KR970000409B1 - 광학 스캐닝 장치의 트래킹 제어회로 - Google Patents

광학 스캐닝 장치의 트래킹 제어회로 Download PDF

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KR970000409B1 KR1019880012605A KR880012605A KR970000409B1 KR 970000409 B1 KR970000409 B1 KR 970000409B1 KR 1019880012605 A KR1019880012605 A KR 1019880012605A KR 880012605 A KR880012605 A KR 880012605A KR 970000409 B1 KR970000409 B1 KR 970000409B1
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Abstract

내용 없음.

Description

광학 스캐닝 장치의 트래킹 제어회로
제1도는 광학스캐닝 장치의 광 검출기를 나타낸 개략도.
제2도는 사인파 트래킹 에러신호 그래프.
제3도는 본 발명의 제1실시예도.
제4도는 본 발명의 제2실시예도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광학 스캐닝 장치 2 : 차등 증폭기
3 : 제어가능한 스위치 4 : 자동이득 제어 증폭기
5 : 방향 논리 회로 6 : 업-다운 카운터
7 : 펄스 형성기 8 : 광빔
9 : 컴팩트 디스크
본 발명은 2개의 출력전압의 차이로부터 트래킹 에러신호 TE가 발생되는 광학스캐닝 장치의 트래킹 제어회로에 관한 것이다.
광학 스캐닝 장치, 소위 광픽업의 구조와 작용은 Electronic components application, 제6권, 제4호, 1984년 발행, 209-215페이지에 기술되어 있다.
레이저 다이오드로부터 방출된 광빔은 렌즈에 의해 컴팩트 디스크에 포커싱되고 그곳에서 광 검출기로 반사된다. 컴팩트 디스크에 기억된 데이타와 포커싱 제어회로 침 트래킹 제어회로에 대한 실제값이 광 검출기의 출력신호로부터 얻어진다. 상기 책자에서 포커싱 제어회로에 대한 목표값과 실제값의 차이는 포커싱 에러로 표현되는 반면, 트래킹 제어회로에 대한 목표값과 실제값의 차이는 방사상 트래킹 에러로 표현되어 있다.
포커싱 제어회로에 대한 액추에이터로서 코일이 사용되며 코일의 자기장에 의해 대물렌즈가 광축을 따라 움직일 수 있다. 포커싱 제어회로는 대물렌즈를 이동시켜 레이저 다이오드로부터 방출된 광빔이 항상 컴팩트 디스크에 포커싱되도록 한다. 종종 방사상 구동부라고도 불리는 트래킹 제어회로에 의해 광학 스캐닝 장치는 컴팩트 디스크와 관련해서 방사방향으로 이동될 수 있다. 이것에 의해 광빔은 컴팩트 디스크의 나선형 데이타 트랙에 안내될 수 있다.
몇몇 장치에서는 방사상 구동부가 소위 개략 구동부와 미세 구동부로 구성된다. 개략 구동부는 예를 들면 스핀들로 구현되며, 이것에 의해 레이저 다이오드, 렌즈, 빔 스플리터 및 광 검출기로 이루어진 전체 광학스캐닝 장치가 방사방향으로 이동될 수 있다. 미세 구동부에 의해 광빔이 방사방향에서, 예를 들면 일정한 작은 각만큼 기울어질수 있으므로 광빔은 상기 기울어짐 운동에 의해서만 컴팩트 디스크의 반경을 따라 작은 부분을 이동할 수 있다.
데이타, 예를 들면 비디오 디스크 플레이어에서의 화상과 음성 또는 컴팩트 디스크 플레이어에서의 음성을 완벽하게 재생하기 위해 광빔을 비디오 디스크 또는 컴팩트 디스크에 정확하게 포커싱하는 것과 더불어 디스크의 데이타 트랙을 따라 정밀하게 안내하는 것이 필요하다.
제1도에서는 컴팩트 디스크 플레이어의 광학 스캐닝 장치의 광 검출기(PD)가 도시되어 있으며, 상기 광학 스캐닝 장치에서는 3개의 레이저빔 L1, L2, L3이 컴팩트 디스크에 포커싱 된다. 레이저빔 L1 및 L2은 +1 및 -1준위의 회절빔이다. 이러한 스캐닝 장치를 전술한 책자에서는 3빔 픽업이라고 표현하고 있다.
