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KR20080010050A - 광 디스크 드라이브 및 그 제어 방법 - Google Patents

광 디스크 드라이브 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20080010050A
KR20080010050A KR1020060070021A KR20060070021A KR20080010050A KR 20080010050 A KR20080010050 A KR 20080010050A KR 1020060070021 A KR1020060070021 A KR 1020060070021A KR 20060070021 A KR20060070021 A KR 20060070021A KR 20080010050 A KR20080010050 A KR 20080010050A
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KR
South Korea
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control
high frequency
focus
signal
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Application number
KR1020060070021A
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English (en)
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정갑균
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

광 디스크 드라이브 및 그 제어 방법을 개시한다. 본 발명은, 광 디스크 드라이브에서 광 디스크의 정보를 기록/재생/소거할 때 비정상적인 제어 신호의 발생으로 인하여 픽업 모듈의 서보 제어가 불안정해지는 것을 방지하는데 그 목적이 있다. 특히, 고밀도 광 디스크의 정보를 기록/재생/소거할 때 픽업 모듈의 대물렌즈가 광 디스크 표면에 매우 가깝게 접근하더라도 픽업 모듈의 안정된 서보 제어를 통해 픽업 모듈과 광 디스크 사이의 충돌을 방지하는데 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 광 디스크 드라이브는, 광 디스크의 기록 층 표면에 레이저의 포커스를 맞추기 위한 대물렌즈를 구비하는 픽업 모듈과; 포커스 에러 신호의 고주파 대역 제어 및 저주파 대역 제어를 이용하여 픽업 모듈의 포커스 서보 제어를 실시하되, 고주파 대역 제어를 저주파 대역 제어보다 먼저 실시하는 서보 제어부를 포함한다.

Description

광 디스크 드라이브 및 그 제어 방법{OPTICAL DISC DRIVE AND CONTROL METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광 디스크의 외형을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 나타낸 광 디스크의 단면을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광 디스크 드라이브의 블록도.
도 4는 도 3에 나타낸 광 디스크 드라이브의 서보 제어부의 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 도 4에 나타낸 서보 제어부의 포커스 서보 제어 특성을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광 디스크 드라이브의 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 서보 제어에 있어서 고주파 대역 제어를 저주파 대역 제어보다 우선하여 실시함으로써 직류 오프셋이 보상된 포커스 구동 신호를 나타낸 도면.
도 8은 포커스 서보 제어에 있어서 고주파 대역 제어 및 저주파 대역 제어를 동시에 시작할 때의 포커스 구동 신호를 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 광 디스크
102 : 클램핑 홀
104 : 클램핑부
106 : 파워 캘리브레이션 영역(PCA)
108 : 정보 영역
202 : 기록 층 0
204 : 기록 층 1
206 : 레이저
208 : 픽업 모듈
FE : 포커스 에러 신호
TE : 트래킹 에러 신호
FOD : 포커스 구동 신호
TRD : 트래킹 구동 신호
PD_SUM : 포토다이오드 출력 신호의 합
FSC_H : 제 1 포커스 서보 제어 신호(제 1 제어 신호)
FSC_L : 제 2 포커스 서보 제어 신호(제 2 제어 신호)
본 발명은 광 디스크 드라이브 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 많은 종류의 고밀도 광 디스크를 안정적으로 지원하기 위한 광 디스크 드라이브 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
광 디스크 드라이브는 광 디스크의 기록 층 표면에 형성되어 있는 나선형 트랙에 레이저(laser)를 조사(照射)하여 정보를 기록하거나 판독하는 장치이다. 정보의 기록은 트랙에 피트(pit)를 형성하는 것이고, 정보의 판독은 이미 피트가 형성되어 있는 트랙에 레이저를 조사하여 반사되는 빛의 양의 변화를 분석하는 것이다.
반도체 레이저 다이오드로부터 조사되는 레이저는 그 광 경로 상에 배치되는 대물렌즈나 프리즘 등의 광학 부품의 작용에 의해 트랙 위에 집광되어 직경이 수 ㎛ 미만인 광 스팟(spot)을 구성한다. 광 디스크의 정보의 기록/재생을 위해서는 이 광 스팟이 폭이 매우 좁은 트랙 위에 지속적으로 형성될 수 있어야 한다.
그러나 광 디스크에는 약 200㎛ 정도의 광 디스크 면의 휨이나 약 50㎛ 정도의 트랙 편심이 존재하기 때문에, 광 디스크가 회전함에 따라 트랙이 크게 움직이게 된다. 그 때문에, 목표 트랙 위에 광 스팟을 집광하여 추종시키기 위해서는 포커스 서보 제어 및 트래킹 서보 제어의 두 계통의 서보 제어를 이용하여 대물렌즈를 제어해야 한다.
포커스 서보 제어는 광 디스크의 트랙 위에 목적하는 크기의 광 스팟이 형성되도록 대물렌즈를 광 디스크의 면에 대하여 법선 방향으로 구동하여 광 스팟(spot)의 크기를 제어하고, 트래킹 서보 제어는 광 스팟이 트랙의 중심을 따라 형성되도록 대물렌즈를 광 디스크의 반경 방향으로 구동하여 광 스팟의 위치를 제어한다.
