KR20080009448A - 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법에 관한 것으로, 예를 들어 씨디(CD) 등과 같은 미디어 특성을 갖는 광디스크에 사용되는 레이저 다이오드의 발광 시작 시점을 감시하여, 크리티컬(Critical) 포인트를 검출하고, 상기 크리티컬 포인트의 파워 슬로프 변환을 통해, 온도에 의해 감소된 파워 편차를 추정한 후, 상기 크리티컬 포인트의 X offset 조절을 통해 파워 슬로프를 변환하여, 파워 편차를 보정함으로써, 최적의 레이저 파워(Laser Power) 설정시, 온도 변화에 따른 레이저 파워의 편차를 보다 효율적으로 정확하게 보정할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.
레이저 다이오드, 온도 변화, 파워 편차, 크리티컬 포인트, X offset

Description

광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법 {Method for compensating a laser power in optical disc device}
도 1은 일반적인 레이저 다이오드 컨트롤 블록을 도시한 것이고.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 서멀 모델링에 대한 실시예를 도시한 것이고.
도 3은 본 발명에 따른 파워 슬로프와 크리티컬 포인트의 관계에 대한 실시예를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명에 따라 조절되는 레이저 다이오드 서멀 모델링에 대한 실시예를 도시한 것이고.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 파워 보정방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 레이저 다이오드 11 : 모니터 다이오드
12 : 파워 컨트롤 프로세서 13 : 롬
14 : 레이저 다이오드 드라이버
본 발명은, 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법에 관한 것으로, 예를 들어 씨디(CD) 등과 같은 광디스크에 대한 최적의 레이저 파워(Laser Power) 설정시, 온도 변화에 따른 레이저 파워의 편차를 효율적으로 보정할 수 있도록 하기 위한 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법에 관한 것이다.
일반적인 광디스크 장치에서는, 제작 공정 단계에서 D/A 변환기의 레지스터 값에 대한 출력 레이저 파워(Laser Power)의 관계 치를 일련의 학습 과정을 통해 얻은 후, 내부 플래시 롬(Flash ROM) 등에 저장시켜, 기록 동작을 수행할 때마다 독출하여 사용한다.
그러나. 광픽업의 주요 부품인 레이저 다이오드(Laser Diode)를 구동시키는 레이저 다이오드 드라이버(LDD: Laser Diode Driver)는, 온도에 민감하게 반응하는 회로 소자로서, 제작 당시 상온에서 학습 과정을 통해 얻어진 관계 치를 그대로 적용하게 되면, 실제로는 에러가 많이 발생하게 된다.
특히, 노트북 컴퓨터에 주로 사용되는 슬림형 드라이브의 경우, 노트북 컴퓨터의 주변 환경과 배터리의 방열 등으로 인해 내부 온도가 쉽게 상승하기 때문에, 데이터 기록 조건이, 제작 공정의 학습 과정과 상당히 다르게 되므로, 적절한 레이어 파워 제어가 곤란하게 되어, 광디스크의 데이터 기록 품질을 크게 저하시키게 된다.
한편, 상기와 같은 기록 환경 및 조건에 의한 편차를 보정하기 위해 최적의 기록 파워를 검출하는 OPC(Optimum Power Control) 동작을 수행하지만, 이 경우도 마찬가지로 제작 공정의 학습 과정에서 얻어진 플래시 롬(Flash ROM)의 데이터를 사용하게 되므로, 제작 공정과 기록 시작 시점간의 실제 온도 차이가 크게 발생할 경우, OPC 동작을 반복 수행하는 횟수가 증가하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 온도에 대한 레이저 다이오드의 파워 편차를 보정하는 기술은, 기록 품질을 향상시키는 데 가장 중요한 하나의 기술로서, 상기 레이저 다이오드의 파워에 대한 온도 편차를 보정하기 위하여, 정확한 레이저 다이오드의 서멀 모델링(Thermal Modeling)이 필요하며, 이에 대한 해법으로서 공지의 IL Adjust(Current vs. Optical Output Power Relation) 방법을 사용한다.
한편, 이 기술을 사용하기 위해서는, 도 1에 도시한 바와 같이 구성되는 레이저 다이오드 컨트롤 블록(Laser Diode Control Block)이 필요하고, 또한 전류 증폭(Current Amp)의 제어 파라미터(Parameter)를 입력과 이득을 제어하는 두 종류의 DAC 제어 조건(Term)이 필요하다. 그리고 DAC1, DAC2의 관계식과 OPC Referential Power에 대한 최적 값은, OPC를 시작하기 바로 직전에 임의 발광을 통해 파워 편차를 구한다.