광 검출기(PD)는 4개의 인접 사각형 포토다이오드(A,B,C,D)가 하나의 사각형을 형성하도록 조합되어 있다. 4개의 포토다이오드(A,B,C,D)로 이루어진 사각형과 관련해서 2개의 또 다른 사각형 포토다이오드(E 및 F)가 서로 대각선으로 놓여있다.
4개의 포토다이오드(A,B,C,D)상에 포커싱 된 중간 레이저빔 L1은 데이타 신호 HF=AS+BS+CS+DS와 포커싱 에러신호 FE=(AS+CS)-(BS+DS)를 발생시킨다. 2개의 외부 레이저빔 L2 및 L3중 앞쪽의 레이저빔 L2은 포토다이오드(E)에, 뒤쪽의 레이저빔 L3은 포토다이오드(F)에 조시되며, 이것들은 트래킹 에러 신호 TE=ES-FS를 발생시킨다. 각각의 포토다이오드(A,B,C,D)의 광전압은 AS,BS,CS,DS,ES,FS로 표시된다. 광학 스캐닝 장치에서 중간 레이저빔 L1의 광통로에는 난시(비점 수차) 작용을 하는 콜리메이터가 설치되어 있기 때문에 중간 레이저빔 L1은 4개의 포토다이오드(A,B,C,D)로 형성된 큰 사각형에 정확히 포커싱되면 원형이 되는 반면, 디포커싱(Defocusing)되면 타원형이 된다.
제1a도는 포커싱과 트래킹이 모두 정확한 경우를 나타낸다. 중간 레이저빔 L1에 의해 큰 사각형에 형성되는 광점이 원형이기 때문에 포커싱 에러신호는 FE=(AS+CS)-(BS+DS)=0이다. 포커싱 제어회로는 포커싱 에러신호 FE의 값 0으로부터 정확하게 포커싱되었다는 것을 안다.
제1b도는 컴팩트 디스크가 대물렌즈로부터 너무 멀리 떨어져 디포커싱된 경우를 나타낸다. 포커싱 에러신호 FE는 음이다. 즉, FE=(AS+CS)-(BS+DS)＜0, 포커싱 제어회로는 포커싱 에러신호의 음의 값으로부터 컴팩트 디스크와 대물렌즈 사이의 간격이 너무 크다는 것을 안다. 따라서 대물렌즈는 포커싱 제어회로의 액추에이터에 의해 포커싱 에러신호 FE가 0이될 때까지 컴팩트 디스크로 이동된다.
제1c도는 대물렌즈가 컴팩트 디스크에 너무 가까이 놓여 디포커싱된 경우를 나타낸다. 포커싱 에러신호 FE는 양의 값을 가진다. 즉, FE=(AS+CS)-(BS+DS)＞0, 포커싱 제어회로는 포커싱 에러신호의 양의 값으로부터 대물렌즈가 컴팩트 디스크에 너무 가까이 놓여 있다는 것을 안다. 따라서 대물렌즈는 액추에이터에 의해 포커싱 에러신호 FE가 0이 될 때까지 컴팩트 디스크로부터 떨어진다.
트래킹 제어회로에 의해 트랙안내가 이루어지는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제1a도, 제1b도 및 제1c도에서는 레이저빔 L1, L2 및 L3이 트랙에 정확하게 안내되어 있다. 트래킹 에러신호 TE는 영의 값을 가진다. 즉, TE=ES-FS=0.
제1d도는 레이저빔 L1, L2 및 L3이 트랙으로부터 오른쪽으로 밀려진 경우를 나타낸다. 트래킹 에러신호는 음의 값을 취한다. 즉, TE=ES-FS＜0. 트래킹 제어회로의 액추에이터는 트래킹 에러신호가 영이 될 때까지 광학 스캐닝 장치를 왼쪽으로 이동시킨다.
