KR20060115356A - 광학 디스크 드라이브와 렌즈의 위치를 제어하는 방법 - Google Patents

광학 디스크 드라이브와 렌즈의 위치를 제어하는 방법 Download PDF

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KR20060115356A
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안토니우스 엘. 제이. 데커
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

과학 디스크 드라이브는 디스크(10) 상의 트랙에 대한 렌즈 위치를 제어하는 렌즈 위치 모터(24)와, 디스크에 대해 반경 방향으로 제 1 모터와 렌즈의 위치를 제어하는 제 2("대차") 모터(25)를 갖는다. 교류신호가 발생되고(56), 렌즈 위치 모터에 인가되어 렌즈 위치 모터의 제어를 변조한다. 이에 따라, 렌즈 위치를 제어하는 제어 루프가 대략적인 검색 중에나 초기화시에 더 높은 대역폭과 이에 따른 더 큰 응답성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 모터를 제어하는 제어회로가 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터(65)를 갖는 경우에, 이 차단 주파수를 교류신호의 주파수에 대해 선택할 수 있다.
광학 디스크 드라이브, 렌즈 위치, 렌즈 위치 모터, 교류 신호, 피드백 루프

Description

광학 디스크 드라이브와 렌즈의 위치를 제어하는 방법{OPTICAL DISC DRIVE AND METHOD FOR CONTROLLING THE POSITION OF A LENS}
본 발명은,
광학 디스크 상에 방사빔을 포커스하여 위치지정하여 광학 디스크에 의해 방사빔이 반사되게 하는 렌즈와,
광학 디스크를 디스크 회전 주파수로 회전시키는 수단과,
반사된 방사빔을 수신하고 광학 디스크에 대한 렌즈의 위치를 표시하는 래디얼 에러신호를 발생하는 검출수단과,
렌즈를 이동시키는 렌즈 위치 모터와,
래디얼 에러신호에 응답하여 렌즈의 위치를 제어하는 트랙킹 모드를 갖고 상기 렌즈 위치 모터를 제어하는 제 1 모터 제어회로를 포함하는 서보 제어회로를 구비한 광학 디스크 드라이브에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 광학 디스크 드라이브 내부의 렌즈의 위치를 제어하는 방법으로서,
광학 디스크를 디스크 회전 속도로 회전하게 하는 단계와,
렌즈 위치 모터를 사용하여 렌즈의 위치를 제어하는 단계를 포함하는 제어방법에 관한 것이다.
광학 디스크 드라이브에서는, 회전하는 광학 디스크의 트랙에 정보를 기록 및 판독하는 광학 헤드에, 광학 헤드 상에 설치되어 광 스폿을 광학 디스크의 트랙을 횡단하는 방향으로 이동시키는 렌즈 액추에이터를 설치하는 것이 일반적이다. 이러한 배치는 US 6 173 513에 기술되어 있다. 이러한 광학 디스크 드라이브는 보통 레이저 스폿을 반경 방향 및 축 방향으로 위치시키는 렌즈를 제어하기 위한 반경 방향의 렌즈 위치 모터와 축방향 렌즈 위치 모터로 구성된다. 이들 모터는 리니어 모터에 의해, 또는 회전하는 모터와 변속장치에 의래 움직일 수 있는 위치조정기구(또는 "대차") 상에 배치되는 장치 위에 놓인다. 반경 방향에서 스폿을 제어하기 위해서는, 제어 루프들이 필요하다.
레이저 스폿을 제어하는 제어 루프들에서는 짧은 응답시간이 필요하다. 예를 들어, 디스크의 판독 이전에, 디스크에 대해 초기화를 한번 수행해야 한다. 초기화는 트랙 제어 루프에서 사용된 트랙킹 오프셋 값을 결정한다. 또한 초기화 중에 대략적인 검색(rough search) 중에 나중에 사용될 반경 방향의 렌즈 위치 에러를 결정할 수도 있다.
초기화시에는, 트랙킹을 가능한한 신속하게 달성할 필요가 있다. 트랙킹을 달성할 때까지의 시간은 일부가 래디얼 에러 신호의 오프셋을 제어하는 제어 루프의 대역폭에 의해 결정된다. 광학 디스크는 보통 완벽하게 중심이 맞추어지지 않으며, 디스크의 편심이 이러한 제어 루프에 주파수 변조된 신호를 일으킨다. 이들은 보통 저역 통과 필터를 사용하여 필터링되지만, 이것은 제어 루프의 대역폭과, 이에 따라, 그것의 응답성을 저해한다.
더욱이, 비트랙킹 상태 중에는, 대차가 대략적인 검색을 행하도록 제어될 수 있다. 대략적인 검색 중에, 액추에이터가 대차에 대한 중심 위치를 유지하도록 제어되는 동안, 대차가 렌즈를 반경 방향으로 디스크 위에 점프하게 한다. 반경 방향의 위치를 더욱 정확하게 평가하기 위해 이러한 점프 중에 통과된 트랙들의 수를 계수할 수도 있지만, 보통 이러한 종류의 점프는 트랙를 계수하지 않고 행해진다. 따라서, 점프는 개략적(대략적)이며, 데이터 판독에 의해 위치가 평가된 후에 교정 점프를 필요로 한다. 또한, 대차를 제어하는 제어 루프의 대역폭도 대략적인 검색의 완료하기 위한 시간을 제한한다.
