응답하여 포커스 서치를 수행하는 단계를 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 포커스 서치방법은 정현파를 발생하는 단계; 및 광 픽업이 상기 정현파의 진폭에 응답하여 광 디스크쪽으로 상승하거나 또는 상기 광 디스크로부터 하강하면서 포커스 서치를 수행하는 단계를 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 포커스 서치방법은 정현파 합성기로부터 발생된 정현파의 진폭에 응답하여 광 픽업이 광 디스크쪽으로 상승하거나 또는 상기 광 디스크로부터 하강하면서 상기 포커스 서치를 수행하는 단계; 및 상기 포커스 서치가 성공한 후, 상기 광 픽업이 포커스 서보를 수행하는 단계를 구비한다.
상기 정현파의 주파수 및/또는 진폭은 가변될 수 있고, 상기 광 픽업은 상기 포커스 서치가 성공한 후에 포커스 서보를 수행한다.
본 발명에 따른 포커스 서치방법은 다수개의 지시신호들을 수신하여 포커스 온 조건을 검출하는 단계; 및 상기 포커스 온 조건이 만족되지 못하는 경우 광 픽업은 정현파 발생기로부터 발생되는 정현파를 이용하여 포커스 서치를 수행하고, 상기 포커스 온 조건이 만족되는 경우 상기 광 픽업은 상기 다수개의 지시신호들중에서 적어도 하나의 지시신호에 응답하여 포커스 서보를 수행하는 단계를 구비한다. 상기 다수개의 지시신호들은 포커스 에러신호 및 포커스 오우케이신호를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 포커스 서치장치는 정현파를 발생시키는 정현파 발생기; 제어신호에 응답하여 상기 정현파 발생기의 출력신호 또는 필터링된 포커스 에러신호를 선택적으로 출력하는 스위치 회로; 및 상기 스위치 회로의 출력신호에 응답하여 광 픽업을 구동하는 드라이버를 구비한다.
그리고 본 발명에 따른 포커스 서치장치는 정현파를 발생시키는 정현파 발생기; 포커스 에러신호를 수신하여 필터링하고, 필터링된 포커스 에러신호를 출력하는 포커스 루프 필터; 포커스 오우케이 신호 및 상기 포커스 에러신호를 수신하여 포커스 온 조건을 검출하고, 검출결과에 따른 제어신호를 출력하는 포커스 온 조건 검출회로; 상기 제어신호에 응답하여 상기 정현파 발생기의 출력신호 및 상기 포커스 루프 필터의 출력신호중에서 하나를 선택적으로 출력하는 스위치 회로; 및 상기 스위치 회로의 출력신호에 응답하여 광 픽업을 구동하는 드라이버를 구비한다.
상기 광 픽업은 상기 포커스 서치를 수행하는 경우에는 상기 정현파의 진폭에 응답하여 구동되며, 포커스 서보를 수행하는 경우에는 상기 필터링된 포커스 에러신호에 응답하여 구동된다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 포커스 서치 장치의 블락도를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 포커스 서치장치(300)는 증폭기(310), 가산기(320), 포커스 루프 필터(focos loop filter; 330), 정현파 발생기(340), 포커스온 조건 검출회로(350), 드라이버 (360) 및 광 픽업(370)을 구비한다.
증폭기(310)는 광 픽업(370)으로부터 출력되는 포커스 에러신호(FE)를 수신하고 증폭하여 가산기(320)로 출력한다. 가산기(320)는 증폭기(310)의 출력신호와 오프셋신호를 더하거나 또는 뺀 후, 그 결과(OFE)를 포커스 루프 필터(330) 및 포커스 온 조건 검출회로(350)로 출력한다. 여기서 오프셋신호는 포커스 에러신호 (FE)에 포함된 오프셋을 제거하기 위한 신호이다.
포커스 루프 필터(330)는 가산기(320)의 출력신호(OFE)를 수신하고, 필터링하고, 필터링된 신호를 스위치 회로(SW)로 출력한다. 즉, 포커스 루프 필터(330)는 오프셋 조정된 포커스 에러신호(FE)를 수신하고, 필터링하고, 그 필터링 결과를 출력한다. 포커스 루프 필터(330)는 저역통과 필터(low pass filter)로 구현될 수 있고, 포커스 루프 필터(330)의 이득(NSK)은 외부로부터 제어될 수 있다.