반대의 경우, 즉, 레이저빔이 트랙으로부터 왼쪽으로 밀려진 경우에 트래킹 에러신호는 양의 값을 가진다. 즉, TE=ES-FS＞0. 따라서 트래킹 제어회로의 액추에이터는 트래킹 에러신호 TE가 영이 될 때까지 광학스캐닝 장치를 오른쪽으로 이동시킨다.
레이저빔 L1 및 회절빔 L2 및 L3이 다수의 데이타 트랙 위로 진행하면 트래킹 에러신호 TE는 제2도에 도시된 사인파형을 취한다. 예로써 3개의 광빔 L1, L2 및 L3이 기계적인 진동에 의해 스캐닝되어야 할 데이타 트랙으로부터 벗어나면, 트랙 차이가 2개의 인접한 데이타 트랙의 1/2간격인 0.8㎛보다 작은 경우에만 광빔들이 다시 정확한 트랙에 조사될 수 있다. 그렇지 않은 경우에는 레이저빔은 인접 트랙에 조사된다.
컴팩트 디스크 플레이어에서는 빔이 인접 트랙으로 점프되었는지가 서브코드에 의해 결정될 수 있기 때문에 레이저빔 L1이 다시 정확한 데이타 트랙으로 진행될 수 있다. 그러나, 컴팩트 디스크 플레이어의 기계적인 진동 또는 충격에 의해 스캐닝 되어야 할 데이타 트랙으로부터 벗어나는 경우 최소한 한 블록에 대한 정보신호 또는 일회전에 대한 정보신호가 차단되기 때문에 음악 또는 음성의 차단이 가청된다. 또 다른 단점은, 광빔을 서브코드에 의해 다시 정확한 데이타 트랙으로 진행하게 하기 위해 비교적 복잡한 프로그램이 필요하다는 것이다.
또한 정형화되지 않은 자기광학 디스크와 드로우(DRAW)디스크에서는 이러한 보정이 불가능 하다는 것이다.
일본 공개공보 JP-OS 60 10429에 공지된 트래킹 제어회로에서는 고주파수 신호의 음 및 양의 포락선(envelope)으로부터 광빔이 데이타 트랙위로 이동하는지가 검출된다. 그러나 고주파수 유입(highfrequency interention)만이 카운터에 의해 카운팅되기 때문에, 광빔이 디스크의 중심을 향해 내부로 또는 디스크 가장자리를 향해 외부로 이동하는지가 검출될 수 없다. 즉, 광빔이 어느 방향으로 이동하는지를 알 수 없다. 카운터에 의해서는 단지 고주파수 유입 및 스위프된 데이타 트랙의 수만이 카운팅된다.
그러나 기계적인 충격 또는 진동이 발생할 때, 컴팩트 디스크의 편심으로 인해 스위프된 데이타 트랙을 카운팅하는데 에러가 발생할 수 있다. 예를 들면, 스캐닝 장치가 충격에 의해 외부로 이동되고 동시에 컴팩트 디스크의 편심으로 인해 스캐닝 장치 하부의 데이타 스캐닝 장치보다 빨리 외부로 전행하면, 스캐닝 장치는 데이타 트랙에 대하여 내부로 이동한다. 이러한 경우에 카운터는 동일한 데이타 트랙을 여러번 카운팅하기 때문에 정확한 데이타 트랙과의 차이가 실제의 경우보다 훨씬 많이 발생된다. 따라서 부가적인 보정없이 정확한 트랙을 찾을 수 없다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하여, 데이타 트랙을 스캐닝하는 광빔이 예를 들면 기계적인 충격으로 인해 스캐닝해야 할 데이타 트랙을 벗어난 후 다시 스캐닝해야 할 데이타 트랙으로 확실하고 빠르게 이동되는 광학 스캐닝 시스템의 트래킹 제어회로를 제공하는데 있다.
상기 목적은 방향 논리 회로에 의해 스캐닝 하는 광빔이 스캐닝해야 할 데이타 트랙으로부터 어떤 방향으로 이동되는지를 검출하고, 업-다운카운터에 의하여 광빔이 스캐닝해야 할 데이타 트랙으로부터 벗어날 때 광빔이 점프한 데이타 트랙의 수를 카운터하고, 상기 카운터의 계수값으로부터 제어신호를 구하여 광빔이 다시 스캐닝 해야 할 트랙에 조사되게 하는 본 발명에 의하여 이루어진다.