광학 디스크 드라이브에 대한 제어회로들의 응답시간을 개선할 필요가 있다.
본 발명의 제 1 국면에 따르면, 광학 디스크 드라이브 제어회로는 렌즈 위치 모터에 교류 신호를 인가하는 수단을 구비한다.
본 발명에 따른 방법은 렌즈 위치 모터에 교류 신호를 인가하는 단계를 더 포함한다.
렌즈 위치 모터에 교류 신호를 인가함으로써 렌즈 위치 모터의 제어가 변조된다. 이 결과, 렌즈 위치 모터를 제어하는 제어 루프가 더 높은 대역폭을 가질 수 있으므로, 더 큰 응답성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 모터 제어회로가 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터를 가지면, 이 차단 주파수가 교류 신호의 주파수에 대해 선택될 수 있다.
교류 신호는, 디스크 회전 주파수보다 높은 주파수를 갖고, 렌즈를 트랙 피치의 최소한 약 0.8 내지 1.0배, 예를 들면, 0.88배의 진폭으로 동요하게 하는데 충분한 진폭을 갖는 것이 바람직하다. 디스크의 회전 주파수와 관련하여 낮은 시정수를 갖는 래디얼 오프셋 제어 피드백 루프를 채용함으로써, 이에 상응하는 더 짧은 시동 시간으로 더 신속한 오프셋 결정이 달성된다.
광학 디스크 드라이브의 일 실시예에서는, 광학 디스크 드라이브가,
렌즈 위치 모터와 렌즈를 광학 디스크에 대해 반경 방향으로 이동시키는 대차와,
대차의 제어를 위한 제 2 모터를 더 구비하고.
서보 제어회로는 제 2 모터를 제어하는 제 2 모터 제어회로를 구비한다.
제 1 모터 제어회로는, 대차에 대한 렌즈의 위치를 검출하고, 교류신호와 결합되는 렌즈 위치 피드백 신호를 제공하여 렌즈 위치 모터에 변조된 신호를 제공하는 수단을 더 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광학 디스크 드라이브의 유리한 실시예에서는, 렌즈 위치 신호가 교류신호의 주파수보다 작은 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터에 공급되고, 저역 통과 필터의 출력이 렌즈 위치 제어기에 공급된다. 저역 통과 필터는 교류 신호로 인한 위치신호의 상승된 주파수 성분들 때문에 더 높은 차단 주파수를 가져 더 높은 제어 대역폭을 허용할 수 있다.
저역 통과 필터는, 교류신호로 인한 위치신호의 상승된 주파수 성분들 때문에, 더 높은 차단 주파수를 가져 더 높은 제어 대역폭을 허용할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 디스크 드라이브의 추가적인 실시예에서는, 서보 제어회로가 래디얼 오프셋 제어 피드백 루프를 구비한다. 래디얼 오프셋 제어 피드백 루프는, 렌즈 위치 신호가 존재하는 경우에는 렌즈 위치 오프셋을 측정하고, 또는 래디얼 에러신호 그 자체의 래디얼 오프셋을 측정하여 실현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 래디얼 오프셋 제어 피드백 루프가 제 1 모드와 제 2 모드에서 동작할 수 있으며, 제 1 모드에서는 렌즈가 중립 위치로 이동하고 렌즈 위치 신호의 렌즈 위치 오프셋이 측정되며, 제 2 모드에서는 측정된 렌즈 위치 오프셋을 사용하여 렌즈 위치신호가 교정된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 래디얼 에러신호의 래디얼 오프셋이 측정되고 래디얼 에러신호에서 감산된다.
래디얼 오프셋 피드백 루프의 초기화 중에 렌즈 위치 모터에 교류 신호를 인가함으로써, 초기화 과정을 보다 신속하게 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들을 단지 예를 들기 위해 다음 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 제어회로를 더 포함하는 본 발명의 일면에 따른 광학 디스크 판독기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 제어회로의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 제어회로의 옵션의 상세내용을 나타낸 도면이다.
도 4는 래디얼 에러신호의 그래프이다.
도 5는 초기화 중의 래디얼 오프셋을 나타낸 도 4의 연속이다.
도 1은 참조하면, 광학 디스크를 판독하기 위한 광학 디스크 판독기의 광학 디스크 드라이브가 도시되어 있다. 광학 디스크(10)는 디스크 모터(12)의 스핀들(12)에 장착되어 측면에서 도시되어 있다. 디스크 모터(12)와 연관되어 디스크 회전속도 제어기(13)가 도시되어 있다. 디스크(10)의 바로 아래에 레이저(미도시)의 빔을 제어하는 렌즈(20)가 위치한다. 렌즈(20)는 대차 모터(25)에 의해 구동되는 대차(22) 위에 장착된다. 음성 코일 모터(VCM)(24)는 대차(22)에 대한 렌즈(20)의 위치를 제어한다. 제어회로(30)는 모터(12), 대차(22)의 대차 모터와, VCM(24)을 제어한다. 제어회로(30)는 이들 각각의 구성요소에서 피드백 신호를 더 수신한다.
