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KR100246482B1 - 광디스크의 서보 제어방법 - Google Patents

광디스크의 서보 제어방법 Download PDF

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KR100246482B1 KR1019970037020A KR19970037020A KR100246482B1 KR 100246482 B1 KR100246482 B1 KR 100246482B1 KR 1019970037020 A KR1019970037020 A KR 1019970037020A KR 19970037020 A KR19970037020 A KR 19970037020A KR 100246482 B1 KR100246482 B1 KR 100246482B1
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Abstract

본 발명은 고속의 연산 처리 속도를 갖도록 한 광디스크의 서보 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 광디스크의 서보 제어방법은 기준 배속으로 샘플링 주파수를 초기화하는 단계와, 디스크의 배속을 검출하는 단계와, 검출된 배속에 따라 샘플링 주파수를 선택적으로 가변하는 단계와, 가변된 샘플링 주파수에 의해 서보를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 광디스크의 서보 제어방법은 고속 처리속도의 디지털 서보 제어기를 사용하지 않고 샘플링 주파수를 효율적으로 가변해서 광디스크의 고배속에 대응할 수 있다.

Description

광디스크의 서보 제어방법
본 발명은 광디스크의 기록/재생 장치에 관한 것으로, 특히 고속의 연산 처리 속도를 갖도록 한 광디스크의 서보 제어방법에 관한 것이다.
광디스크의 기록 매체 예를 들면, 컴팩트 디스크(CD)계열의 기록매체와, 컴팩트 디스크(CD)에 비해 월등한 기록밀도로 각광을 받고 있는 디지털 버서타일 디스크(Digital Versatile Disk ; 이하 “DVD”라 함)계열의 기록매체의 기록/재생 장치의 전송속도가 고속화되고 있다. 최근의 DVD의 기록/재생 장치는 1배속 재생을 넘어 2배속, 4배속으로 발전하고 있으며 이러한 고배속에 비례하여 보다 높은 서보 대역이 요구되고 있다.
보다 높은 서보 대역과 이에 따른 위상여유를 확보하기 위해서는 디지털 서보 제어기의 샘플링 주파수를 높여야 한다. 그러나 이는 디지털 서보 제어기의 비용 상승을 초래하여 결국, DVD의 기록/재생 장치의 가격 경쟁력을 저하하는 요인이 된다.
따라서, 보다 빠른 디지털 서보 제어기(DSP)를 사용하지 않고 배속의 증가에 따른 대역을 올리도록 샘플링 주파수를 높이는 것이 바람직하다.
제1도를 참조하여 종래 기술에 따른 디지털 서보 제어기를 이용한 광디스크의 제어회로에 대해서 설명하고자 한다.
제1도는 종래의 기술에 따른 광디스크의 제어회로를 나타내는 블럭도로써, 제1도의 구성에서 종래 기술에 따른 광디스크의 제어회로는 LD 출력 제어부(14)에 접속되어 LD 출력 제어부(14)의 제어하에 광디스크(1)의 신호트랙에 광빔을 조사하고 신호트랙으로부터 반사된 광빔을 전기적 신호로 변환하는 광픽업(2)과, 광픽업(2)의 출력단에 직렬 접속된 프리 앰프부(3)와, 프리 앰프부(3)의 출력단에 접속된 신호 처리부(4)와, 프리 앰프부(3)와 신호 처리부(4)에 공통 접속된 아날로그/디지털 변환기(5)와, 아날로그/디지털 변환기(5)와 마이크로 컴퓨터(8)에 공통 접속되어 마이크로 컴퓨터(8)의 제어를 받는 디지털 서보 제어기(6)와, 디지털 서보 제어기(6)의 출력단에 접속된 디지털/아날로그 변환기(7)와, 디지털/아날로그 변환기(7)의 출력단에 공통 접속된 포커싱/트랙킹 드라이버(9)와 슬레드 드라이버(10) 및 스핀들 드라이버(11)와, 슬레드 드라이버(10)와 광픽업(2)에 공통접속된 이송장치(12)와, 광디스크(1)를 안착하고 스핀들 드라이버(11)의 출력단에 직렬 접속된 모터(13)를 구비한다.
