CN101447204A - 用于控制光头的激光功率的方法 - Google Patents

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陈志清
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Abstract

本发明提供一种用于控制光头的激光功率的方法，上述方法包含：提供激光功率与驱动参数之间的第一关系，其中驱动参数用来驱动光头的激光二极管，且第一关系对应于第一温度；利用温度相关模型以将激光功率与驱动参数之间的第一关系转换为第二关系，其中第二关系对应于第二温度；以及储存在第一温度下使用的第一关系，以及储存在第二温度下使用的第二关系。本发明能够利用准确的温度相关模型来获取更精确的激光功率与温度的关系，从而提高了控制的精确度。

Description

用于控制光头的激光功率的方法
技术领域
本发明涉及在光盘驱动器的大量生产阶段中关于温度的光头单元(Optical Pickup Unit，OPU)的功率校正，更具体地，涉及一种对光头激光功率的控制方法。
背景技术
现有技术中关于控制光盘驱动器的光头的方法，一般是在光盘驱动器的普通操作(例如读取或写入操作)时利用现有自动功率校准(Automatic Power Calibration，APC)电路来控制激光二极管的激光功率。当现有APC电路于上述普通操作中达到稳定状态(steady state)时，激光功率对应于被发送至现有APC电路的目标命令(targetcommand)。
图1显示根据现有技术的激光功率(标记为“功率”的纵轴)与例如激光二极管的驱动参数(标记为“电压”的横轴)之间的关系。激光二极管驱动电压用来控制激光二极管的激光二极管驱动电流，其中当达到上述稳定状态后，激光二极管驱动电压对应于目标命令。如图1所示，虚线右边的曲线对应线性区域(linear region)，其相对纵轴的偏移为Vth。
现有APC电路的一个目标是将激光功率控制为对应目标命令的特定功率值，从而使得激光功率可根据目标命令变化。因此，如何在光盘驱动器的大量制造中制定激光功率与目标命令之间的精确关系已成为重要课题。
获取激光功率与目标命令之间关系的现有做法一般包含了：利用功率表(power meter)来测量激光功率，并收集激光功率与目标命令的数据组(data set)。可是，功率表的成本很高，且需要实施上述方法的功率校准站(power calibration station)的相应工具与人工成本。另外，成本随生产线的增多而加倍。而且，还会出现例如不同功率校准站之间会产生差异等的问题。
根据现有技术，光头供应商可在光头中设计前端光电二极管(Photo Diode，PD)，系统生产商(例如光盘驱动器生产商)利用前端PD来替代执行功率表的操作。从前端PD出来的测量结果通过前端PD输出(Front-end PD Output，FPDO)输出，并可称为FPDO值。一般地，光头供应商提供一些数据点以描述激光功率与FPDO值之间的关系，为了获取特定曲线上对应其它数据点的激光功率需要执行插补运算，其中上述曲线指的是穿过上述数据点的曲线。结果，因为插补运算，整个获取激光功率与目标命令之间的精确关系的过程就会变慢。
因此，无论功率校准站中是否通过功率表或FPDO来实施校准，都会需要相应的花费，例如时间、工具与/或人工费用等。另外，普通操作中会因为温度变化引起不准确的问题较少获得注意。结果，校准通常在假定温度下执行。
即便注意到了普通操作中温度变化引起的不精确问题，多数生产商采用的技术是依照不同温度值在功率校准站中执行校准操作，这样会比较不划算。
因此，当温度变化时，普通操作下的激光功率的控制显然会变得不精确。因而需要一种新方法来解决现有技术中的问题：例如温度变化导致的不精确以及如何在成本与性能之间取得平衡。
发明内容
为了解决温度变化导致的激光功率控制不精确的技术问题，本发明提供一种用于控制光头的激光功率的方法。
本发明提供一种用于控制光头的激光功率的方法，上述方法包含：提供激光功率与驱动参数之间的第一关系，其中驱动参数用来驱动光头的激光二极管，且第一关系对应于第一温度；利用温度相关模型以将激光功率与驱动参数之间的第一关系转换为第二关系，其中第二关系对应于第二温度；以及储存在第一温度下使用的第一关系，以及储存在第二温度下使用的第二关系。
本发明另提供一种用于控制光头的激光功率的方法，上述方法包含：提供激光功率与驱动参数之间的第一关系，其中利用驱动参数以获取光头的激光二极管，且第一关系对应于第一温度；提供激光功率与驱动参数之间的第二关系，其中第二关系对应于第二温度；以及储存在第一温度下使用的第一关系，以及储存在第二温度下使用的第二关系。
本发明能够利用准确的温度相关模型来获取更精确的激光功率与温度的关系，从而提高了控制的精确度。
附图说明