그리고, 현재 응용되고 있는 IL Adjust 방법은, 편차의 정확한 보정을 위해 기록 파워(Write Power) 이상의 높은 파워를 임의로 발광시키고, 도 1에 도시한 바와 같이, 레이저 다이오드(10)의 전단에 설치된 모니터 다이오드(11)를 이용하여, FMD(Front Monitor Diode) 레벨을 감시하는 방식을 사용하고 있다.
예를 들어, 레이저 다이오드의 파워를 높은 파워로 발광시켜야 하므로, 트랙킹 서보(Tracking Servo)를 오프(Off)시킨 상태에서, 광디스크의 최내주로 광픽업을 위치시킨 후, 포커스 서보(Focus Servo)를 디스에이블(Disable)시켜, 렌즈를 광디스크에 가능한 가깝게 밀착하는 방법으로, 임의 발광으로 인한 더미(Dummy) 기록을 방지하게 되는 데, DVD 계열의 광디스크는, 미디어의 물리적(Physical) 특성이 확고하기 때문에, 상기와 같은 광디스크의 최내주에 대한 임의 발광 동작에 에러가 발생하지 않는다.
그러나, CD 계열의 광디스크는, 편심 성분과, OPC 동작을 수행하는 PCA (Power Calibration Area) 위치 등에 대한 물리적 특성이 확고하지 않고 유연하기 때문에, 상기와 같은 광디스크의 최내주에 대한 임의 발광 동작에 에러가 발생하게 되므로, 기록에 대한 안정성을 도모할 수 없게 된다.
한편, 현재 사용하고 있는 CD 계열의 IL Adjust 방법은, 상기 PCA 영역 중 이미 테스트 데이터를 기록한 적이 있는 구간을 찾아, 그 구간에 비교적 낮은 파워 레벨로 발광을 하여 파워 편차를 환산한다.
그러나, 상기와 같이 이미 기록한 적이 있는 구간이 존재하는 PCA 영역에 한하여 발광을 해야만 하기 때문에, 최초 기록일 경우에는 사용할 수 없으며, 일정한 PCA 영역의 사용 횟수가 적을 경우, 발광하는 시간에 제약이 있다. 즉, 1 ECC 블록에 해당하는 16 섹터(Sector) 이하의 발광으로 인해 충분한 발광이 불가능하게 되므로, FMD 레벨을 감시하는 모니터링 동작에 대한 신뢰성이 결여된다.
또한, 상기 PCA 영역 중 이미 기록된 구간에 발광을 하기 때문에, 높은 파워를 사용할 수 없게 되는 여러 가지 문제점들이 있으므로, 이를 해결할 수 있는 보다 효율적인 해결 방안 마련이 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점 및 실정을 감안하여 창작된 것으로서, 예를 들어 씨디(CD) 등과 같은 광디스크에 대한 최적의 레이저 파워(Laser Power) 설정시, 온도 변화에 따른 레이저 파워의 편차를 보다 효율적으로 정확하게 보정하여, 안정된 데이터 기록 동작과 기록 품질을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법은, 레이저 다이오드의 발광 시작 시점을 감시하여, 크리티컬(Critical) 포인트를 검출하는 1단계; 상기 검출된 크리티컬 포인트에 근거하여, 온도 변화에 의한 파워 편차를 추정하는 2단계; 및 상기 추정된 파워 편차를 보정한 후, 오피씨(OPC) 동작을 수행하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 2단계는, 상기 크리티컬 포인트의 파워 슬로프 변환을 통해, 온 도에 의해 감소된 파워 편차를 추정하는 것이고, 상기 3단계는, 상기 크리티컬 포인트의 X offset 조절을 통해 파워 슬로프를 변환하여, 파워 편차를 보정하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 레이어 파워 보정방법은, 미디어(Media) 특성이 비교적 유연한 씨디(CD) 계열의 광디스크 등에 주로 적용될 수 있는 데, 본 발명의 제1 기술적 특징은, 레이저 다이오드(LD)의 서멀 모델링 알고리즘(Thermal Modeling Algorithm)에 관한 부분으로서, 레이저 파워 설정 단계에서 레이저 다이오드의 서멀 모델링(Thermal Modeling)을 통해, 레이저 다이오드 드라이버(LDD)의 매개 변수 관계식 설정부와, 파워 편차 보정을 위해 기존의 사용하는 방식인 슬로프 콘트롤(Slope Control) 방식에서, 크리티컬(Critical Point Control) 방식으로 전환하여 얻은 관계식을 메모리에 저장하는 부분이다.
또한, 본 발명의 제2 기술적 특징은, 편차 보정 방식 적용에 관한 알고리즘(Algorithm) 부분으로서, 레이저 다이오드(LD)가 발광을 시작하는 크리티컬 포인트 모델링(Critical Point Monitoring)을 통해 구하는 부분과, 상기 클리티컬 포인트의 파워 슬로프 변환을 통해 온도에 의해 감소된 파워 편차를 추정하여, 이를 보정하는 방식에 관한 부분이다.