대물렌즈를 구동하기 위한 두 개의 액추에이터와, 광 스팟의 위치를 검출하 는 센서를 포함하는 광학 부품들, 이것을 탑재하는 캐리지, 이 캐리지를 광 디스크의 반경 방향으로 구동하는 리니어 액추에이터 등으로 구성되는 장치를 광 픽업(Optical Pickup) 또는 픽업 모듈(Pickup Module)이라고 한다. 광 디스크 드라이브는 이 픽업 모듈과 신호 처리부, 서보 제어부, 모터 등으로 구성된다.
고밀도 광 디스크인 Blu-Ray Disc(이하 BD라 함)는 개구율(Numerical Aperture)이 0.85로서, HD DVD나 DVD, CD보다 그 개구율이 상대적으로 더 높다. 따라서 광 디스크 드라이브에서 BD의 기록/재생/소거 시에는 픽업 모듈이 다른 광 디스크의 경우보다 BD 표면에 더 가깝게 접근하기 때문에 픽업 모듈의 대물렌즈와 BD 표면의 충돌을 방지하는 안정된 제어가 요구된다.
예를 들면, 광 디스크 드라이브에서 기록/재생/소거하고자 하는 광 디스크의 종류를 잘못 판별하면 해당 광 디스크에 적합한 기록/재생 스트레티지 대신 엉뚱한 기록/재생 스트레티지를 통해 정보가 기록/재생/소거된다. 이로 인하여 적절한 기록/재생/소거 스트레티지를 이용할 때 발생하는 정상적인 제어 신호(트래킹 에러 신호 또는 포커스 에러 신호 등)와는 다른 비정상적인 제어 신호가 발생할 확률이 매우 높다. 비정상적인 트래킹 에러 신호 또는 포커스 에러 신호에 의한 픽업 모듈의 제어는 그 결과를 신뢰할 수 없으며, 특히 상술한 픽업 모듈과 광 디스크 사이의 충돌 문제의 관점에서 반드시 예방되어야 하는 문제라고 할 수 있다.
본 발명은, 광 디스크 드라이브에서 광 디스크의 정보를 기록/재생/소거할 때 비정상적인 제어 신호의 발생으로 인하여 픽업 모듈의 서보 제어가 불안정해지 는 것을 방지하는데 그 목적이 있다.
특히, 고밀도 광 디스크의 정보를 기록/재생/소거할 때 픽업 모듈의 대물렌즈가 광 디스크 표면에 매우 가깝게 접근하더라도 픽업 모듈의 안정된 서보 제어를 통해 픽업 모듈과 광 디스크 사이의 충돌을 방지하는데 목적이 있다.
이와 같은 목적의 본 발명에 따른 광 디스크 드라이브는, 광 디스크의 기록 층 표면에 레이저의 포커스를 맞추기 위한 대물렌즈를 구비하는 픽업 모듈과; 포커스 에러 신호의 고주파 대역 제어 및 저주파 대역 제어를 이용하여 픽업 모듈의 포커스 서보 제어를 실시하되, 고주파 대역 제어를 저주파 대역 제어보다 먼저 실시하는 서보 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 픽업 모듈에서 발생하는 RF 신호로부터 포커스 에러 신호와 제 1 제어 신호, 제 2 제어 신호를 생성하여 서보 제어부에 제공하는 RF 증폭기를 더 포함하고; 서보 제어부가 포커스 에러 신호와 제 1 제어 신호, 제 2 제어 신호를 이용하여 픽업 모듈의 포커스 서보 제어를 위한 포커스 구동 신호를 발생시킨다.
또한, 상술한 서보 제어부는, 픽업 모듈의 포커스 서보 제어를 위한 포커스 서보 제어부와; 픽업 모듈의 트래킹 서보 제어를 위한 트래킹 서보 제어부를 더 포함한다.
또한, 상술한 포커스 서보 제어부는, 포커스 에러 신호의 고주파 대역 제어를 수행하여 고주파 대역 제어 신호를 발생시키는 고주파 대역 제어부와; 포커스 에러 신호의 저주파 대역 제어를 수행하여 저주파 대역 제어 신호를 발생시키는 저 주파 대역 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 포커스 서보 제어부는, 고주파 대역 제어 신호와 저주파 대역 제어 신호를 입력받아 가산하여 포커스 구동 신호로서 출력하는 가산기를 더 포함한다.
또한, 상술한 포커스 서보 제어부는, 고주파 대역 제어부의 신호 경로를 제어하는 제 1 스위치와; 저주파 대역 제어부의 신호 경로를 제어하는 제 2 스위치를 더 포함하고; 제 1 스위치가 제 1 제어 신호에 의해 스위치되고, 제 2 스위치가 제 2 제어 신호에 의해 스위치된다.
또한, 상술한 고주파 대역 제어는 대물렌즈가 광 디스크의 기록 층 표면을 추종하도록 제어하는 것이고; 저주파 대역 제어는 대물렌즈가 레이저의 광축 방향으로 이동하도록 제어한다.