레이저 다이오드(Laser Diode)로부터의 광원이 대물렌즈(Objective Lens; OL)에 의해 광디스크(1)의 신호트랙에 집광되고, 이 광은 신호트랙에서 반사되어 대물렌즈(OL)를 경유하여 포토다이오드(Photo Diode ; PD)에 수광된다. 포토다이오드(PD)에서는 수광된 광신호를 전기적 신호로 변환하여 프리 앰프부(3)에 공급한다. 프리앰프부(3)는 광픽업(2)으로부터의 신호에서 포커스 에러신호, 트랙킹 에러신호, 고주파 신호(RF)를 검출하여 신호 처리부(4)와 아날로그/디지털 변환기(5)에 공급한다. 여기서, 고주파 신호(RF)는 신호 처리부(4)에서 신호 처리되어 에러정정, 디코딩 등의 과정을 거치게 된다.
아날로그/디지털 변환기(5)는 프리 앰프부(3)로부터의 포커스 에러신호, 트랙킹 에러신호를 샘플링 주파수로 샘플링하여 아날로그 형태의 신호를 디지털 형태의 신호로 변환한다. 아날로그/디지털 변환기(5)로부터의 디지털 형태의 신호는 디지털 서보 제어기(6)에 공급된다. 그러면 디지털 서보 제어기(6)는 마이크로 컴퓨터(8)의 제어하에 아날로그/디지털 변환기(5)로부터의 신호를 필터 연산에 의해 신호 처리하여 디지털/아날로그 변환기(7)에 공급한다. 디지털/아날로그 변환기(7)는 디지털 서보 제어기(6)로부터의 신호를 아날로그 형태의 신호로 변환하여 포커싱/트랙킹 드라이버(9)와 슬레드 드라이버(10) 및 스핀들 드라이버(11)에 공통으로 공급한다. 포커싱/트랙킹 드라이버(9)에 공급되는 신호에 의해, 포커싱/트랙킹 드라이버(9)는 대물렌즈(OL)로부터의 광빔이 광디스크(1)의 신호트랙에서 초점심도내에 들도록 하는 포커싱 서보(Focusing Servo)와, 대물렌즈(OL)로부터의 광빔이 광디스크(1)의 신호트랙 중심을 추종하도록 하는 트랙킹 서보(Tracking Servo)를 수행한다. 슬레드 드라이버(10)에 입력되는 신호에 의해, 슬레드 드라이버(10)는 트랙킹 에러의 직류(DC) 성분을 제거하도록 이송장치를 구동하여 광픽업(2)을 광디스크(1)의 반경방향으로 직선운동하도록 제어한다. 스핀들 드라이버(11)에 공급되는 신호에 의해, 스핀들 드라이버(11)는 광디스크(1)를 안착한 모터(13)의 회전수를 일정하게 하도록 제어한다.
디지털 서보 제어기(6)를 이용하여 광디스크(1)를 제어하는 제어회로는 그 성능이 디지털 서보 제어기(6)의 처리 속도에 달려 있다. 광디스크가 점차 고배속화되어 감에 따라 고속의 연산 속도를 가진 디지털 서보 제어기가 요구되고 있다. 그러나 이러한 고속의 연산 속도를 가진 디지털 서보 제어기는 고가이므로 광디스크의 기록/재생 장치의 가격 경쟁력을 저하시킨다. 그러므로 비용의 증가없이 디지털 서보 제어기를 이용하여 배속이 증가하더라도 전체 대역에 영향을 주지 않는 방법이 바람직하다. 이를 상세히 하면, 광디스크의 배속이 4배속이라면 배속이 증가함에 따라 대역이 4배가 요구될 때 위상 여유 확보를 위해 샘플링 주파수를 4배 높게 해야 한다. 그러나 종래의 디지털 서보 제어기를 사용하는 경우 4배로 샘플링 주파수를 높이면 그에 따르는 디지털 서보 제어기의 최대 처리시간 안에 신호처리를 하지 못하는 문제점이 발생한다. 이 경우, 서보의 전체 루프(Loop)에 영향을 주지 않는 범위내에서 위상 여유가 줄더라도 디지털 서보 제어기의 최대 처리 능력을 고려하여 샘플링 주파수를 높이면 비용 증가없이 디지털 서보 제어기를 구성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 고속 처리속도의 디지털 서보 제어기를 사용하지 않고 샘플링 주파수를 효율적으로 가변해서 광디스크의 고배속에 대응하도록 한 광디스크의 서보 제어방법을 제공하는데 있다.
제1도는 종래의 광디스크의 제어회로를 나타내는 블록도.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 광디스크의 서보 제어방법에서 샘플링의 주파수와 이득 또는 위상과의 관계를 나타내는 특성도.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 광디스크의 서보 제어방법에서 디지털 서보 제어기의 샘플링 주파수 파형도.