먼저, 반도체 디바이스인 레이저 다이오드(LD)의 서멀(Thermal) 특성은, 도 2에 도시한 바와 같이, 온도가 높아지면 파워 슬로프(Power Slope)가 작아지고, 레이저를 온(On)시키는 크리티컬 포인트(Critical Point)가 X offset 만큼 증가하게 된다.
한편, 이와 같은 특성을 보정하기 위해, 도 1을 참조로 전술한 바 있는 DAC1과 DAC2의 제어 조건을 사용하는 데, 일반적인 레이저 다이오드의 온도 보상 방법인 IL Adjust 방법에서는, 온도 상승에 따른 파워 감소를 슬로프 컨트롤(Slope Control), 즉 DAC2의 조정 동작을 통해 보정하게 된다.
그러나, 상기 DAC2를 조정하는 방법은, 기록 중 일정한 파워 레벨(Constant Power Level)을 유지하는 자동 레이저 파워 컨트롤(ALPC :Automatic Laser Power Control) 방법으로는 적당하지만, 기록 시작 이전에 적정한 파워 레벨 및 파라미터를 추출하는 경우에는, 임의적으로 강한 파워를 발광시켜야 하는 단점이 있다.
하지만, 온도 변화에 따라 발생하는 파워 변동분과 X offset의 상관 관계를 규정할 수 있으면, 기록 시작 이전에 높은 파워를 발생시킬 필요 없이, 리드 파워 레벨(Read Power Level) 이하의 작은 파워, 예를 들어 광디스크의 기록면을 전혀 손상시키지 않는 작은 파워를 이용하여 보정을 수행할 수 있게 된다.
즉, 발광 시작 지점을 모니터링(Monitoring)하여 크리티컬 포인트(Critical Point)를 구한 후, 이를 통해 온도에 따른 파워 변동분을 추정하여 슬로프로 보정할 수 있게 되므로, 온도 변화에 따라 발생하는 파워 변동분에 대한 슬로프와 X offset 관계를 규정하고, 이를 통해 레이저 다이오드의 서멀 모델(Thermal Model)을 제시한 후, 제작 공정상 레이저 파워 설정(Laser Power Setting) 단계에서 플래 시 롬에 저장되어야 할 파라미터(Parameter)를 정하게 된다.
한편, 도 2에 도시한 레이저 다이오드의 특성은, 도 1을 참조로 전술한 바 있는 DAC1, DAC2의 적절한 조합으로 구성될 수 있고, 이는 도 3에 도시한 바와 같이, 실제 측정된 데이터를 통해 증명이 가능하다.
예를 들어, 도 3에 도시한 측정값을 1st order 근사치(Approximation)로 라인 피팅(Line Fitting)을 하면 레이저 다이오드의 서멀 모델(Thermal Model)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 2 원 1 차 방정식의 조합으로 표현될 수 있는 데, 도 4의 Y 축은 Power 축이고, X 축은 DAC1 컨트롤(Control) 축에 해당하며, 각 1 차 방정식의 계수 값을 구하기 위해 다음과 같은 측정을 시행한다.
그리고, DAC2의 일반 기록시 사용 빈도가 높은 임의의 서로 다른 파라미터(Parameter)인 z1과 z2를 정한 후 z1이 설정된 조건하에서, Po1을 발광시킬 수 있는 x1을 찾고, z2가 설정된 상태에서 Po4를 발광시킬 수 있는 x2를 구한다. 그리고 다시 DAC2가 z1, DAC1이 x2 인 조건에서 Po2를 측정하고 DAC2가 z2, DAC1이 x1인 조건에서 Po3을 측정한다.
또한, 상기와 같은 각 측정 동작을 수행한 후, 다음과 같은 4 개의 서브 파라미터 세트(Sub Parameter Set)를 구할 수 있다.
Line Slope :
Figure 112006052565519-PAT00001
,
Figure 112006052565519-PAT00002
,
Figure 112006052565519-PAT00003
,
X offset :
Figure 112006052565519-PAT00004
,
Figure 112006052565519-PAT00005
,
Figure 112006052565519-PAT00006
, DAC2(Z) Control 변수에 대해 Power slope (Σ)와 Critical Point (X)를 α, β, γ, δ를 이용하여 정의한 후,
Figure 112006052565519-PAT00007
,
Figure 112006052565519-PAT00008
, α, β, γ, δ 측정을 통해 얻은 s1, s2, k1, k2를 이용하여 전개하면 다음과 같은 최종 해를 얻을 수 있다.