동작시에, 모터(12)는 디스크를 소정의 회전 주파수로 회전하도록 한다. 모터 제어회로(13)는 디스크(10)의 정상상태의 회전을 제어한다. 렌즈(20)는 디스크(10)의 저면에 잇는 트랙에 레이저를 포커스한다. VCM(24)은 화살표 A 방향으로 트랙에 대한 렌즈(22)의 위치를 제어한다. 대차(22)는 렌즈(20)와 그것과 관련된 VCM(24)을 화살표 B의 방향을 따라 디스크(10)에 대해 반경 방향으로 움직인다.
도 2를 참조하면, 제어회로(30)는 점선의 외곽선으로 도시되어 있으며, VCM(24)과 대차 모터(25)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 이들 모터의 우측에는, 액추에이터(40), 대차 모터 변속부재(41)와 대차(42)가 예시되어 있다. 이들은 물리적인 구성요소가 아니며, VCM(24), 대차 모터(25) 및 대차(22)의 제어 응답 기능들을 각각 나타낸다. 결합 기능(43)이 구성요소 40 및 42에 연결되어, 이들 구성요소들의 결합된 응답을 표시한다. 합산기(43)에서 얻어진 이와 같은 결합된 응답은 디스크(10)의 성능을 표시하며, 이것을 제어회로(30)의 전처리기(50)에 다시 피드백된다.
제어회로(30) 내부에는, 2개의 제어 루프가 존재하는데, VCM을 제어하기 위한 제 1 루프는 전처리기(50), 래디얼 제어기(52), 신호 주입기(56)에서 신호를 수신하는 믹서소자(54)와 제 1 이득소자(58)를 구비한다. 대차를 제어하는 제 2 제어 루프는, 전처리기(50), 옵션의 래디얼 오프셋 제어 루프(60), 래디얼 제어기(52)와 제 2 이득소자(62)를 구비한다. 래디얼 오프셋 제어 루프(60)는 제 1 제어 루프 내부에 구현될 수도 있다. 래디얼 오프셋 제어 루프(60)가 제 2 제어 루프 내에 구현되었을 때에는, 래디얼 에러신호(55)의 래디얼 오프셋이 측정된 후, 래디얼 에러신호에서 감산된다. 래디얼 오프셋 제어 루프(60)가 제 1 제어 루프 내부에 구현되었을 때에는, 렌즈 위치 오프셋이 측정된 후, 렌즈 위치 에러신호(53)에서 감산된다.
동작시에, 전처리기(50)는 디스크(10)와 그것의 디스크 드라이브와 관련된 광학 검출기(미도시)에서 신호(51)를 수신한다. 전처리기(50)는 렌즈 위치 에러신호(53)와 래디얼 에러신호(55)를 발생한다. 이들 신호는 래디얼 제어기(52)로 전해진다. 래디얼 제어기(52)는 믹서(54)에 액추에이터 제어신호를 전달하는 액추에이터 제어 출력(57)과 대차 구동기(62)에 대차 제어신호를 전달하는 대차 제어 출력(59)을 갖는다. 이하에서 보다 상세히 설명하는 것과 같이, 주기적인 신호가 신호 주입기(56)에 의해 믹서(54) 내부로 주입된다. 동작시에, 대차 구동기(62)의 출력은 대차 모터(25)를 구동하고, 액추에이터 구동기(58)의 출력은 VCM(24)을 구동한다. 구성요소들 40 내지 43으로 나타낸 것과 같은 이들 모터들의 결과적인 이동 은 광학 검출기에 의해 판독된 신호(51)에 대한 변화를 일으키며, 이에 따라, 제어 루프가 닫힌다.
제어 루프들은 (포커스되지만) 래디얼 제어가 트랙킹되고 있지 않을 때 트랙 교차 변조에 의해 교란된다. 이와 같은 트랙 교차 변조신호는 그것의 원인을 래디얼 에러신호(55)에서 찾을 수 있다. 이것은 주기적인 신호이다. 트랙킹이 존재하지 않으면, 디스크(10)의 편심에 의존하여 레이저 빔이 트랙들을 교차한다. 이것은 주파수 변조된 사인파 형태의 신호를 발생한다. 디스크 회전당 통과한 사인파들의 수는 편심률에 의존하며, 변조율은 디스크 속도에 의존한다.
VCM(24)은 광학 디스크(10) 상의 레이저 빔 위치를 제어하는 렌즈(20)를 이동시킨다. 모터(25)에 의해 구동된 대차(22)는 렌즈가 그것의 중간 위치에 위치하도록 VCM(24)과 그것의 렌즈의 위치를 지정한다. 디스크 상의 다른 트랙으로 점프하기 위해, 렌즈가 큰 편이를 해야 할지도 모른다. 이 경우에, 대차(22)는 VCM(24)을 도 1의 화살표B를 따라 다른 위치로 이동시킨다. 렌즈(20)는 이와 같은 이동 중에 중간 위치로 유지되어야 하며 대차에 의해 가해진 가속력에 대항하여야만 한다. 렌즈 위치 에러신호(53)는 대차에 대한 렌즈의 상대 위치를 표시한다. 이것은 광학 검출기(미도시)에서 유도된다. 렌즈 위치 피드백 루프는 렌즈를 중간 위치로 유지한다. 렌즈 위치 에러신호(53)는 렌즈 위치 제어를 교란시키는 트랙 교차 변조를 갖는다. 이와 같은 트랙 교차 변조 성분은 래디얼 제어기(52) 내부 또는 이 래디얼 제어기와 관련된 저역 통과 필터(65)에 의해 감소된다.