상술한 목적의 본 발명에 따른 광 디스크 드라이브의 제어 방법은, 광 디스크의 기록 층 표면에 레이저의 포커스를 맞추기 위한 대물렌즈를 구비하는 픽업 모듈과, 포커스 에러 신호의 고주파 대역 제어 및 저주파 대역 제어를 이용하여 픽업 모듈의 포커스 서보 제어를 실시하는 광 디스크 드라이브의 제어 방법에 있어서, 고주파 대역 제어를 실시하고; 고주파 대역 제어가 실시되는 동안 고주파 대역 제어의 필요에 따라 고주파 대역 제어를 선택적으로 실시한다.
또한, 상술한 고주파 대역 제어는 대물렌즈가 광 디스크의 기록 층 표면을 추종하도록 제어하는 것이고; 저주파 대역 제어는 대물렌즈가 레이저의 광축 방향으로 이동하도록 제어하는 것이다.
또한, 상술한 고주파 대역 제어를 통해 대물렌즈가 광 디스크의 기록 층 표면을 추종하는 동안 목적하는 수준의 포커스이 이루어지지 않으면 비로소 저주파 대역 제어를 실시한다.
또한, 상술한 고주파 대역 제어를 통해 대물렌즈가 광 디스크의 기록 층 표면을 추종하는 동안 목적하는 수준의 포커스이 이루어지면 저주파 대역 제어를 실시하지 않는다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광 디스크의 외형을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 정보를 기록할 수 있는 다수의 기록 층을 가진 광 디스크(일명 멀티 레이어 광 디스크(Multi-layer Optical Disc)(100)의 중심부에는 광 디스크(100)를 회전시키기 위한 회전축의 일단이 삽입되는 클램핑 홀(102)이 마련된다. 이 클램핑 홀(102)의 주변에는 회전하는 광 디스크(100)가 움직이지 않도록 고정하기 위한 클램핑부(104)가 마련된다. 클램핑부(104)의 주변에는 광 디스크(100)의 내주에서 외주 방향으로 PCA(Power Calibration Area)(106)와 정보 영역(Information Area)(108)이 순서대로 마련된다.
PCA(106)는 광 디스크(100)에 정보를 기록/재생/소거할 때 광 디스크(100)의 정보 기록 면에 조사되는 레이저의 파워를 최적화하기 위한 테스트 영역으로서, 파워 캘리브레이션을 수행할 때마다 PCA(106)의 공간이 감소하며 그 회수가 카운트에 기록된다.
정보 영역(108)은 실질적으로 저장하고자 하는 정보가 기록되는 영역으로서, 정보를 기록하면 적어도 한 개 씩의 리드 인 영역(Lead-In Area)과 정보 영역, 리드 아웃 영역(Lead-Out Area)이 순서대로 마련된다. 멀티 세션이 가능한 기록 장치와 광 디스크를 사용하게 되면 멀티 세션의 횟수에 비례하는 수의 “리드 인 영역 - 정보 영역 - 리드 아웃 영역” 그룹이 정보 영역(108) 내에 존재한다.
도 2는 도 1에 나타낸 광 디스크의 단면을 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광 디스크(100)는 정보를 기록하기 위한 두 개의 기록 층(202, 204)을 갖는다. 두 개의 기록 층을 가진 광 디스크(일명 듀얼 레이어 광 디스크(Dual Layer Optical Disc))의 경우, 하위에 위치한 기록 층을 ‘기록 층 0(Layer 0)’으로, 상위에 위치한 기록 층을 ‘기록 층 1(Layer 1)’로 표기한다. 하위에 위치한 기록 층 0(202)의 표면에는 외부 충격으로부터 기록 층 0(202)을 보호하기 위한 보호 층이 형성되며, 이 보호 층의 표면이 곧 디스크 표면(212)이다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 디스크(100)의 두 개의 기록 층(202, 204) 각각에는 정보가 기록되는 나선형의 연속된 트랙이 형성되어 있으며, 픽업 모듈(208)은 정보의 기록/재생/소거를 위해 광 디스크(100)의 내주(210a)에서 외주(210b) 방향 또는 그 반대로 이동하면서 레이저(206)를 목적하는 기록 층의 트랙에 조사한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광 디스크 드라이브의 블록도이다. 도 3에서 참조 번호 302로 지정된 블록은 광 디스크 드라이브이며, 버퍼(322)와 ATAPI 인 터페이스(324), 엠펙 코덱(MPEG CODEC)(326)은 광 디스크 드라이브(302)에 연결되는 다른 기기(예를 들면 DVD 플레이어나 컴퓨터 본체 등)의 구성 요소들이다. 필요한 경우 버퍼(322)와 ATAPI 인터페이스(324), 엠펙 코덱(326)을 광 디스크 드라이브(302) 내에 통합 구성할 수도 있다. ATAPI(Advanced Technology Attachment Packet Interface)는 광 디스크 드라이브와 코덱 칩 사이의 대표적인 데이터 통신 인터페이스 가운데 하나이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 광 디스크(100)는 스핀들 모터(310)의 구동에 의해 회전한다. 스핀들 모터(310)는 제어부(318)에서 발생하는 구동 신호에 의해 제어되어 광 디스크(100)를 회전시킨다.
픽업 모듈(208)에는 레이저 다이오드(Laser Diode)가 구비되며, 이 레이저 다이오드를 통해 기록 파워에 준하는 파워의 레이저를 광 디스크(100)의 기록 면에 조사함으로써 광 디스크(100)에 정보를 기록하고, 재생 파워에 준하는 파워의 레이저를 광 디스크(100)에 조사함으로써 광 디스크(100)에 기록되어 있는 정보를 재생(판독)한다. 정보의 소거 시에도 그에 준하는 소거 파워가 사용된다.