Figure 112006052565519-PAT00009
,
Figure 112006052565519-PAT00010
,
Figure 112006052565519-PAT00011
,
Figure 112006052565519-PAT00012
, [Eqn.4]의 α, β, γ, δ는 온도에 대한 Power 편차율을 보정하기 위한 파라미터로서 파워 설정 결과로 얻어지는 데, 이 값을 제작 공정의 학습 과정에서 플래시 롬에 저장한 후 실제 기록 직전에 이 값으로 보정을 수행한다.
한편, 상기 [Eqn.3] 관계식은, [Eqn.1]과 [Eqn.2]로 완벽하게 표현됨을 확인할 수 있는 데, 상기 [Eqn.3]의 의미를 보면 파워 편차 조절을 위한 DAC2 변동분[ΔZ]는 α, β, γ, δ 에 의해 파워 슬로프(Power slope)와 X offset을 표현할 수 있다는 것을 알 수 있으므로, 파워 슬로프와 X offset으로 [ΔZ]를 조절하고 이를 통해 파워 편차를 보상할 수 있다.
또한, 상기 크리티컬 포인트(Critical Point)를 측정한 후, 이를 이용하여 파워를 보상할 수 있음을 증명함으로서, 본 발명에서 제시한 X offset 제어로 온도에 의한 파워 보상을 검증한다. 먼저 상기 롬(ROM)에 저장된 파라미터(Parameter)를 이용하여 초기 설정 기록 파워에 대한 Zinit 값을 구하고, Critical Point (kmeas) 측정을 통해 Zmeas를 추정한다.
Figure 112006052565519-PAT00013
, Δz는 온도에 측정을 통해 얻은 Zmeas 값과 Zint값의 편차이다. Δz는 [Eqn.2], [Eqn.3]으로부터 다음과 같은 관계를 가지므로,
Figure 112006052565519-PAT00014
, [Eqn.5], [Eqn.6] 으로부터 다음과 같은 최종 해를 얻을 수 있다.
Figure 112006052565519-PAT00015
, [Eqn. 7]을 보면 입력 변위는 kmeas 이고 이 Critical Point 측정을 통해 파워 편차 보정이 가능하다는 것을 알 수 있으므로, 이로써 디스크 기록면에 거의 영향을 주지 않는 Power 발광을 통해 IL Adjust를 시행하고 이를 통해 기록품질 향상을 도모할 수 있음을 알 수 있다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는, 온도 차이가 발생하여(S10), 레이저 다이오드의 파워 에러가 검출되면(S11), PCA 영역의 탐색한 후(S12), 전술한 바와 같이, 레이저 다이오드를 리드 파워(Read Power)로 발광시키고(S13), X offset을 추출(Extraction)하게 된다(S14).
그리고, 상기 추출된 X offset를 이용하여, 파워 편차를 추종한 후(S15), 그 파워 편차를 보정하기 위한 파라미터들을, 제공 공정 과정에서의 파워 설정 파라미터로 플래시 롬에 설정하고(S16), OPC 동작 수행시(S17) 이를 독출 참조하여 최적의 레이저 파워를 설정한 후, 데이터 기록을 수행하거나(S18), 또는 OPC 동작을 재 시도하게 된다(S19).
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 종래의 슬로프 컨트롤(Slope Control) 방식과는 달리, 온도 보정시 높은 파워의 임의 발광을 요하지 않으므로, 광디스크의 물리적인 특성이 유연하여 이미 기록한 적이 있는 PCA 영역에 IL 조정을 시행해야 하는 씨디 계열의 광디스크에 대해서도 매우 적합하다.
또한, IL 조정시, 크리티컬 포인트(Critical Point) 측정값을 파워 설정 파라미터의 기초(Basis)로 추정하여 보정하기 때문에, 여러 번의 기록 파워를 발광하면서 슬로프를 측정하여 보정하는 종래의 방식에 비해 IL 조정 시행 시간을 단축시킬 수 있게 되는 데, 본 발명은 디브이디(DVD)의 LD 등에 확대 적용하여도 IL 조정 시간을 단축시킬 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

  1. 레이저 다이오드의 발광 시작 시점을 감시하여, 크리티컬(Critical) 포인트를 검출하는 1단계;
    상기 검출된 크리티컬 포인트에 근거하여, 온도 변화에 의한 파워 편차를 추정하는 2단계; 및
    상기 추정된 파워 편차를 보정한 후, 오피씨(OPC) 동작을 수행하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 2단계는, 상기 크리티컬 포인트의 파워 슬로프 변환을 통해, 온도에 의해 감소된 파워 편차를 추정하는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 3단계는, 상기 크리티컬 포인트의 X offset 조절을 통해 파워 슬로프를 변환하여, 파워 편차를 보정하는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 온도 변화에 의한 파워 편차 값과, 그에 상응하는 파워 편차 보정 값을 파워 설정 파라미터로서 비휘발성 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치에서의 레이저 파워 보정방법.
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