트랙 교차 변조의 충분한 저감을 얻기 위해서는 래디얼 제어기(52) 내부 또 는 이 래디얼 제어기와 관련된 저역 통과 필터(65)의 차단 주파수가 낮아야 한다. 제어의 안정성으로 인해, 이것은 위치 제어의 최대 제어 대역폭과 필터 차단 주파수 사이의 관계이다. 래디얼 제어기(52)의 저역 통과 필터의 낮은 차단 주파수는 제어 루프에 낮은 제어 대역폭을 제공하며, 이에 따라, 이동하는 대차에서 발생된 불충분한 교란의 감소를 제공한다.
주기적인 신호가 신호 발생기(56)에서 발생되어 액추에이터 제어신호(57)에 가해짐으로써, 액추에이터 구동기(58)에 의해 증폭될 때, VCM에 대한 그것의 영향이 트랙 피치의 약 0.88배의 이동의 크기를 제공한다. 신호의 주파수는 디스크 회전 주파수보다 더 높으며, 실질적으로 더 높은 것이 바람직하다. 교류 신호의 바람직한 주파수는 2kHz이다. 이것은 초당 3 내지 160 회전의 디스크 속도에 적합하다. 이에 따라, 렌즈 위치 검출기 신호의 주파수 변조가 높은 주파수가 된다. 교류신호 주파수에 근접하지만 이 주파수보다 작은 차단 주파수에 필터(65)에 대해 선택될 수 있다. 렌즈 (액추에이터) 위치 루프 내부의 저역 통과 필터의 바람직한 차단 주파수는 약 1kHz이다. 이것은 이전에 가능하였던 것보다 높은 차단 주파수이며, 이것으로 인해, 렌즈 위치 루프의 제어된 대역폭이 더 높아질 수 있다. 이것은 대차에 대한 렌즈의 더 양호한 트랙킹 성능을 발생한다.
도 3을 참조하면, 래디얼 제어기의 상세내용을 예시하기 위해 이 래디얼 제어기(52)가 가상선으로 도시되어 있다. 전처리기(50)에서 발생된 래디얼 에러신호(55)와 래디얼 제어기(52) 사이에 접속된 것은 래디얼 오프셋 제어기(이것은 도 2와 관련하여 옵션인 것으로 설명하였다)이다.
래디얼 제어기(52)는 렌즈 위치 에러신호(53)의 입력에 접속된 렌즈 위치 제어기(101)를 구비한다. 트랙 제어기(102)는 차이소자(difference element)(103)를 거쳐 래디얼 에러신호(55)의 입력에 접속되어 설치된다. 렌즈 위치 제어기(101)와 렌즈 위치 제어신호 출력(57) 사이에 접속된 것은 제 1 멀티플렉서(스위치)(110)와 제 2 멀티플렉서(스위치)(111)이다. 제 1 멀티플렉서(110)는 그것의 상부(음) 입력에서 렌즈 위치 제어기(101)에서 렌즈 위치 제어신호를 수신하고, 그것의 하부 입력에서 트랙 제어기(102)에서 트랙킹 제어신호(104)를 수신한다. 이 제 1 멀티플렉서는, 하이 상태일 때 멀티플렉서가 그것의 상부 입력을 그것의 출력으로 전달하게 하며, 로우 상태일 때 그것의 하부 입력을 그것의 출력으로 전달하게 하는 스위치 입력(112)을 더 갖는다. 제 2 멀티플렉서(111)는 그것의 상부 입력에서 제 1 멀티플렉서(110)의 출력을 수신하고 하부 입력이 접지되어 있다. 제 2 멀티플렉서(111)는 마찬가지로 하이 상태일 때 그것의 상부 입력을 그것의 출력을 전달하게 하며 로우 상태일 때 그것의 하부 입력을 그것의 출력으로 전달하게 하는 스위치 입력(113)을 갖는다.
관리자 마이크로콘트롤러(115)는 제 1 멀티플렉서(110)의 스위치 입력(112)에 접속된 트랙 제어 출력(116)과, 제 2 멀티플렉서(111)의 스위치 입력(113)에 접속된 초기화 출력(117)을 갖는다. 관리자 마이크로콘트롤러(115)는 사용자로부터 제어 명령을 받는 통신 채널(118)을 갖는다.
트랙 제어기(102)와 대차 제어신호 출력(59) 사이에 접속된 것은 대차 제어기(120)로서, 그것의 입력은 래디얼 제어 입력이고 그것의 출력은 대차 제어 출력 이다.
레이저 스폿이 디스크 상의 데이터를 판독해야 할 때 트랙 제어기(102)가 유효하다. 트랙 제어기(102)는 레이저 스폿과 판독될 디스크 트랙 사이의 트랙킹 에러를 검출하는 포토다이오드 검출기(미도시)로부터 (전처리기(50)를 거쳐) 입력신호를 수신한다. (마이크로콘트롤러(115) 내부의) 초기화 제어기에서 결정된 트랙킹 오프셋 값이 트랙킹 에러신호에서 감산된다(초기화는 아래에서 보다 상세히 설명한다).