제4도는 본 발명의 실시예에 따른 광디스크의 서보 제어방법의 처리수순을 단계적으로 나타내는 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광디스크 2 : 광픽업
3 : 프리 앰프부 4 : 신호 처리부
5 : 아날로그/디지털 변환기 6 : 디지털 서보 제어기
7 : 디지털/아날로그 변환기 8 : 마이크로 컴퓨터
9 : 포커싱/트랙킹 드라이버 10 : 슬레드 드라이버
11 : 스핀들 드라이버 12 : 이송장치
13 : 모터 14 : LD 출력 처리부
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 광디스크의 서보 제어방법은 기준 배속으로 샘플링 주파수를 초기화하는 단계와, 디스크의 배속을 검출하는 단계와, 검출된 배속에 따라 샘플링 주파수를 선택적으로 가변하는 단계와, 가변된 샘플링 주파수에 의해 서보를 수행하는 단계를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 제2도 내지 제4도를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 광디스크의 서보 제어방법에서 시뮬레이션을 통해 배속의 증가에 따른 서보 대역의 변화와 이를 해결하기 위한 방법을 나타내는 특성도이다.
제2(a)도는 샘플링 주파수의 변환(수평축)에 따른 이득(dB) 변화(수직축)를 나타내고, 제2(b)도는 샘플링 주파수의 변화(수평축)에 따른 위상(deg) 변화(수직축)를 나타낸다. 시뮬레이션은 직류 이득(DC_GAIN)=106.6dB, 이득 여유(Gain Margin ; GM)=11.08dB, 위상 여유(Phase Margin ; PM)=44.33deg의 값으로 수행된다.
제2(a)도 및 제2(b)도를 참조하면, 제1 그래프(1)는 샘플링 주파수를 fs로 한 경우의 서보 전달 특성이다. 제3 그래프(3)는 4배속의 경우 위상 여유를 확보하기 위해 샘플링 주파수를 4배 즉 4fs로 한 경우의 전달 특성을 나타낸다. 루프 이득(Loop Gain)은 서보대역의 0dB 주파수를 같이 하기 위해서 샘플링 주파수 증가분 4와 대역 증가분 4를 곱한 만큼 증가시켰다. 제1 그래프(1)와 제3 그래프(3)에서 알 수 있듯이 종래의 위상 특성을 얻기 위해서 배속이 증가하면 그에 비례하여 샘플링 주파수도 그만큼 높여야 한다.
그러나 디지털 서보 제어기가 샘플링 주파수를 높게 할 경우 그 시간 내에 모든 서보 제어 연산을 하고 이를 출력하는 데는 제한이 따른다. 따라서, 배속이 증가하는 만큼 위상 여유 확보를 위해 샘플링 주파수를 높이는 데는 한계가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제2 그래프(2)와 같이 디지털 서보 제어기가 처리할 수 있는 최대 연산량을 고려하여 그 만큼 샘플링 주파수를 높이도록 한다. 루프 이득(Loop Gain)은 서보대역의 0dB 주파수를 같이 하기 위해서 샘플링 주파수 증가분 a와 대역 증가분 4를 곱한 만큼 증가시킨다. 제2 그래프(2)와 제3 그래프(3)를 비교해 보면 위상여유에서 거의 차이가 없다. 따라서 4배속의 경우에 샘플링 주파수를 4배 높이지 않고 a(a=2)배만 높여도 충분한 위상여유를 확보할 수 있다.
제3도는 본 발명의 광디스크의 서보 제어방법에서 디지털 서보 제어기의 인터럽트(Interrupt) 주기를 나타내는 타이밍도이다.
제3(a)도는 샘플링 주파수가 fs인 경우의 인터럽트 주기이다. 여기서, 디지털 서보 제어기의 최대 처리시간 tmax는 점선으로 표시된다. 제3(b)도와 같이 배속이 4배로 증가해서 샘플링 주파수가 4f배로 되면 인터럽트 주기는 4배로 빨라지게 되고, 이 경우 디지털 서보 제어기의 최대 처리 시간 tmax를 따라가지 못한다. 제3(c)도와 같이 디지털 서보 제어기의 최대 처리 시간 tmax를 고려하여 샘플링 주파수를 가변시킨다. 그러면 어느 정도 위상여유를 확보하면서 디지털 서보 제어기의 최대 처리 시간에 대응할 수 있게 된다.
제4도는 본 발명의 광디스크의 서보 제어방법의 처리 수순을 단계적으로 나타내는 흐름도로서, 제1도에 도시된 마이크로 컴퓨터(8)에 의해 제어를 받으며 디지털 서보 제어기(6)에 의해 수행된다.