图1显示根据现有技术的激光功率与驱动参数之间的关系示意图。
图2显示根据本发明的第一实施方式的控制光头激光功率的方法流程图。
图3与图4显示可采用的不同的温度相关模型的例子的示意图。
图5显示根据第一实施方式的施加于激光二极管驱动器的不同通道的各种增益的功能示意图，其中激光二极管驱动器用于驱动光头的激光二极管。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来称呼特定的元件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接到第二装置。
请参考图2、图3及图4。图2显示根据本发明的第一实施方式的控制光头激光功率的方法流程图，其中可利用上述方法来获取对光头激光功率的精准控制。图3与图4分别显示图2可采用的不同的温度相关模型的例子。以下将描述控制光头激光功率的方法。
于步骤912中，提供激光功率与驱动参数的第一关系，其中利用上述驱动参数来驱动光头的激光二极管以控制激光功率，且第一关系对应于第一温度，例如室温。激光功率(可简单称为功率)与驱动参数(例如电压)之间的关系随温度值不同而不同。举例来说，第一关系可分别由图3及图4中标记为“中温”的曲线来描述。而且，不同温度的曲线的斜率与Vth都不同。
根据本实施方式，图3与图4显示的纵轴(标记为“功率”)描述了上述的激光功率，而图3与图4显示的横轴(标记为“电压”)描述了上述的驱动参数。虽然本实施方式中温度相关的每一模型的驱动参数皆表示激光二极管的驱动电压(例如图3与图4中所示的“电压”)，其用于控制激光二极管的激光二极管驱动电流，此为说明之用，并非本发明的限制。根据本实施方式的变化例，驱动参数代表激光二极管的激光二极管驱动电流。
实际上，第一关系一般通过测量第一温度下的激光功率与驱动参数来获取。根据本实施方式，自动功率校准电路可施加承载特定值的目标命令来控制激光功率。当APC电路于第一温度到达稳定状态后，测量激光功率与驱动参数以获取第一关系。一般地，当获知第一关系的部分信息时(例如第一关系的曲线的斜率或者偏移)，仅需测量单个数据点(其包含激光功率的特定值与驱动参数的特定值)即可足以获取第一关系，其中此数据点可用来描述第一关系的曲线，而纵轴与横轴则分别代表驱动参数与激光功率。
举例来说，承载特定值V1的目标命令可首先施加于APC电路。当APC电路到达第一温度的稳定状态后，测量激光功率与驱动参数以获取单个数据点P1。因此，单个数据点P1可用来获取第一关系。于此实施方式中，单个数据点P1位于分别示于图3与图4中的温度相关模型中标记为“中温”的曲线上。此为说明之用，并非本发明的限制。
根据本实施方式的变化例，单个数据点P1位于分别示于图3与图4中的温度相关模型中标记为“低温”的曲线上。根据本实施方式的另一变化例，单个数据点P1位于分别示于图3与图4中的温度相关模型中标记为“高温”的曲线上。根据本实施方式的另一变化例，多个数据点可位于分别示于图3与图4中的温度相关模型中的其中之一曲线上。
有时，可能需要测量两个数据点，其中两个数据点的获取方法与获取一个数据点的方法一样，其分别参照目标命令的不同值来获取两个数据点的值。举例来说，承载第一值V1-1的目标命令可首先施加于APC电路。当APC电路到达第一温度的稳定状态后，测量激光功率与驱动参数(例如电压)来获取第一数据点P1-1。之后，承载第二值V1-2的目标命令可施加于APC电路。当APC电路到达第一温度的稳定状态后，测量激光功率与驱动参数(例如电压)以获取第二数据点P1-2。如此，第一数据点P1-1与第二数据点P1-2可用来获取第一关系。
于步骤914中，利用温度相关模型，例如图3与图4中两个温度相关模型之一，来将激光功率与驱动参数的第一关系转换为第二关系，其中第二关系对应第二温度，且第二温度与第一温度不同。
如图3所示，温度相关模型对应于具有不同斜率的曲线，不同的斜率对应不同的温度。当应用图3中的温度相关模型时，这些曲线(分别标记为“高温”、“中温”及“低温”)的线性区域部分的延长线大致为共点线(concurrent lines)。另外，如图4所示，温度相关模型对应于不同温度的平行曲线。于应用如图4所示的温度相关情形中，当中间曲线(标记为“中温＂)向左或向右移动时对应纵轴的偏移Vth也会变化。
根据此实施方式，无论应用图3中的温度相关模型还是图4中的温度相关模型，为了要获取温度相关模型的足够信息，需要在第二温度下测量至少一数据点，其包含激光功率的特定值与驱动参数的特定值。本实施方式中，步骤914中的关系转换可能需要在第二温度测量一个数据点P2来获取如左边曲线(图3或图4中标记为“低温”)描述的第二关系，或者获取如右边曲线(图3或图4中标记为“高温”)描述的第二关系。