(차이소자(103)에서 출력된) 오프셋이 감소된 트랙킹 에러신호는 렌즈의 반경 방향의 위치를 제어하는 렌즈 트랙 제어기(102)에 대합 입력이다. 이 제어기의 역할은 트랙킹 에러를 허용가능한 임계값으로 줄이는 것이다. 트랙 제어기(102)는 마이크로프로세서(115) 내부의 위치조정기 제어기의 제어하에서 위치조정기(대차(42))에 제어를 주어, 트랙 제어신호(104)가 래디얼 렌즈 위치 모터(VCM(24))로 전달된다. 위치조정기 제어기의 역할은 렌즈에 대해 위치조정기(대차(42))를 중립 위치로 유지하는 것으로, 이것은 피드백 제어를 사용하여 래디얼 렌즈 위치 모터(VCM(24))의 제어신호(57)를 소정의 임계값 내로 유지하여 달성된다. 제어기가 그것의 입력에 위치한 에러에 대처라는 조치는 그것의 이득에 의존한다. 더 높은 이득과 더 높은 제어 대역폭은 더 빠른 반응을 일으킨다. (모터들의 특성과 함께) 제어기 이득은 에러를 제한한다. 제어기 이득은 주파수 대역에 걸쳐 일정하지 않으며, 시스템을 안정하게 유지하기 위해, 본 기술분야에서 알려진 것과 같이, 주파수 보상기를 갖는다.
이하 래디얼 오프셋 제어기(60)를 참조하면, 이 제어기는 제 3 이득값(오프셋 학습 이득) k3를 갖고 제 3 멀티플렉서(스위치)(132)의 상부 입력에 접속된 이득소자(130)를 구비한다. 제 3 멀티플렉서(132)의 하부 입력은 접지된다. 제 3 멀티플렉서(132)는 하이 상태에 있을 때 이 멀티플렉서가 그것의 상부 입력을 그것의 출력으로 전달하게 하며 로우 상태에 있을 때 그것의 하부 입력을 그것의 출력으로 전달하게 하는 스위치 입력(134)을 갖는다. 제 3 비교기(132)의 출력은 합산기(135)를 거쳐 지연 1/z를 갖는 지연소자(136)에 접속된다. 지연소자(136)의 출력에는, 합산기(135)로 피드백되는 피드백 루프(138)가 존재한다. 또한, 지연소자(136)의 출력에는, 차이소자(103)의 음 입력에 피드백되는 피드백 루프(140)가 존재한다.
관리자 마이크로콘트롤러(115)의 초기화 출력은, 참일 때, 제 3 멀티플렉서(132)가 그것의 상부 입력을 그것의 출력을 전달하게 함으로써 래디얼 에러 오프셋 제어를 온 상태로 전환시켜, 래디얼 오프셋 제어 루프를 닫는 논리신호이다. 또한, 이 초기화 출력은, 제 2 멀티플렉서를 그것의 접지된 하부 입력으로부터 그것의 출력으로 전환시킴으로써 VCM(과 이에 따라 액추에이터)의 제어를 중지시킨다. 이와 같은 신호는 디스크가 시동될 때 일시적으로 참이 된다.
디스크가 시동될 때, 초기화가 행해질 필요가 있다. 이와 같은 목적을 위해, 마이크로콘트롤러(115) 내부에 초기화 제어기가 설치된다. 트랙 제어 루프에서 사용된 트랙킹 오프셋 값을 결정하기 위해, 이 초기화 제어기는 디스크의 최초 판독 이전의 약간의 시간 동안 작동하고 있다. 또한, 대략적인 검색 중에 렌즈 위치 제어기(101) 내부에서 사용되는 래디얼 렌즈 위치 에러가 결정된다.
초기화 루프는 전술한 것과 동일한 구성요소를 포함하지만, 래디얼 렌즈 위치 모터(VCM(24))가 제어되지 않는다. 제어 루프는 오프셋 신호를 감산함으로써 래디얼 에러의 평균값을 줄인다. 이와 같은 트랙킹 오프셋 신호는 트랙킹 오프셋 값으로서 마이크로콘트롤러(115) 내부의 레지스터에 유지되며, 트랙 제어기(102)에서 사용이 가능하다. 동일하게, 제어 루프는 렌즈 위치 에러신호(53)의 평균값을 줄일 수도 있다. 래디얼 렌즈 위치 모터는 제어되지 않는 반면에, 축방향 렌즈 위치 모터는 렌즈를 초점에 맞춘다. 이와 같은 상태에서 트랙킹 에러신호(도 4, 이하에서 설명)가 주파수 변조된 신호이다. 트랙킹 레이저 스폿 아래를 통과할 때마다, 트랙킹 에러를 표시하는 파형이 검출되고, 통과하는 파형들 주파수는 레이저 스폿 아래에서 통과하는 초당 트랙들의 수에 의존한다. 초기화 루프는 트랙킹 에러의 이와 같은 주파수 변조된 성분에 의해 요동되며(perturbated), 이것이 이 루프가 허용가능한 트랙킹 오프셋 값을 찾을 수 있는 속도를 제한한다.
본 발명의 한가지 구면은 래디얼 렌즈 위치 모터(VCM(24))에 사인파를 인가하여 이 루프에서 렌즈를 반경 방향으로 요동시키는 것과 관련된다. 이에 따라, 스폿이 항상 상대적으로 높은 주파수로 트랙들을 통과한다. 따라서, 오프셋 반복이 더 신속하게 행해질 수 있으며, 디스크를 더 일찍 트랙킹하여 드라이브가 동작할 수 있다.