제1단계에서, 전원 공급원이 턴온(Turn on)되거나 광디스크가 로드(Load)되었을 때, 디지털 서보 제어기(6)를 포함한 시스템이 초기화된다.(제1 단계) 그리고 디지털 서보 제어기(6)는 1배속에 대응되도록 샘플링 주파수와 루프 이득을 초기화한다.(제2 단계) 마이크로 컴퓨터(7)가 디지털 서보 제어기(6)에 제어신호를 공급한다. 그러면 디지털 서보 제어기(6)는 이를 해석한다.(제3 단계)
마이크로 컴퓨터(7)로부터의 명령을 해석한 결과, 모터(13)의 회전속도를 제어하는 스핀들 서보를 위한 연산처리인 제1 태스크(Task1)이면 스핀들 서보 제어신호를 스핀들 드라이버(11)에 공급하여 스핀들 드라이버(11)에 의해 모터(13)를 제어한다.(제4 단계) 광픽업(2)을 이송하도록 제어하기 위한 연산처리를 수행하도록 하는 제2 태스크(Task2)인 슬레드 서보이면 슬레드 서보 제어신호를 슬레드 드라이버(10)에 공급하여 슬레드 드라이버(10)에 의해 광픽업(2)의 이송을 제어한다.(제5 단계) 그리고 인터럽트가 샘플링 주기로 요청되면, 대물렌즈로부터의 광빔이 신호트랙의 초점심도 내에 들도록 제어한다.(포커싱 서보)(제6 단계) 그리고 포커싱/트랙킹 드라이버(9)에 의해 광픽업(2)의 액츄애이터(Actuator)를 구동하여 대물렌즈가 신호트랙의 중심을 추종하도록 제어한다.(트랙킹 서보)(제7 단계)
디지털 서보 제어기(6)는 마이크로 컴퓨터(8)로부터의 제어신호를 해석한후, 현재의 광디스크(1)가 n 배속인가를 판단한다.(제8 단계) 만약, 디지털 서보 제어기(6)는 현재의 광디스크의 배속이 n 배속이면 자신의 최대 처리 시간 tmax를 고려하여 현재의 샘플링 주파수의 a배 즉 보정 샘플링 주파수=현재의 샘플링 주파수×a로 조정하고, 루프 이득을 n과 a를 곱한 값 즉, 보정 루프 이득=현재의 루프 이득×n×a로 조정한다.(제9 단계) 제8 단계에서, 현재의 광디스크가 n배속이 아니거나 제9 단계를 수행한 이후에 디지털 서보 제어기(6)는 스핀들 서보, 슬레드 서보, 포커싱 서보, 트랙킹 서보 등을 위한 연산처리를 수행하도록 각 태스크(Task)를 제어한다. 그리고 제4 단계를 수행하여 디지털 서보 제어기(6)는 마이크로 컴퓨터(8)로부터 다음 수행될 서보의 명령을 위한 제어신호를 공급받는다.(제10 단계)
결과적으로, 본 발명의 광디스크의 서보 제어방법은 비용증가없이 속도가 낮은 디지털 서보 제어기를 이용하여 배속이 증가함에 따라 보다 높은 샘플링 주파수를 효율적으로 가변해서 고배속의 광디스크를 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 광디스크의 서보 제어방법은 고속 처리속도의 디지털 서보 제어기를 사용하지 않고 샘플링 주파수를 효율적으로 가변해서 광디스크의 고배속에 대응할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (4)

  1. 광디스크의 기록/재생 장치에 있어서, 기준 배속으로 샘플링 주파수를 초기화하는 단계와, 상기 디스크의 배속을 검출하는 단계와, 상기 검출된 배속에 따라 상기 샘플링 주파수를 선택적으로 가변하는 단계와, 상기 가변된 샘플링 주파수에 의해 서보를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크의 서보 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가변된 샘플링 주파수는 상기 초기화된 샘플링 주파수에 상기 검출된 배속이하의 값으로 승산하여 결정되는 것을 특징으로 하는 광디스크의 서보 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가변된 샘플링 주파수는 상기 서보를 수행하는데에 따른 최대 연산량에 따라 선택적으로 가변되는 것을 특징으로 하는 광디스크의 서보 제어방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 샘플링 주파수를 초기화하는 단계는 이득을 초기화하는 단계를 포함하고, 상기 샘플링 주파수를 가변하는 단계는 상기 샘플링 주파수의 증가비율만큼 상기 이득을 가변하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크의 서보 제어방법.
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