정현파 발생기(340)는 정현파를 발생하여 스위치(SW)로 출력한다. 포커스 온조건 검출회로(350)는 포커스 서치시 포커스 오우케이 신호(focus OK signal; FOK) 및 가산기(320)의 출력신호(OFE)를 수신하고, 소정의 포커스 온 조건을 검출하고 (check)하고, 그 검출결과에 따른 제어신호를 스위치(SW)로 출력한다.
스위치(SW)는 포커스 온 조건 검출회로(350)의 출력신호에 응답하여 정현파 발생기(340)의 출력신호 또는 포커스 루프 필터(330)의 출력신호를 선택적으로 드라이버(360)로 출력한다.
드라이버(360)는 스위치(SW)로부터 전송되는 신호(SFOD)를 수신하고 포커스 서치 또는 포커스 서보를 위한 신호를 광 픽업(370)의 엑츄에이터로 출력한다. 광 픽업(370)은 드라이버(360)의 출력신호에 응답하여 광 디스크쪽으로 상승하거나 광 디스크로부터 하강하면서, 즉 포커스 서치를 수행하면서 포커스 에러신호(FE)를 출력한다.
도 4는 본 발명에 따른 포커스 서치장치 및 서치방법을 사용하여 포커스 서치를 하기 위한 신호의 파형을 나타낸다. 즉, 도 4는 스위치(SW)의 출력신호를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 포커스 서치장치(300)는 정현파 발생기(340)의 출력신호인 정현파의 진폭에 응답하여 포커스 서치를 수행한다. 포커스 서치시 스위치(SW)는 포커스 온 조건 검출회로(350)로부터 출력되는 제어신호에 응답하여 정현파 발생기(340)의 출력신호를 드라이버(360)로 전송한다.
또한, 포커스 서치의 결과로서 포커스 서치가 성공한 후부터, 스위치(SW)는 포커스 루프 필터(330)의 출력신호를 드라이버(360)로 전송한다. 포커스 온 포인트에서 또는 포커스 서치가 성공한 경우, 광 픽업(370)으로 부터 출력되는 포커스 에러신호(FE)는 0이다. 따라서 포커스 서치가 성공한 후부터 광 픽업(370)은 포커스 서보를 수행하여, 광 디스크상에 신호를 기록(record)하거나 또는 광 디스크상으로부터 신호를 재생(play back)할 수 있다.
따라서 광 픽업(370)은 포커스 서치시에는 정현파 발생기(340)의 출력신호에 응답하여 구동되고, 포커스 서치가 성공한 후부터(포커스 서보 시)는 포커스 루프 필터(330)의 출력신호에 응답하여 구동된다.
도 5는 도 3에 도시된 정현파 발생기의 블락도를 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 정현파 발생기(340)는 다수개의 곱셈기들(341, 343, 345, 348), 다수개의 덧셈기들(342, 344) 및 다수개의 지연회로들(346, 347)을 구비한다. 여기서 Ki, Ka, Kb 및 Ko는 이득 또는 스케일 펙터를 나타낸다. 다수개의 지연회로들(346, 347)각각은 D플립플롭으로 구현될 수 있다. 정현파 발생기(340)는 임펄스 신호 (IMP)에 응답하여 정현파를 발생한다. 상기 정현파의 진폭 및/또는 주파수는 가변될 수 있다.
곱셈기(341)는 임펄스 신호(IMP)를 수신하고, 임펄스 신호(IMP)에 소정의 스케일 펙터(Ki)를 곱하고 그 곱셈결과를 덧셈기(342)로 출력한다. 덧셈기(342)는 곱셈기(341)의 출력신호 및 덧셈기(344)의 출력신호를 가산하고 그 덧셈결과를 곱셈기(343) 및 지연회로(346)로 출력한다. 곱셈기(343)는 덧셈기(342)의 출력신호를 수신하여 소정의 이득(Ko)를 곱하고 그 곱셈결과에 따른 정현파를 도 3에 도시된 스위치(SW)로 출력한다.