광 디스크(100)에 정보를 기록 할 때, 기록 정보는 인코더(328)에서 인코딩된 다음 레이저 다이오드 구동부(314)에 제공되며, 제어부(318)는 인코딩된 정보가 광 디스크(100)의 정보 기록 면에 기록되도록 하기 위한 구동 신호를 레이저 다이오드 구동부(314)에 제공하여 레이저 다이오드의 기록 파워를 변화시킨다.
광 디스크(100)에 기록되어 있는 정보를 재생할 때, 제어부(318)는 픽업 모듈(208) 내의 레이저 다이오드를 제어하여 재생 파워에 준하는 파워의 레이저를 발 생시켜 이 레이저가 광 디스크(100)의 정보 기록 면에 조사되도록 한다. 광 디스크(100)에 조사된 레이저는 정보 기록 층 표면에서 반사된 후 픽업 모듈(208) 내의 수광부(예를 들면 포토 다이오드)에 의해 수신된다. 수광부는 수신된 빛의 양에 대응되는 RF 신호를 발생시킨다. RF 증폭기(304)는, 이 RF 신호를 수신하여 증폭한 후 이진(Binary) 신호로 변환한다. RF 증폭기(304)에서 변환된 이진 신호는 신호 처리부(306)에서 디지털 데이터로 복원된다. 복원된 디지털 데이터는 암호화된(encoded) 상태여서, 디코더(308)를 거치면서 암호화 이전의 디지털 데이터로 복호(decoding)된다. 신호 처리부(306)는 RF 신호로부터 베타(β), 감마(γ), 피크 값, 버텀 값, 평균 값 등을 산출하여 제어부(318)에 제공한다. 선속도 검출부(312)는 회전하는 광 디스크(100)의 선속도를 검출하여 그 값을 제어부(318)에 제공한다.
RF 증폭기(304)는 수신된 RF 신호로부터 트래킹 에러 신호(TE)와 포커스 에러 신호(FE)를 추출하여 서보 제어부(316)에 제공한다. 또한, RF 증폭기(304)는 서보 제어부(316)의 포커스 서보 제어에 관여하는 제 1 포커스 서보 제어 신호(FSC_H)(제 1 제어 신호)와 제 2 포커스 서보 제어 신호(FSC_L)(제 2 제어 신호)를 발생시킨다. 서보 제어부(316)는 이 포커스 에러 신호(FE)와 제 1 포커스 서보 제어 신호(FSC_H), 제 2 포커스 서보 제어 신호(FSC_L)를 근간으로 하여 포커스 구동 신호(FOD)를 발생시켜 픽업 모듈(208)의 포커스 서보 제어를 수행한다. 이 포커스 구동 신호(FOD)는 픽업 모듈(208) 내의 대물렌즈를 움직이는 포커스 액추에이터를 구동하기 위한 신호이다. 포커스 액추에이터는 대물렌즈가 진동하면서 기록 층(202, 204)의 표면을 그 법선 방향을 따라 추종하도록 제어하기 위한 것이다. 또한 포커스 구동 신호(FOD)는 대물렌즈를 디스크 표면(212)에 대해 법선 방향인 광축 방향을 따라 기계적으로 이동시키기 위한 신호이기도 하다. 이 ‘기계적 이동’은, 포커스 액추에이터가 기록 층(202, 204)의 표면을 추종하는 것과 달리, 대물렌즈와 광 디스크(100) 사이의 거리를 보다 근본적으로 조정하는 것이다. 서보 제어부(316)는 트래킹 에러 신호(TE)를 근간으로 하여 트래킹 구동 신호(TRD)를 발생시켜 픽업 모듈(208)의 트래킹 제어를 수행한다.
도 3에서, 제어부(318)는 광 디스크 드라이브(302)의 동작 전반의 제어에 관여하는데, 이 제어부(318)에는 광 디스크 드라이브(302)의 동작 전반을 제어하는데 필요한 정보 또는 제어 과정에서 발생하는 데이터 등이 저장되는 외부 메모리(320)가 연결된다.
도 4는 도 3에 나타낸 광 디스크 드라이브의 서보 제어부의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 서보 제어부(316)는 포커스 서보 제어부(402)와 트래킹 서보 제어부(404)로 구성된다. 포커스 서보 제어부(402)는 픽업 모듈(208)로부터 조사되는 레이저가 광 디스크(100)의 정보 기록 면에 목적하는 정확한 크기의 광 스팟을 형성하도록 하는 픽업 모듈(208)의 포커스 제어를 수행한다. 트래킹 서보 제어부(404)는 픽업 모듈(208)로부터 조사되는 레이저의 초점(Focal Point)이 광 디스크(100)의 정보 기록 면에 나선형으로 형성되어 있는 트랙을 따라 이동하도록 하는 픽업 모듈(208)의 트래킹 제어를 수행한다.