본 발명의 일실시예를 제3도를 참고로 설명하면 다음과 같다.
차동 증폭기(2)에서는 광학 스캐닝 장치(1)로부터 출력된 전압 ES 및 FS으로부터 트래킹 에러신호 TE=ES-FS가 형성되어 제어가능한 스위치(3)를 통해 트래킹 제어회로의 자동이득 제어 증폭기(4)의 입력단에 공급되고, 자동이득 제어 증폭기(4)의 출력단은 트래킹 제어회로의 액추에이터의 입력단과 연결된다. 또한, 출력전압 ES 및 FS은 방향 논리회로(5)에 공급된다. 업-다운 카운터(6)의 출력단(A1)은 제어가능한 스위치(3)의 제어 입력단과 연결된다. 카운터의 계수값과 부호가 출력되는 업-다운 카운터(6)의 출력단(A2)은 펄스 형성기(7)의 입력단과 연결되고, 펄스 형성기(7)의 출력단은 자동이득 제어 증폭기(4)와 연결된다.
방향논리회로(5)는, 예를 들면, D-플립플롭으로 형성될 수 있고, 그것의 D-입력단에는 하나의 광잔압, 예를 들면 FS가 그것의 클록 입력단에는 다른 광전압 ES이 인가된다. D-플립플롭의 Q-출력단은 업-다운 카운터(6)의 업-다운 카운팅 입력단(VR)과 연결된다. D-플립플롭의 클록 입력단이 업-다운 카운터(6)의 클록 입력단(CL)과 연결되기 때문에 D-플립플롭과 업-다운 카운터(6)는 하나의 광전압에 의해(본 실시예에서는 광전압 ES에 의해) 동기된다. 본 실시예에서 2개의 광전압 ES 및 FS 사이의 위상편이는 약 90°이며, 2개의 광전압 ES 및 FS의 차이는 트랭킹 에러신호 TE를 형성한다.
스캐닝하는 광빔(8)이 광학 기록매체, 예를 들면 컴팩트 디스크(9)의 스캐닝해야 할 데이타 트랙으로부터 벗어나면, 즉시 업-다운 카운터(6)는 광빔이 데이타 트랙으로부터 어느 방향으로 이동되었나에 따라 방향 논리회로(5)의 D-플립플롭으로부터 양의 카운팅 펄스 또는 음의 카운팅 펄스를 얻는다. 광빔이 데이타 트랙으로 디스크 중심으로 이동되면, 먼저 D-플립플롭 및 업-다운 카운터(6)의 클록 입력단에 클록펄스가 인가된다. 그러나, D-플립플롭의 D-입력단에는 논리 0이 인가되기 때문에 그 Q-출력은 계속 로우(LOW)로 유지되므로 업-다운 카운터(6)는 다운카운팅한다. 반대의 경우, 즉 광빔이 데이타 트랙으로부터 디스크 가장자리로 이동되면, 먼저 D-플립플롭의 D-입력, 그리고나서 그 클록 입력단 및 업-다운 카운터(6)의 클록 입력단에 펄스가 인가된다. 업-다운 카운터(6)는 D-플립플롭의 세팅으로 인해, 즉 D-플립플롭의 Q-출력이 하이(HIGH)가 됨으로 인해 카운팅 입력단에 클록펄스가 인가되기 때문에 업-다운 카운(6)는 업카운팅한다.
양의 또는 음의 제1카운팅 펄스로 인해 카운터의 계수값은 +1또는 -1이 된다. 이러한 카운터의 계수 값 상태에서 제어 가능한 스위치 (3)가 개방되므로 제어루프가 열린다(즉, 제어신호가 연결되지 않는다). 카운터(6)는 광빔이 데이타 트랙을 교차할 때마다 양의 또는 음의 카운팅 펄스를 얻기 때문에 카운터의 계수값은 스캐닝 해야 할 데이타 트랙으로부터의 광빔(8)의 편차에 비례한다. 카운터의 계수값으로부터 펄스 형성기(7)는 보정신호를 얻으며, 보정신호는 자동이득 제어 증폭기(4)에 공급되고, 자동이득 제어 증폭기(4)는 광빔(8)을 다시 스캐닝해야 할 데이타 트랙에 빠르고 정확하게 조사되게 한다. 상기 과정중에 업-다운 카운터(6)는 계속 카운팅하므로 카운터의 계수값은 다시 0이 된다. 카운터의 계수값이 0이 되면 광빔(8)이 다시 정확한 데이타트랙을 스캐닝하므로 제어가능한 스위치(3) 및 제어루프가 다시 폐쇄된다.