지연회로(346)는 덧셈기(342)의 출력신호를 수신하여 소정시간 지연시키고 그 결과를 곱셈기(345) 및 지연회로(347)로 출력한다. 지연회로(347)는 지연회로 (346)의 출력신호를 수신하고 소정시간 지연시키고 그 결과를 곱셈기(348)로 출력한다. 곱셈기(345)는 지연회로(346)의 출력신호에 소정의 상수(Ka)를 곱하고 그 결과를 덧셈기(344)로 출력하고, 곱셈기(348)는 지연회로(347)의 출력신호에 소정의 상수(Kb)를 곱하고 그 결과를 덧셈기(344)로 출력한다.
도 5에 도시된 정현파 발생기의 이론적 배경은 다음과 같다.
우선, 2차 IIR필터(Infinite Impulse Response filter)에 대한 일반적인 z변환은 수학식 1과 같다.
여기서 분모 다항식 X(z)는 두 개의 근들(roots)을 가지며, 이 두개의 근들이 2차 필터의 극점들(poles)이다. H(z)의 극점들이 복소수인 경우, 이들을 극좌표형으로 표시하면 수학식 2와 같다.
따라서 수학식 1의 분모 다항식(X(z))을 극좌표 형식(r과 θ의 항)으로 다시 쓰면 수학식 3과 같다.
수학식 3을 이용하여 수학식 1을 변경하면 수학식 4와 같다.
수학식 4에서 두 개의 되먹임(feedback) 계수는 수학식 5와 같다.
그리고, 수학식 1에 대응하는 차분 방정식(difference equation)은 수학식 6과 같다.
수학식 1 내지 수학식 6을 통하여, 극점들과 되먹임 계수들간의 관계를 알 수 있다. 예컨대 극점들의 각도를 바꾸려면 계수 a1만을 바꾸면 된다. 그러나 식 수학식 5는 두 개의 극점들이 공액 복소수 일때만 유효하다.
연속적인 정현파를 얻으려면, 수학식 1로 표현되는 시스템의 극점들은 z평면에서 단위원상에 있어야 한다. 즉 r=1이어야 한다. 극점들의 각도는 정현파 출력의 라디안(radian)주파수와 정확히 일치한다. 따라서 수학식 5에서 a2는 -1로 고정시키고, a1을 적절히 조절하여 정현파 합성기의 주파수를 제어할 수 있다.
예컨대 도 5에 의하여 발생되는 정현파의 주파수는 Ka에 의하여 변동되고, 정현파의 진폭은 Ko에 의하여 변동된다. 여기서 Ka=2cosθ=2cos(2π(ft/fs))이고, ft는 목표 주파수(target frequency)이고, fs는 샘플링 주파수(sampling frequency)이므로, ka는 가변될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 포커스 서치장치 및 서치방법을 사용하여 포커스 서치를 하기 위한 흐름도를 나타낸다. 도 3 및 도 6을 참조하면, 포커스 서치 장치(300)가 포커스 서치 명령에 의하여 포커스 서치를 시작하는 경우(610), 정현파 발생기(340)는 정현파를 발생하여 스위치(SW)로 출력한다(620). 포커스 온 조건 검출회로(350)는 포커스 에러신호(FE) 및 포커스 오우케이 신호(FOK)를 수신하고 미리 설정된 포커스 온 조건을 검출하고, 그 검출결과에 상응하는 제어신호를 스위치(SW)로 출력한다.
즉, 포커스 서치 장치(300)가 포커스 온 조건을 만족시키지 못하는 경우(포커스 서치가 성공하지 못한 경우), 스위치(SW)는 포커스 온 조건 검출회로(350)로부터 출력되는 제어신호에 응답하여 정현파 발생기(340)로 부터 출력되는 정현파를 드라이버(360)로 전송한다. 따라서 드라이버(360)는 정현파 발생기(340)의 출력신호에 응답하여 광 픽업(370)을 구동하면서 포커스 서치를 수행한다(640).
그러나 포커스 서치의 결과로서 포커스 온 조건 검출 회로(350)가 포커스 온 포인트를 검출하면, 스위치(SW)는 포커스 온 조건 검출회로(350)로부터 출력되는 제어신호에 응답하여 포커스 로우 필터(330)의 출력신호를 드라이버(360)로 전송한다. 따라서 드라이버(360)는 포커스 로우 필터(330)의 출력신호에 응답하여 광 픽업(370)을 구동하면서 포커스 서보를 수행한다(650).