포커스 서보 제어부(402)는 다시 고주파 대역 제어부(408a)와 저주파 대역 제어부(408b)로 구성된다. 고주파 대역 제어부(408a)의 입력 측과 출력 측에는 제 1 스위치(406a, 410a)가 각각 마련되고, 저주파 대역 제어부(408b)의 입력 측과 출력 측에는 제 2 스위치(406b, 410b)가 각각 마련된다. 제 1 스위치(406a, 410a)는 고주파 대역 제어부(408a)의 신호 입출력 경로를 제어하고, 제 2 스위치(406b, 410b)는 저주파 대역 제어부(408b)의 신호 입출력 경로를 제어한다. 제 1 스위치(406a, 410a)가 턴 온 되면 고주파 대역 제어부(408a)는 포커스 에러 신호(FE)를 입력받아 미리 설정된 고주파 대역 제어 알고리즘에 따라 처리하고, 그 처리 결과에 준하는 고주파 대역 제어 신호를 가산기(412)로 출력한다. 제 2 스위치(406b, 410b)가 턴 온 되면 저주파 대역 제어부(408b)는 포커스 에러 신호(FE)를 입력받아 미리 설정된 저주파 대역 제어 알고리즘에 따라 처리하고, 그 처리 결과에 준하는 저주파 대역 제어 신호를 가산기(412)로 출력한다. 가산기(412)에 입력되는 고주파 대역 제어 신호와 저주파 대역 제어 신호는 서로 더해져서 포커스 구동 신호(FOD)로서 출력된다.
고주파 대역 제어부(408a)의 신호 입출력 경로를 제어하는 제 1 스위치(406a, 410a)는 제 1 포커스 서보 제어 신호(FSC_H)에 의해 스위칭된다. 또 저주파 대역 제어부(408b)의 신호 입출력 경로를 제어하는 제 2 스위치(406b, 410b)는 제 2 포커스 서보 제어 신호(FSC_L)에 의해 스위칭된다. 본 발명의 실시 예에서는 제 1 포커스 서보 제어 신호(FSC_H)를 통해 제 1 스위치(406a, 410a)를 먼저 턴 온 시켜서 고주파 대역 제어부(408a)에 의해 교류 성분의 제어가 먼저 이루어지도록 하고, 이후 일정 시간 뒤에 제 2 포커스 서보 제어 신호(FSC_L)를 통해 제 2 스위 치(406b, 410b)를 턴 온 시켜서 고주파 대역 제어부(408a)에 의한 교류 성분 제어와 저주파 대역 제어부(408b)에 의한 직류 성분 제어가 모두 이루어지도록 한다.
반대로, 만약 필요하다면, 제 2 포커스 서보 제어 신호(FSC_L)를 통해 제 2 스위치(406b, 410b)를 먼저 턴 온 시켜서 저주파 대역 제어부(408b)에 의해 직류 성분의 제어가 먼저 이루어지도록 한 다음 이후 일정 시간 뒤에 제 1 포커스 서보 제어 신호(FSC_H)를 통해 제 1 스위치(406a, 410a)를 턴 온 시켜서 고주파 대역 제어부(408a)에 의한 교류 성분 제어와 저주파 대역 제어부(408b)에 의한 직류 성분 제어가 모두 이루어지도록 할 수도 있다. 뿐만 아니라, 만약 필요하다면, 제 1 내지 제 2 스위치(406a, 410a, 406b, 410b)를 모두 동시에 턴 온 시켜서 고주파 대역 제어부(408a)에 의한 교류 성분 제어와 저주파 대역 제어부(408b)에 의한 직류 성분 제어가 동시에 모두 이루어지도록 할 수도 있다.
포커스 서보 제어부(402)에서, 고주파 대역 제어부(408a)는 입력된 포커스 에러 신호(FE)의 교류 성분 즉 고주파 대역의 제어를 담당하고, 저주파 대역 제어부(408b)는 입력된 포커스 에러 신호(FE)의 직류 성분 즉 저주파 대역의 제어를 담당한다. 즉, 고주파 대역 제어부(408a)는 픽업 모듈(208)이 광 디스크(100)의 표면에 대해 법선 방향을 따라 진동하면서 광 디스크(100)의 기록 층(202, 204) 표면을 추종하도록 제어한다. 만약 고주파 대역 제어부(408a)의 제어에 의해 레이저(206)가 광 디스크(100)의 기록 층(202, 204) 표면을 그 수직 방향을 따라 정확히 추종하긴 하지만 여전히 목적하는 수준의 포커스가 이루어지지 않는 것이 확인되면, 저주파 대역 제어부(408b)가 저주파 대역 제어를 통해 포커스 에러 신호(FE)에 남아 있는 직류 오프셋 성분을 보상하여 대물렌즈와 광 디스크(100) 사이의 거리가 조절됨으로써 정확한 포커스가 이루어지도록 한다. 이와 같은 포커스 서보 제어부(402)의 동작 특성을 도 5에 나타내었다.
도 5는 도 4에 나타낸 서보 제어부의 포커스 서보 제어 특성을 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 레이저(206)의 초점이 디스크 표면(212)보다 더 아래에 위치하도록 픽업 모듈(208)을 위치시킨 다음 디스크 표면(212)을 향해 픽업 모듈(208)을 수직 이동시킨다. 픽업 모듈(208)이 수직 이동하는 동안 레이저(206)의 초점이 디스크 표면(212)과 기록 층 0(202) 표면에 도달할 때마다 포커스 에러 신호(FE)에서는 S 커브(504)가 차례로 검출된다.