디스크 상의 새로운 구역이 도입될 때 관리자 마이크로콘트롤러(115)의 초기 화 출력이 참이 될 수도 있다. 제어기는 이러한 목적을 위해 디스크를 다수의 구역으로 분할할 수도 있다.
초기화 기간 이후에, 초기화 신호가 거짓이 되어 래디얼 에러신호의 오프셋이 제거되도록 하며, 렌즈 위치 제어가 시작된다.
초기화 후에, 대략적인 검색이 필요하고 대차가 한 위치로부터 다른 위치로 움직이는 것이 필요할 때, 마이크로콘트롤러(115)는 그것의 트랙 제어 출력(116)에서 "거짓" 신호를 출력한다. 이것은 액추에이터가 그것의 중립 위치에 놓이게 하다. 대략적인 검색 중에, (제어기(102)보다는) 렌즈 제어기(101)가 VCM을 제어한다. 대차 제어기(120)는 마이크로콘트롤러(115)에서 명령(119)을 받을 때 대략적인 검색을 수행한다. 대략적인 검색 중에, 대차가 래디얼 제어기(52)의 다른 국면과 독립하여 제어된다. 이와 같은 상태에서는 VCM(액추에이터)이 렌즈 위치 제어기(101)로 스위칭된다.
레이저 스폿이 충분히 가깝지 않은 디스크 상의 다른 반경 방향의 위치로 점프해야 하며 점프가 렌즈만에 의해 수행될 수 있을 때, 대략적인 검색 루프가 효과적이다. 이와 같은 경우에, 위치조정기(액추에이터(40))가 위치조정기 제어기(렌즈 위치 제어기(101))에 의해 이동한다.
위치조정기(대차)에 대한 렌즈 위치를 검출하는 포토다이오드 검출기(미도시)에서 (전처리기(50)를 거쳐 신호를 수신하는 대략적인 검색 제어기가 설치된다(명시적으로 나타내지 않았지만, 마이크로콘트롤러(115) 및 대차 제어기(120) 내부에 구현된다). 이것은 렌즈 위치 에러신호(53)이다. 또한 대략적인 검색 제어기는 렌즈 위치 제어기(101)를 이용하여 이러한 렌즈 위치 에러신호를 허용가능한 레벨로 줄인다.
(전술한) 초기화 루프에서 결정된 렌즈 위치 에러 오프셋 값이 렌즈 위치 에러신호(53)에서 감산된다. 렌즈 위치 에러신호(53)는 래디얼 에러로부터 상대적으로 높은 누화를 가질 수 있다. 따라서, 동일한 주파수 변조된 신호가 이 렌즈 위치 제어 루프를 요동시킬 수 있다. 이러한 요동을 줄이기 위해, 렌즈 위치 루프가 저역 통과 필터(65)를 구비한다. 이러한 저역 통과 필터는 루프의 대역폭과 루프의 응답성을 제한한다.
본 발명의 다른 국면은 신호 발생기(56)에서 발생된 사인파 신호를 래디얼 렌즈 위치 모터에 가산하여 이 루프에서 렌즈를 반경 방향으로 동요시키는 것과 관련된다. 이에 따라, 스폿이 항상 상대적으로 높은 주파수로 트랙들을 통과한다. 따라서, 저역 통과 필터(65)의 차단 주파수가 증가될 수 있으며, 이에 따라 제어의 대역폭도 증가될 수 있다. 이것은 더 양호한 응답성을 부여하며, 신속한 위치조정기 이동 중에 렌즈 지연(lens lag)을 줄인다.
트랙킹 동작중에, 액추에이터는 디스크의 트랙에 대해 제어되고, 대차는 (렌즈 제어신호(104)를 사용하여) 렌즈에 대해 중립 위치로 머물도록 제어되지만, 대략적인 탐색 중에는 액추에이터가 (렌즈 위치 제어기(101)에 의해) 대차에 대해 중앙 위치를 유지하도록 제어된다. 트랙킹 중에는 렌즈가 주인이지만, 대략적인 검색 중에는 대차가 주인이다.
제어기(115)의 역할은 제어기들을 올바른 동작 모드로 하여 이들 제어기들을 구성하는 것이다. 대차 제어기(120)는 대략적인 검색 중에 대차를 제어할 수 있다. 이것을 행하기 위해, 대차 제어기는 마이크로콘트롤러(115)에서 명령을 받는다. 이와 같은 상태에서, 신호 발생기(56)를 사용한 액추에이터 제어신호의 동요는 렌즈 위치 에러신호(53)의 저주파 성분들이 줄어들게 하며 제어 대역폭을 증가시킬 수 잇게 한다. 한편, 이것은 대략적인 검색을 수행하는데 걸리는 시간을 줄인다.
레이저 빔이 트랙을 따르도록 요구될 때, 마이크로콘트롤러(115)는 출력(116)에 "참" 신호를 출력하여, 제 1 멀티플렉서(110)가 렌즈 위치 제어기(101)에서 발생된 렌즈 위치 제어신호가 제 2 멀티플렉서(111)로 전달되도록 하며, 이에 따라 제 2 멀티플렉서는 그것의 상부 입력을 받도록 전환되어, 그것을 VCM(24)( 및 액추에이터(40)로 전달한다.