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 포커스 서치 방법 및 포커스 서치장치는 정현파를 이용하므로 안정적이고 부드러운 포커스 서치를 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 포커스 서치방법에 있어서,
    포커스 서치명령에 응답하여 정현파를 발생하는 단계; 및
    광 픽업이 상기 정현파에 응답하여 포커스 서치를 수행하는 단계를 구비하는 포커스 서치방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정현파의 주파수 및/또는 진폭은 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 포커스 서치방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광 픽업은 상기 포커스 서치가 성공한 후에 포커스 서보를 수행하는 것을 특징으로 하는 포커스 서치방법.
  4. 포커스 서치방법에 있어서,
    정현파를 발생하는 단계; 및
    광 픽업이 상기 정현파의 진폭에 응답하여 광 디스크쪽으로 상승하거나 또는 상기 광 디스크로부터 하강하면서 포커스 서치를 수행하는 단계를 구비하는 포커스 서치방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 정현파의 주파수 및/또는 진폭은 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 포커스 서치방법.
  6. 제4항에 있어서, 포커스 서치방법은,
    상기 광 픽업이 상기 포커스 온 포인트이후부터 포커스 서보를 시작하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포커스 서치방법.
  7. 포커스 서치방법에 있어서,
    정현파 합성기로부터 발생된 정현파의 진폭에 응답하여 광 픽업이 광 디스크쪽으로 상승하거나 또는 상기 광 디스크로부터 하강하면서 상기 포커스 서치를 수행하는 단계; 및
    상기 포커스 서치가 성공한 후, 상기 광 픽업이 포커스 서보를 수행하는 단계를 구비하는 포커스 서치방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 정현파의 주파수 및/또는 진폭은 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 포커스 서치방법.
  9. 포커스 서치장치에 있어서,
    정현파를 발생시키는 정현파 발생기;
    제어신호에 응답하여 상기 정현파 발생기의 출력신호 또는 필터링된 포커스 에러신호를 선택적으로 출력하는 스위치 회로; 및
    상기 스위치 회로의 출력신호에 응답하여 광 픽업을 구동하는 드라이버를 구비하는 것을 특징으로 하는 포커스 서치장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광 픽업은 상기 포커스 서치를 수행하는 경우에는 상기 정현파의 진폭에 응답하여 구동되며, 포커스 서보를 수행하는 경우에는 상기 필터링된 포커스 에러신호에 응답하여 구동되는 것을 특징으로 하는 포커스 서치장치.
  11. 포커스 서치장치에 있어서,
    정현파를 발생시키는 정현파 발생기;
    포커스 에러신호를 수신하여 필터링하고, 필터링된 포커스 에러신호를 출력하는 포커스 루프 필터;
    포커스 오우케이 신호 및 상기 포커스 에러신호를 수신하여 포커스 온 조건을 검출하고, 검출결과에 따른 제어신호를 출력하는 포커스 온 조건 검출회로;
    상기 제어신호에 응답하여 상기 정현파 발생기의 출력신호 및 상기 포커스 루프 필터의 출력신호중에서 하나를 선택적으로 출력하는 스위치 회로; 및
    상기 스위치 회로의 출력신호에 응답하여 광 픽업을 구동하는 드라이버를 구비하는 포커스 서치장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광 픽업은 상기 포커스 서치를 수행하는 경우에는 상기 정현파의 진폭에 응답하여 구동되며, 포커스 서보를 수행하는 경우에는 상기 필터링된 포커스 에러신호에 응답하여 구동되는 것을 특징으로 하는 포커스 서치장치.
  13. 포커스 서치방법에 있어서,
    다수개의 지시신호들을 수신하여 포커스 온 조건을 검출하는 단계; 및
    상기 포커스 온 조건이 만족되지 못하는 경우 광 픽업은 정현파 발생기로부터 발생되는 정현파를 이용하여 포커스 서치를 수행하고, 상기 포커스 온 조건이 만족되는 경우 상기 광 픽업은 상기 다수개의 지시신호들중에서 적어도 하나의 지시신호에 응답하여 포커스 서보를 수행하는 단계를 구비하는 포커스 서치방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 다수개의 지시신호들은 포커스 에러신호 및 포커스 오우케이신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 포커스 서치방법.
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