除了测量中周围温度的不同，于第二温度下获取一个数据点P2的方法与于第一温度下获取一个数据点P1的方法类似。举例来说，承载特定值V2的目标命令可首先施加于APC电路。当APC电路达到第二温度的稳定状态后，测量激光功率与驱动参数来获取一个数据点P2。如此，数据点P2可利用来获取温度相关模型的足够多信息。
根据本实施方式的变化例，可能需要于第二温度测量两个数据点来获取温度相关模型的足够信息。于本变化例中，获取温度相关模型的足够信息后，决定是采用图3中所示的温度相关模型还是采用图4中所示的温度相关模型。除了测量的周围温度不同，于第二温度获取两个数据点的方法与第一温度获取两个数据点的方法类似。
举例来说，承载第一值V2-1的目标命令可首先施加于APC电路。当APC电路到达第二温度的稳定状态后，测量激光功率与驱动参数来获取第一数据点P2-1。之后，承载第二值V2-2的目标命令可施加于APC电路。当APC电路到达第二温度的稳定状态后，测量激光功率与驱动参数以获取第二数据点P2-2。如此，可利用第一数据点P2-1与第二数据点P2-2来获取温度相关模型的足够信息。
于步骤916中，储存第一温度采用的第一关系以及储存第二温度采用的第二关系。实际上，第一关系与第二关系的各个代表值可储存于非挥发性内存中，例如闪存。举例来说，代表值可为曲线的曲线系数，分别代表第一关系与第二关系。另外，另一例子中的代表值可为第一关系或第二关系中的一个或多个曲线数据点。另外，另一例子中的代表值可为一个或多个数据点以及一个或多个曲线系数。
图5显示根据第一实施方式的施加于激光二极管驱动器的不同通道的各种增益的功能示意图，其中激光二极管驱动器用于驱动光头的激光二极管，其中功能性区块10-1、10-2...及10-N(标记为“Gain(1)”、“Gain(2)”...以及“Gain(N)”)分别代表通道1至N的通道增益函数。虽然通道1至N显示为数个路径，但这仅为说明之用，并非本发明的限制。实际上，通道增益函数Gain(1)、Gain(2)...及Gain(N)一般可用硬件电路实施，且可整合于上述APC电路中的可变增益放大器(VariableGain Amplifier，VGA)10。
根据本变化例，更提供一种将对应通道X(例如通道1至N其中之一)的电压差ΔVx (T1，T2)转换为对应通道Y(例如通道1至N其中之另一个)的电压差ΔVY (T1，T2)的方法，以确保上述方法可被大量采用。结果，可以涵盖一些特殊情形。上述的电压差ΔVX (T1，T2)与ΔVY (T1，T2)分别具有代表温度T的不同值的两个指数T1与T2，其一般定义如下：
ΔVX (T1，T2)＝VoltX (T2)-VoltX (T1)；以及
ΔVY (T1，T2)＝VoltY (T2)-VoltY (T1)；
其中VoltX (T)表示在温度T下通道X中的激光二极管驱动电压的电压值，而VoltY (T)表示在温度T下通道Y中的激光二极管驱动电压的电压值。
根据变化例，电压差ΔVY (T1，T2)可通过下列等式获取：
ΔVY (T1，T2)＝(Gain(X)/Gain(Y))*ΔVX (T1，T2)；
其中Gain(X)与Gain(Y)分别表示通道X与Y的通道增益函数。
举例来说，如图2中所示的方法获取电压差ΔVX (T1，T2)，其中T1与T2分别代表上述的第一温度与第二温度。当已知电压值VoltY (T1)，电压值VoltY (T2)就可如下推导得到：
VoltY (T2)＝ΔVY (T1，T2)+VoltY (T1)
＝(Gain(X)/Gain(Y))*ΔVX (T1，T2)+VoltY (T1)；
其中上述等式可用来获取激光功率与通道Y的驱动参数之间的额外关系。
因为上述通道X与Y可能代表通道1至N中任意两个通道，通道增益函数Gain(1)，Gain(2)...及Gain(N)与对应通道的各个电压差大体上可通过下列等式获取：
ΔVchannel 1*Gain(1)＝ΔVchannel 2*Gain(2)＝...＝ΔVchannel N*Gain(N)；
其中ΔVchannel 1，ΔVchannel 2...及ΔVchannel N分别表示对应通道1至N的电压差。
于本实施方式的另一变化例，激光二极管驱动电压的电压值VoltX (T)与VoltY (T)可由对应的上述激光二极管驱动电流的电流值CurrX (T)与CurrY (T)代替，而电压差ΔVX (T1，T2)与ΔVY (T1，T2)可由分别对应的电流差ΔCX (T1，T2)与ΔCY (T1，T2)所代替。
应用上述方法的结果是，本发明确实在温度变化时为一般操作提供更恰当的激光功率控制。与现有技术相比，通过执行如实施方式及变化例所揭示的数个数据点的关系转换与测量的操作，本发明极大地节省了功率校准站所需的成本，而因此解决了成本与性能之间的平衡问题。
本发明的另一优点在于，当激光功率控制需要对应于大量温度值实施时，根据上述本发明实施方式与/或变化例可迅速获取对应温度的关系。