본 발명의 실시 예에서 서보 제어부(316)는, 목적하는 기록 층(예를 들면 기록 층 0(202))에 대응되는 S 커브의 ZCP(Zero Crossing Point)가 검출되는 시점(t1)에서 제 1 포커스 서보 제어 신호(FSC_H)를 하이 레벨로 활성화시켜서 고주파 대역 제어부(408a)에서 포커스 에러 신호(FE)의 고주파 대역 제어가 이루어지도록 제어한다. 이후 미리 설정된 조건을 만족하는 시점(t2)에서 제 2 포커스 서보 제어 신호(FSC_L)를 하이 레벨로 활성화시켜서 고주파 대역 제어부(408a)에서도 포커스 에러 신호(FE)의 저주파 대역 제어가 이루어지도록 제어한다.
즉, t1-t2 구간에서는 고주파 대역 제어만이 이루어지며, 레이저(206)의 초점이 광 디스크(100)의 기록 층 0(202) 표면을 그 법선 방향을 따라 추종한다. t2 이후의 구간에서는 고주파 대역 제어와 저주파 대역 제어가 모두 이루어지며, 고주파 대역 제어와 더불어 저주파 대역 제어가 함께 이루어짐으로써 포커스 에러 신 호(FE)에 남아있는(만약 남아있다면) 직류 오프셋이 보상된다.
픽업 모듈(208)에는 광 디스크(100)의 기록 층(202, 204)에서 반사되는 빛을 수신(감지)하기 위한 다수의 포토다이오드(미도시)가 구비된다. 포토다이오드에 의해 수신된 빛은 RF 신호로 변환되어 RF 증폭기(304)에 전달된다. 광 디스크(100)에 조사되는 레이저(206)의 포커스 상태가 목적하는 수준을 만족할 때 포토다이오드에서 RF 증폭기(304)로 출력되는 포토다이오드 출력 신호의 합(PD_SUM)은 그 크기가 최대가 된다. 즉, 포토다이오드 출력 신호의 합(PD_SUM)의 크기를 통해 포커스 상태를 판단할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는, 고주파 대역 제어에 의한 포커스 상태가 목적하는 수준에 가까운 일정 수준 이상을 만족할 때를 저주파 대역 제어부(408b)가 동작을 개시하는 시점(t2)으로 정의한다. 즉, 포토다이오드 출력 신호의 합(PD_SUM)이 점차 증가하여 제 1 설정 값 이상의 크기를 유지하면 픽업 모듈(208)이 목적하는 기록 층의 표면을 안정되게 추종하는 것으로 판단하여 그 판단 시점(t2)에서 저주파 대역 제어부(408b)를 활성화시킴으로써 포커스 에러 신호(FE)에 남아있는 직류 오프셋 성분을 보상한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광 디스크 드라이브의 포커스 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 먼저 트레이에 로딩되어 있는 광 디스크(100)의 종류를 판별한다(602). 광 디스크(100)의 종류를 판별하는 것은 광 디스크(100)에 대응되는 적절한 기록/재생/소거 스트레티지를 선택하기 위한 것으로서, 광 디스크(100)의 종류를 정확히 판별하지 못하는 등의 오류가 발생하면 적절 한 기록/재생/소거 스트레티지를 선택할 수 없어 정확한 기록/재생/소거가 이루어지지 못할 수 있다. 광 디스크(100)의 종류가 판별되면 해당 광 디스크(100)에 대응되는 파장의 레이저를 광 디스크(100) 표면에 조사한다(604). 이 때 레이저(206)의 초점이 디스크 표면(212)의 아래쪽에 위치하도록 픽업 모듈(208)의 위치를 제어한다(606). 레이저(206)의 초점이 디스크 표면(212)의 아래에 위치하도록 레이저(206)를 조사하는 상태에서 광 디스크(100)를 일정 속도로 회전시켜서 기록 층(202, 204)의 결함이나 불균일 등이 해소되도록 한다(608).
이와 같이 목적하는 기록 층(202, 204)에 레이저(206)를 포커스하기 위한 준비 과정이 완료되면, 픽업 모듈(208)을 광 디스크(100) 방향으로 이동시키면서 포커스 에러 신호(FE)에 나타나는 S 커브를 검출하고, 검출되는 S 커브의 수를 카운트하여 현재 레이저(206)가 포커스된 표면이 목적하는 기록 층(202, 204)의 표면인지를 확인한다(610). 목적하는 기록 층(202, 204)에 도달하면 픽업 모듈(208)의 이동을 정지시킨다(612).