3빔 방식(three-beam-method)에 따라 작동하는 대개의 컴팩트 디스크 플레이어에서와 마찬가지로 2개의 광전압 ES 및 FS 사이의 위상 편이가 180°이면, 90°위상편이된 2개의 전압을 다시 이용하기 위해 제4도에 도시된 바와 같이, D-플립플롭의 클록 입력단에는 하나의 광전압 대신에 데이타 신호 HF의 포락선 그리고 D-입력단에는 다른 광전압 대신에 트래킹 에러신호 TE가 공급된다.
따라서, 제4도에 도시된 실시예에서 D-플립플롭의 클록 입력단은 광학 스캐닝 장치(1)의 데이타 신호 HF의 포락선이 출력되는 출력단과 연결되며, 데이타 신호 HF는 제1도에 도시되어 있고, 전술한 바와 같이 4개의 사각형 포토다이오드(A,B,C,D)의 4개의 광전압 AS, BS, CS, DS의 합계로 형성된다. D-플립플롭의 D-입력단은 차동증폭기(2)의 출력단과 연력된다.
제4도에 도시된 실시예의 작용은 제3도에 도시된 실시예의 작용과 유사하다. 광빔이 하나의 데이타 트랙에서 다음 데이타 트랙으로 이동될 때 마다 데이타 신호에 고주파 유입이 발생한다. 따라서, 광빔이 데이타 트랙을 교차하면 D-플립플롭의 클록 입력단에 항상 하나의 펄스가 인가된다. 그러나 트래킹 에러신호 TE의 부호는 광빔이 데이타 트랙을 벗어나는 방향에 의존하기 때문에 어느 한 방향에 대하여 D-플립플롭의 출력은 하이로 설정되는 반면, 다른 반대방향에 대하여 그 출력이 로우로 설정된다. 따라서 카운터(6)는 어느 한 방향에 대하여 업카운팅하는 반면, 다른 반대방향에 대하여 다운 카운팅된다.
D-플립플롭(5)의 입력단은 교체될 수 있다. 즉, D-플립플롭의 D-입력단에는 데이타 신호 HF의 포락선이 인가되는 반면, 그것이 클록 입력단에는 트래킹 에러신호 TE가 인가된다.
전술한 바와 같이, 광빔이 데이타 트랙을 이탈했을 경우 본 발명에 의하여 간단하고 용이하게 원하는 트랙으로 광빔이 이동될 수 있다.
본 발명은 컴팩트 디스크 플레이어, 드로우 디스크 플레이어, 비디오 디스크 플레이어 및 자기 광학 장치에 적합하다.

Claims (4)

  1. 트랙이 에러신호 TE가 2개인 광전압(ES, FS)의 차이로부터 발생되고, 방향 논리회로(5)는 스캐닝하는 광빔이 스캐닝해야 할 트랙으로부터 어떤 방향으로 벗어났는지를 검출하며, 업-다운 카운터(6)는 광빔이 스캐닝해야할 데이타 트랙을 벗어날 때 이동한 데이타 트랙의 수를 카운팅하는 광학 스캐닝 장치(1)의 트래킹 제어회로에 있어서, 제어루프는 스캐닝해야 할 데이타 트랙으로부터 광빔이 벗어날 때 개방되며, 펄스형성기(7)는 스캐닝해야 할 데이타 트랙으로 광빔을 다시 보내기 위하여 계수값으로부터 보정신호를 발생시키고, 보정후에 상기 제어루프는 다시 폐쇄되며, D-플립플롭은 방향논리회로(5)로서 제공되며, 하나의 광전압(FS)이 상기 D-플립플롭의 D입력단에 제공되고, 다른 하나의 광전압(ES)이 D-플립플롭의 클록 입력단에 제공되며, D-플립플롭의 Q 출력단은 업-다운 카운터(6)의 업-다운 카운팅 입력단(VR)에 연결되고, D-플리플롭의 클록 입력단은 업-카운터(6)의 클록 입력단(CL)에 연결되는 것을 특징으로 하는 트래킹 제어회로.