本发明虽用较佳实施方式说明如上，然而其并非用来限定本发明的范围，任何本领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，做的任何更动与改变，都在本发明的保护范围内，具体以权利要求界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种用于控制光头的激光功率的方法，上述方法包含：
提供上述激光功率与驱动参数之间的第一关系，其中上述驱动参数用来驱动上述光头的激光二极管，且上述第一关系对应于第一温度；
利用温度相关模型以转换上述激光功率与上述驱动参数之间的上述第一关系为第二关系，其中上述第二关系对应于第二温度；以及
储存使用于上述第一温度的上述第一关系，及储存使用于上述第二温度的上述第二关系。
2.如权利要求1所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，上述驱动参数代表激光二极管驱动电压，用于控制上述激光二极管的激光二极管驱动电流。
3.如权利要求1所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，上述驱动参数代表上述激光二极管的激光二极管驱动电流。
4.如权利要求1所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，提供上述激光功率与上述驱动参数之间的上述第一关系的上述步骤更包含：
将承载特定值的目标命令施加于自动功率校准电路，以控制上述激光功率；以及
当上述自动功率校准电路到达上述第一温度的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取上述第一关系。
5.如权利要求1所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，提供上述激光功率与上述驱动参数之间的上述第一关系的上述步骤更包含：
将承载特定值的目标命令施加于自动功率校准电路，以控制上述激光功率，及当上述自动功率校准电路到达上述第一温度的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取第一数据点；
将承载第二值的目标命令施加于上述自动功率校准电路，及当上述自动功率校准电路到达上述第一温度的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取第二数据点；以及
利用上述第一数据点与上述第二数据点以获取上述第一关系。
6.如权利要求1所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，上述温度相关模型对应于多个曲线，每一上述多个曲线的斜率对应于不同温度。
7.如权利要求1所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，上述温度相关模型对应于不同温度的平行曲线。
8.如权利要求1所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，更包含：
在上述第二温度下测量上述激光功率与上述驱动参数，以获取上述温度相关模型的信息。
9.如权利要求8所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取上述温度相关模型的上述信息的上述步骤更包含：
将承载特定值的目标命令施加于自动功率校准电路，用于控制上述激光功率；以及
当上述自动功率校准电路到达上述第二温度的稳定状态时，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取上述温度相关模型的上述信息。
10.如权利要求8所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，更包含：
将承载第一值的目标命令施加于自动功率校准电路以控制上述激光功率，以及当上述自动功率校准电路到达上述第二温度的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取第一数据点；
将承载第二值的目标命令施加于上述自动功率校准电路，及当上述自动功率校准电路到达上述第二温度的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取第二数据点；以及
利用上述第一数据点与上述第二数据点以获取上述温度相关模型之上述信息。
11.如权利要求1所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，上述第一关系与上述第二关系对应于第一通道；且上述方法更包含：
利用上述第一关系与上述第二关系以获取第二通道中上述激光功率与上述驱动参数之间的额外关系。