본 발명의 실시 예에서는, 레이저(206)의 포커스 상태 및 트래킹 상태를 지속적으로 유지하기 위해 포커스 서보 제어의 고주파 대역 제어와 저주파 대역 제어 가운데 고주파 대역 제어를 우선 실시하고, 고주파 대역 제어 결과가 안정적이라고 판단되면 필요에 따라 저주파 대역 제어를 추가로 실시한다. 즉, 목적하는 기록 층(202, 204)에 대응되는 S 커브의 ZCP 시점에서 도 4의 제 1 스위치(406a, 410a)를 턴 온 시켜서 고주파 대역 제어부(408a)에 의한 고주파 대역 제어를 개시한다(614). 고주파 대역 제어를 실시하는 동안 포토다이오드 출력 신호의 합(PD_SUM) 이 제 1 설정 값 이상으로 증가하는지를 감시한다(616). 포토다이오드 출력 신호의 합(PD_SUM)이 제 1 설정 값 이상인 것은 고주파 대역 제어가 안정적으로 이루어지는 것을 의미하므로 픽업 모듈(208)의 대물렌즈가 광 디스크(100)의 기록 층(202, 204) 표면을 법선 방향을 따라 정확히 추종하는 것으로 인정한다. 반대로, 만약 광 디스크(100)의 종류 판별에 실패하는 등의 오류가 발생한 경우에는 적절하지 않은 기록/재생/소거 스트레티지의 선택에 의해 고주파 대역 제어가 불안정해져서 픽업 모듈(208)의 대물렌즈가 광 디스크(100)의 기록 층(202, 204) 표면을 법선 방향을 따라 정확히 추종하지 못한다. 이와 같이 포토다이오드 출력 신호의 합(PD_SUM)이 제 1 설정 값에 미치지 못하면(616의 ‘아니오’) 더 이상의 포커스 서보 제어를 진행하지 않고 선행 제어 프로세스(예를 들면 광 디스크의 종류 판별 프로세스 등)로 이동하여 새로운 포커스 서보 제어를 시도하는 것이 바람직하다.
고주파 대역 제어를 실시하는 동안 포토다이오드 출력 신호의 합(PD_SUM)이 제 1 설정 값 이상이면(616의 ‘예’) 포토다이오드 출력 신호의 합(PD_SUM)이 최대 크기(MAX)에 도달하는지를 감시한다(618). 포토다이오드 출력 신호의 합(PD_SUM)이 제 1 설정 값 이상이기는 하지만 최대 크기에는 이르지 못하는 것은 곧 고주파 대역 제어가 안정적이기는 하지만 목적하는 수준의 포커스가 이루어진 것은 아니라고 할 수 있다. 따라서 이와 같은 경우에는 목적하는 수준의 포커스가 이루어지도록 하기 위해 포커스 서보 제어의 저주파 대역 제어를 개시하여 고주파 대역 제어와 저주파 대역 제어가 모두 이루어지도록 한다(620). 포커스 서보 제어의 저주파 대역 제어가 개시되도록 하기 위해서는 도 4의 제 2 스위치(406b, 410b) 를 턴 온 시켜서 저주파 대역 제어부(408b)를 활성화시킨다. 고주파 대역 제어부(408a)에 의해 안정적인 고주파 대역 제어가 실시되고 있는 것으로 확인된 상태에서 저주파 대역 제어부(408b)에 의해 저주파 대역 제어(즉, 직류 성분의 오프셋 보상 제어)가 실시됨으로써 보다 안정적인 포커스 서보 제어가 이루어진다. 만약 포토다이오드 출력 신호의 합(PD_SUM)이 최대 크기에 도달하면(618의 ‘예’) 고주파 대역 제어만으로도 정보의 기록/재생/소거에 필요한 수준의 포커스가 이루어진 것이므로(포커스 온) 목적하는 정보의 기록/재생/소거를 실시한다(622).
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 서보 제어에 있어서 고주파 대역 제어를 저주파 대역 제어보다 우선하여 실시함으로써 직류 오프셋이 보상된 포커스 구동 신호를 나타낸 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 포커스 서보 제어에 있어서 고주파 대역 제어를 저주파 대역 제어보다 우선하여 실시하면, 포커스 서보 제어의 안정성이 확인된 상태에서 직류 오프셋을 보상하기 위한 저주파 대역 제어를 실시할 수 있으므로, 안정된 포커스 에러 신호(FE)의 직류 오프셋 보상이 이루어질 수 있다. 도 7(B)는 도 7(A)의 타원 부분을 확대하여 나타낸 것인데, 도 7(B)에서 알 수 있듯이, 포커스 에러 신호(FE)의 직류 오프셋 보상을 통해 포커스 구동 신호(FOD)의 직류 오프셋이 매우 작다.
이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 직류 오프셋의 감소는 도 8에 나타낸 다른 제어 방법의 경우와 비교해 보면 더욱 확실하다. 도 8은 포커스 서보 제어에 있어서 고주파 대역 제어 및 저주파 대역 제어를 동시에 시작한 경우의 포커스 구동 신호를 나타낸 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 포커스 서보 제어에 있어 서, 만약 광 디스크(100)의 종류 판별에 오류가 발생하여 포커스 에러 신호(FE)가 비정상적일 때 고주파 대역 제어와 저주파 대역 제어를 동시에 시작하면, 응답 특성이 매우 큰 저주파 대역 제어에 의해 대물렌즈의 이동 거리가 커져서 대물렌즈가 광 디스크(100)의 표면(212)에 충돌할 위험이 크다. 도 8(B)는 도 8(A)의 타원 부분을 확대한 것인데, 도 7(B)를 도 8의 (B)와 비교해 보면, 도 7(B)에 나타낸 본 발명의 실시 예에 따른 포커스 구동 신호(FOD)의 진폭이 도 8(B)의 경우보다 상대적으로 매우 작아서 대물렌즈가 광 디스크(100)의 표면에 매우 가깝게 접근하더라도 충돌의 위험이 매우 작은 것을 알 수 있다.