래디얼 오프셋 제어(60)는 트랙킹중에만 사용되고, 초기화 동작 중에서 오프셋 자체가 평가된다.
따라서, 렌즈(20)는 광검출기에서 발생된 래디얼 에러신호(55)를 사용한 피드백 제어에 의해 그것의 반경 방향의 위치가 제어된다. 래디얼 제어가 오프되면, 래디얼 오프셋 제어기(60)를 사용한 오프셋 피드백 제어에 의해 신호에서 오프셋이 제거되고, 이에 따라 디스크(10)의 편심에 의존하여 래디얼 에러신호가 주파수 변조된 신호가 된다.
편심이 작고 속도가 낮으면, 트랙 교차신호의 주파수가 낮고 오프셋 제어기가 느린 신호 경향을 따르기 쉽다. 충분한 정밀도로 오프셋을 결정하기 위해서는 이 제어의 대역폭이 낮을 필요가 있다. 트랙 피치의 약 0.8 내지 1.0배(바람직하게 는 약 0.88배)의 진폭과 디스크 회전 주파수보다 상당히 또는 실질적으로 높은 주파수를 갖는 주기적인 신호를 신호 발생기(56)에서 VCM(26)으로 인가함으로써, 렌즈 위치 에러신호(53)의 변조가 고주파수로 된다. 이에 따라, 다른 방식으로 가능할 수도 있는 값보다 낮은 값으로 지연소자(136)의 시정수가 선택될 수 있다. 이 시정수에 대한 바람직한 값은 약 25ms이다. 이것은 더욱 신속한 오프셋 판정을 부여하며 광학 디스크 판독장치에 대한 더 짧은 시동 시간을 부여한다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하면, 디스크를 이동시키는 VCM에 교류신호를 인가하거나 인가하지 않으면서, 초기화 중의 광학 디스크 드라이브에 대한 래디얼 에러와 래디얼 오프셋을 제시하여 본 발명의 특징에 의해 제공되는 개량사항을 예시한다. 이들 도면은 시동 후의 서로 다른 시간에서의 시스템의 응답을 나타내고 있다. 도 5의 곡선 400은 렌즈의 반경 방향의 동요를 갖지 않는 렌즈 초점을 표시한다. 이 도면에서 볼 수 있듯이, 초기화 직후에는 상당한 벗어남이 존재하고, 약 0.03초 후에 초점이 정착된다. 이와 달리, 곡선 401은 신호 발생기(56)에서 발생된 주기적인 제어신호를 사용한 초점 오프셋을 나타낸 것으로, 이때에는 초기화의 직후로부터 초점의 눈에 띠는 손실이 존재하지 않는 것을 알 수 있다. 도 4는 1의 최대값에서 -1의 최소값의 범위를 갖는 대응하는 래디얼 에러신호(55)를 나타낸 것으로, 래디얼 에러신호가 약 0.015초 아래에서 고주파수를 갖고, 에러의 주파수가 약 0.02초 근처에서 떨어지며, 약 0.025초 이후에 다시 상승한다는 것을 볼 수 있다.
따라서, 렌즈 래디얼 액추에이터, 예를 들면 VCM이 트랙킹되고 있지 않은 동안, 이 액추에이터가 교류신호를 사용하여 반경 방향으로 변조되는, 광학 디스크 판독장치용 제어회로과, 이와 같은 제어회로를 갖는 광학 디스크 판독장치를 설명하였다. 이것은 최소의 트랙킹 교차 주파수를 증가시킨다. 최소 트랙 교차 주파수를 증가시킴으로써, 특히 렌즈 위치 제어 루프의 트랙 교차 변조 성분들을 증가된 차단 주파수에서의 저여 통과 필터링을 사용하여 감소시킬 수 있다. 이것은 시동시간을 줄이고 렌즈 위치 제어시에 제어 정밀도를 증가시킨다.
본 발명의 추가적인 변화가 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 행해질 수 있으며, 본 발명의 추가적인 이점이 명백하다. 단일의 프로세서 또는 유니트가 청구항에 언급된 다수의 수단의 기능을 충족시킬 수도 있다. 구성요소나 단계가 1애 또는 그 이상의 구성요소들 또는 단계들을 포함하는 것으로 설명하였지만, "구비한다"는 용어가 다른 구성요소들 또는 단계들을 제외하지 않는다. 부정관사 "a" 또는 "an"이 복수의 구성요소들 또는 단계들을 제외하지 않는다.