12.如权利要求11所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，上述驱动参数代表激光二极管驱动电压；且利用上述第一关系与上述第二关系以获取上述第二通道中上述激光功率与上述驱动电压之间的上述额外关系的上述步骤更包含：
将第一电压差转换为第二电压差；
其中上述第一电压差代表上述第一通道中分别在上述第一温度与上述第二温度下上述激光二极管驱动电压的不同电压值之间的差值；
其中上述第二电压差代表上述第二通道中分别在上述第一温度与上述第二温度下上述激光二极管驱动电压的不同电压值之间的差值。
13.如权利要求11所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，上述驱动参数代表上述激光二极管的激光二极管驱动电流；以及利用上述第一关系与上述第二关系以获取上述第二通道中上述激光功率与上述驱动电压之间的上述关系的上述步骤更包含：
将第一电流差转换为第二电流差；
其中上述第一电流差代表上述第一通道中分别在上述第一温度与上述第二温度下上述激光二极管驱动电流的不同电流值之间的差值；
其中上述第二电流差代表上述第二通道中分别在上述第一温度与上述第二温度下上述激光二极管驱动电流的不同电流值之间的差值。
14.一种用于控制光头的激光功率的方法，上述方法包含：
提供上述激光功率与驱动参数之间的第一关系，其中上述驱动参数用以驱动上述光头的激光二极管，且上述第一关系对应于第一温度；
提供上述激光功率与上述驱动参数之间的第二关系，其中上述第二关系对应于第二温度；以及
储存在上述第一温度下使用的上述第一关系，以及储存在上述第二温度下使用的上述第二关系。
15.如权利要求14所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，上述驱动参数代表激光二极管驱动电压，其用于控制上述激光二极管的激光二极管驱动电流。
16.如权利要求14所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，上述驱动参数代表上述激光二极管的激光二极管驱动电流。
17.如权利要求14所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，提供上述激光功率与上述驱动参数之间的上述第一关系的上述步骤更包含：
将承载特定值的目标命令施加于自动功率校准电路以控制上述激光功率；以及
当上述自动功率校准电路到达上述第一温度的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取上述第一关系。
18.如权利要求14所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，提供上述激光功率与上述驱动参数之间的上述第一关系的上述步骤更包含：
将承载第一值的目标命令施加于自动功率校准电路以控制上述激光功率，且当上述自动功率校准电路达到上述第一温度下的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取第一数据点；
将承载第二值的目标命令施加于上述自动功率校准电路，且当上述自动功率校准电路达到上述第一温度下的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取第二数据点；以及
利用上述第一数据点与上述第二数据点以获取上述第一关系。
19.如权利要求14所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，提供上述激光功率与上述驱动参数之间的上述第二关系的上述步骤更包含：
将承载特定值的目标命令施加于自动功率校准电路以控制上述激光功率；以及
当上述自动功率校准电路到达上述第二温度下的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取上述第二关系。
20.如权利要求14所述的用于控制光头的激光功率的方法，其特征在于，提供上述激光功率与上述驱动参数之间的上述第二关系的上述步骤更包含：
将承载第一值的目标命令施加于自动功率校准电路以控制上述激光功率，且当上述自动功率校准电路到达上述第二温度下的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取第一数据点；
将承载第二值的目标命令施加于上述自动功率校准电路，且当上述自动功率校准电路达到上述第二温度下的稳定状态后，测量上述激光功率与上述驱动参数以获取第二数据点；以及
利用上述第一数据点与上述第二数据点以获取上述第二关系。
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