본 발명은, 광 디스크 드라이브에서 광 디스크의 정보를 기록/재생/소거할 때 비정상적인 제어 신호의 발생으로 인하여 픽업 모듈의 서보 제어가 불안정해지는 것을 방지한다.
특히, 고밀도 광 디스크의 정보를 기록/재생/소거할 때 픽업 모듈의 대물렌즈가 광 디스크 표면에 매우 가깝게 접근하더라도 픽업 모듈의 안정된 서보 제어를 통해 픽업 모듈과 광 디스크 사이의 물리적 충돌을 예방함으로써, 광 디스크 드라이브에서 지원하는 광 디스크의 기록 밀도 범위의 상한을 크게 확장함으로써 보다 다양한 종류의 광 디스크를 지원할 수 있다.

Claims (11)

  1. 광 디스크의 기록 층 표면에 레이저의 포커스를 맞추기 위한 대물렌즈를 구비하는 픽업 모듈과;
    포커스 에러 신호의 고주파 대역 제어 및 저주파 대역 제어를 이용하여 상기 픽업 모듈의 포커스 서보 제어를 실시하되, 상기 고주파 대역 제어를 상기 저주파 대역 제어보다 먼저 실시하는 서보 제어부를 포함하는 광 디스크 드라이브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽업 모듈에서 발생하는 RF 신호로부터 상기 포커스 에러 신호와 제 1 제어 신호, 제 2 제어 신호를 생성하여 상기 서보 제어부에 제공하는 RF 증폭기를 더 포함하고;
    상기 서보 제어부가 상기 포커스 에러 신호와 상기 제 1 제어 신호, 상기 제 2 제어 신호를 이용하여 상기 픽업 모듈의 포커스 서보 제어를 위한 포커스 구동 신호를 발생시키는 광 디스크 드라이브.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 서보 제어부는,
    상기 픽업 모듈의 포커스 서보 제어를 위한 포커스 서보 제어부와;
    상기 픽업 모듈의 트래킹 서보 제어를 위한 트래킹 서보 제어부를 더 포함하는 광 디스크 드라이브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 포커스 서보 제어부는,
    상기 포커스 에러 신호의 고주파 대역 제어를 수행하여 고주파 대역 제어 신호를 발생시키는 고주파 대역 제어부와;
    상기 포커스 에러 신호의 저주파 대역 제어를 수행하여 저주파 대역 제어 신호를 발생시키는 저주파 대역 제어부를 포함하는 광 디스크 드라이브.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 포커스 서보 제어부는,
    상기 고주파 대역 제어 신호와 상기 저주파 대역 제어 신호를 입력받아 가산하여 포커스 구동 신호로서 출력하는 가산기를 더 포함하는 광 디스크 드라이브.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 포커스 서보 제어부는,
    상기 고주파 대역 제어부의 신호 경로를 제어하는 제 1 스위치와;
    상기 저주파 대역 제어부의 신호 경로를 제어하는 제 2 스위치를 더 포함하고;
    상기 제 1 스위치가 상기 제 1 제어 신호에 의해 스위치되고, 상기 제 2 스위치가 상기 제 2 제어 신호에 의해 스위치되는 광 디스크 드라이브.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고주파 대역 제어는 상기 대물렌즈가 상기 광 디스크의 기록 층 표면을 추종하도록 제어하는 것이고;
    상기 저주파 대역 제어는 상기 대물렌즈가 상기 레이저의 광축 방향으로 이동하도록 제어하는 것인 광 디스크 드라이브.
  8. 광 디스크의 기록 층 표면에 레이저의 포커스를 맞추기 위한 대물렌즈를 구비하는 픽업 모듈과, 포커스 에러 신호의 고주파 대역 제어 및 저주파 대역 제어를 이용하여 상기 픽업 모듈의 포커스 서보 제어를 실시하는 광 디스크 드라이브의 제어 방법에 있어서,
    상기 고주파 대역 제어를 실시하고;
    상기 고주파 대역 제어가 실시되는 동안 상기 고주파 대역 제어의 필요에 따라 상기 고주파 대역 제어를 선택적으로 실시하는 광 디스크 드라이브의 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 고주파 대역 제어는 상기 대물렌즈가 상기 광 디스크의 기록 층 표면을 추종하도록 제어하는 것이고;
    상기 저주파 대역 제어는 상기 대물렌즈가 상기 레이저의 광축 방향으로 이동하도록 제어하는 것인 광 디스크 드라이브.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고주파 대역 제어를 통해 상기 대물렌즈가 상기 광 디스크의 기록 층 표면을 추종하는 동안 목적하는 수준의 포커스이 이루어지지 않으면 비로소 상기 저주파 대역 제어를 실시하는 광 디스크 드라이브의 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 고주파 대역 제어를 통해 상기 대물렌즈가 상기 광 디스크의 기록 층 표면을 추종하는 동안 목적하는 수준의 포커스이 이루어지면 상기 저주파 대역 제어를 실시하지 않는 광 디스크 드라이브의 제어 방법.
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