Claims (15)

  1. 광학 디스크 상에 방사빔을 포커스하여 위치지정하여 광학 디스크에 의해 방사빔이 반사되게 하는 렌즈(20)와,
    광학 디스크(10)를 디스크 회전 주파수로 회전시키는 수단(2, 13)과,
    반사된 방사빔을 수신하고 광학 디스크(10)에 대한 렌즈(20)의 위치를 표시하는 래디얼 에러신호(55)를 발생하는 검출수단과,
    렌즈(20)를 이동시키는 렌즈 위치 모터(24)와,
    래디얼 에러신호(55)에 응답하여 렌즈(20)의 위치를 제어하는 트랙킹 모드를 갖고 상기 렌즈 위치 모터(24)를 제어하는 제 1 모터 제어회로(52, 58)를 포함하는 서보 제어회로(30)를 구비한 광학 디스크 드라이브로서,
    상기 제어회로(30)가 렌즈 위치 모터(24)에 교류 신호를 인가하는 수단(54, 56)을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 교류신호는 디스크 회전 주파수보다 높은 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    일정한 트랙 피치를 갖는 광학 디스크(10)에 대해, 상기 교류 신호는, 렌즈(20)를 트랙 피치의 최소한 약 0.8 내지 1.0배의 진폭으로 동요하게 하는데 충분한 진폭을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  4. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    렌즈 위치 모터(24)와 렌즈(20)를 광학 디스크(10)에 대해 반경 방향으로 이동시키는 대차(22)와,
    대차(22)의 제어를 위한 제 2 모터(25)를 더 구비하고,
    서보 제어회로(30)는 제 2 모터(25)를 제어하는 제 2 모터 제어회로(52, 62)를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  5. 제 4항에 있어서,
    검출수단은 대차(22)에 대한 렌즈(20)의 위치를 표시라는 렌즈 위치 신호(53)를 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  6. 제 5항에 있어서,
    서보 제어부(30)는 비트랙킹 모드를 갖고, 상기 서보 제어부(30)는 렌즈 위치 제어신호(57)를 출력하여 비트랙킹 모드에서 렌즈 위치 신호(53)에 응답하여 렌즈(20)의 위치를 제어하는 렌즈 위치 제어기(101)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  7. 제 6항에 있어서,
    렌즈 위치 신호(53)가 교류신호의 주파수보다 작은 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터(65)에 공급되고, 저역 통과 필터(65)의 출력이 렌즈 위치 제어기(101)에 공급되는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    서보 제어회로(30)는 렌즈 위치 제어신호(57)와 교류신호를 합성하여 렌즈 위치 모터(24)에 변조된 신호를 공급하는 수단(54)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    서보 제어회로(30)가 래디얼 오프셋 제어 피드백 루프(60)를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  10. 제 9항과 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    래디얼 오프셋 제어 피드백 루프(60)가 제 1 모드와 제 2 모드에서 동작할 수 있으며, 제 1 모드에서는 렌즈(20)가 중립 위치로 이동하고 렌즈 위치 신호(53)의 렌즈 위치 오프셋이 측정되며, 제 2 모드에서는 측정된 렌즈 위치 오프셋을 사용하여 렌즈 위치신호(53)가 교정되는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  11. 제 10항에 있어서,
    사용자로부터 입력을 수신하고 사용자 입력에 응답하여 초기화신호(117)를 출력하는 마이크로콘트롤러(115)를 더 구비하고,
    초기화 신호(117)에 응답하여, 렌즈 위치 모터(24)가 렌즈 위치를 중립 위치를 취하도록 하거나, 렌즈 위치 모터(24)가 제 1 모터 제어회로에 의해 제어하는 것을 선택적으로 수행하는 제 1 스위칭수단(111)이 설치되고,
    상기 래디얼 오프셋 제어 피드백 루프(60)는, 상기 초기화 신호(117)에 응답하여, 렌즈 위치신호(53)의 렌즈 위치 오프셋을 측정하거나 측정된 렌즈 위치 오프셋을 사용하여 렌즈 위치신호(53)를 교정하는 것을 선택적으로 수행하는 제 2 스위칭수단을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 래디얼 오프셋 제어 피드백 루프(60)가 제 1 모드와 제 2 모드에서 동작할 수 있으며, 제 1 모드에서는 렌즈(20)가 중립 위치로 이동하고 래디얼 에러신호(55)의 래디얼 오프셋이 측정되며, 제 2 모드에서는 측정된 래디얼 오프셋이 래디얼 에러신호(55)에서 감산되는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  13. 제 12항에 있어서,
    사용자로부터 입력을 수신하고 사용자 입력에 응답하여 초기화신호(117)를 출력하는 마이크로콘트롤러(115)를 더 구비하고,
    초기화 신호(117)에 응답하여, 렌즈 위치 모터(24)가 렌즈 위치를 중립 위치를 취하도록 하거나, 렌즈 위치 모터(24)가 제 1 모터 제어회로에 의해 제어하는 것을 선택적으로 수행하는 제 1 스위칭수단(111)이 설치되고,
    상기 래디얼 오프셋 제어 피드백 루프(60)는, 상기 초기화 신호(117)에 응답하여, 래디얼 에러신호(55)의 래디얼 오프셋을 측정하거나 측정된 래디얼 오프셋을 사용하여 래디얼 에러신호(55)를 교정하는 것을 선택적으로 수행하는 제 3 스위칭수단(132)을 구비한 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  14. 제 9항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 래디얼 오프셋 제어 피드백 루프(60)는 디스크 회전 주파수와 관련하여 낮은 시정수를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 디스크 드라이브.
  15. 광학 디스크 드라이브 내부의 렌즈(20)의 위치를 제어하는 방법으로서,
    광학 디스크(10)를 디스크 회전 속도로 회전하게 하는 단계와,
    렌즈 위치 모터(24)를 사용하여 렌즈(20)의 위치를 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 렌즈 위치 모터(24)에 교류 신호를 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 위치의 제어방법.
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