  2. 트래킹 에러신호 TE가 2개의 광전압(ES, FS)의 차이로부터 발생되고, 방향 논리회로(5)는 스캐닝하는 광빔이 스캐닝해야 할 트랙으로부터 어떤 방향으로 벗어났는지를 검출하며, 업-다운 카운터(6)는 광빔이 스캐닝해야할 데이타 트랙을 벗어날 때 이동한 데이타 트랙의 수를 카운팅 하는 광학스캐닝 장치(1)의 트래킹 제어회로에 있어서, 제어루프는 스캐닝해야 할 데이타 트랙으로부터 광빔이 벗어날 때 개방되며, 펄스형성기(7)는 스캐닝해야 이타트랙으로 광빔을 다시 보내기 위하여 계수값으로부터 보정신호를 발생시키고, 보정후에 상기 제어루프는 다시 폐쇄되며, D-플립플롭은 방향논리회로(5)로서 제공되며, 데이타 신호(HF)의 포락선 또는 트래킹 에러회로(TE)중 하나가 D-플립플롭의 D입력단에 제공되고, 데이타 신호(HF)의 포락선 또는 트래킹 에러신호(TE)중 하나가 D-플립플롭의 클록 입력단에 제공되며, D-플립플롭의 Q출력단은 업-다운 카운터(6)의 업-다운 카운팅 입력단(VR)에 연결되고, D-플립플롭의 클록 입력단은 업-카운터(6)의 클록 입력단(CL)에 연결되는 것을 특징으로 하는 트래킹 제어회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 트래킹 에러신호(TE=ES-FS)가 자동증폭기(2)에서 형성되도록 하는 광전압 ES 및 FS는 방향 논리회로(5)에 공급되고, 차동 증폭기(2)의 출력단은 제어가능한 스위치(3)을 통해 자동이득 제어 증폭기(4)의 입력단과 연결되며, 제어가능한 스위치(3)의 제어 입력단은 업-다운 카운터(6)의 출력단(A1)과 연결되고, 자동이득 제어 증폭기(4)의 출력단은 트래킹 제어회로의 액추에이터와 연결되며, 방향 논리회로(5)의 출력단은 업-다운카운터(6)의 업-다운 카운팅 입력단(VR)과 연결되고, 카운터의 계수값 및 부호가 출력되는 업-다운 카운터(6)의 출력단(A2)은 펄스형성기(7)의 입력단과 연결되며, 펄스형성기의 출력단은 자동 이득 제어 증폭기(4)와 연결되는 것을 특징으로 하는 트래킹 제어회로.
  4. 제2항에 있어서, 상기 트래킹 에러신호(TE) 및 데이타 신호(HF)는 방향 논리회로(5)에 공급되고, 트래킹 에러신호(TE)를 형성하는 차동증폭기(2)의 출력단은 제어가능한 스위치(3)를 통해 자동이득 제어 증폭기(4)의 입력단과 연결되며, 제어가능한 스위치(3)의 제어 입력단은 업-다운 카운터(6)의 출력단 (A1)과 연결되고, 자동이득 제어 증폭기(4)의 출력단은 트래킹 제어회로의 액추에이터와 연결되며, 방향 논리회로(5)의 출력단은 업-다운 카운터(6)의 업-다운 카운팅 입력단(VR)과 연결되고, 카운터의 계수값 및 부호가 출력되는 업-다운 카운터(6)의 출력단(A2)은 펄스 형성기(7)의 입력단과 연결되며, 펄스 형성기(7)의 출력단은 자동이득 제어 증폭기(4)와 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 스캐닝 장치의 트래킹 제어회로.
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