CN1282962C - 自动控制激光二极管输出的装置 - Google Patents

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Abstract

一种自动控制具有现时功率值下光信号的激光二极管输出的装置，该装置包括：一个采样器，用于对来自激光二极管的光信号的现时功率值进行采样；一个控制单元，用于根据采样的现时功率值和基于接收激光二极管输出的介质类型的基本功率值，输出一个目标输出值；和一个控制器，根据目标输出值，控制激光二极管的输出。

Description

自动控制激光二极管输出的装置
本申请是名称为“自动控制激光二极管输出的方法和装置”(申请号：01126062.9；申请日：2001年8月27日)的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种记录/重现装置，特别涉及一种用于自动控制激光二极管优化输出的的装置。
背景技术
在今天我们所生活的面向-信息或多媒体的社会里，需要能够容纳大量数据的记录介质。这些介质包括CD-R，CD+RW，磁光盘驱动器(MODD)，数字多用途磁盘随机存取存储器(DVD-RAM)，DVD-RW，DVD+RW，等等。这些记录介质使用激光二极管，所以控制激光二极管的优化输出决定了它们的效能。再有，不同类型的记录介质需要不同类型的记录脉冲，这需要有效的替代的装置。
图1为自动控制激光二极管输出的常规装置的方框图。参照图1，装置包括一个接口110，解码器120，一个地址控制器130，一个脉冲发生器140，一个ALPC功能块150，一个LD驱动器160，和一个延迟单元170。
接口110与一个外部处理器，例如，一个计算机的微处理器通信，用于收发关于记录/重现数据、控制数据和所使用的模式的信息。解码器120包括一个地址解码器121，一个寄存器单元122，和一个多路分解器(demultiplexer)123，用于选择寄存器单元122所包含的各种寄存器中的一个。地址控制器130可包括各种寄存器和一些用于实施地址控制器130功能的子-块。
激光二极管驱动器160为一个高速切换的装置，并可包括通常使用的IC或ASIC。
脉冲发生器140生成用于生成和控制记录脉冲的信号，在与需记录的数据对应的记录介质上形成一个区域。这种脉冲发生器详细地公开于本申请人所申请的韩国专利第9930485号(1999年6月3日申请，题为：生成适合于各种类型光记录介质的记录脉冲的方法和装置)。延迟单元170用于延迟，LD表示激光二极管，PD表示光电二极管。
ALPC功能块150检测来自解码器120的基本功率值和来自PD的现时功率值之间的差值，并根据检测结果控制激光二极管驱动器160。
下面将说明图1所示装置的运行。假定接口110已经构成，因为其依赖于光盘装置的结构。
解码器120选择并保持目标功率值，例如，诸如读出功率，擦除(eraer)功率和峰值功率等基本功率值。被选择的至少三个或更多的基本功率值，例如，读出功率、擦除功率和峰值功率的功率值输入到ALPC功能块150。一个第一D/A(数字/模拟)变换器151将每个基本功率值变换为一个模拟信号值并将其发送到一个比较器152。
与此同时，将PD的输出信号通过一个缓冲器(未示出)发送到比较器152。在这里，脉冲发生器140生成一个信号，并随后通过延迟单元170将其发送到比较器152，以控制比较器152的操作。
一个递增/递减计数器153根据比较器152的比较结果进行递增或递减计数。递增/递减计数器153的输出，由第二多路分解器154进行选择，并通过第二D/A变换器155变换为一个模拟信号，并发送到LD驱动器160。
控制信号输入到LD驱动器160，以控制来自ALPC功能块150的每个功率电平，和来自脉冲发生器140的每个功率电平。
在图1所示的装置中，递增/递减计数器153用来比较和控制基本功率值和反馈的现时功率值。然而，由于记录和重现介质的速度明显地增加了，递增/递减计数器153的操作速度限制了控制速度和范围。再有，由于记录速度的增加，记录脉冲的宽度变得更窄和更为复杂。
发明内容
为解决上述问题，本发明的一个目的是要提供一种用于自动控制激光二极管的优化输出的方法。
本发明的另一个目的是要提供一种用于自动控制激光二极管的优化输出的装置。
因此，为达到上述的第一个目的，提供了一种自动控制激光二极管输出的方法，其根据激光二极管输出的光信号的现时功率值和一个基本功率值之间的比较结果进行自动控制，该方法包括：对激光二极管输出的光信号现时功率值进行采样；根据由激光二极管记录到介质上的记录数据，生成控制信号；在比较之前，根据控制信号存储采样的现时功率；根据接收激光二极管输出的介质类型，存储一个基本功率值；将存储的采样的现时功率值与基本功率值相比较；根据比较结果控制激光二极管的输出。
为达到第二个目的，提供了一种自动控制激光二极管输出的装置，其根据激光二极管输出的光信号的现时功率值和一个基本功率值之间的比较结果进行自动控制，该装置包括：一个采样器，用于对激光二极管输出的现时功率值进行采样；一个寄存器单元，用于在比较之前存储采样器的输出；一个基本寄存器单元，用于根据接收激光二极管输出的介质类型，存储一个基本功率值；一个控制单元，用于根据存储在寄存器单元的现时功率值和存储在基本寄存器单元中的基本功率值，输出一个施加在激光二极管的目标输出值；和一个脉冲发生器，用于根据由激光二极管所记录的记录数据，生成一个控制寄存器单元的存储定时的控制信号。
最好，该装置还包括：一个脉冲发生器，用于根据记录的各控制信号，生成一个代表一个区(sector)的多路转换(multiplexing)控制信号，该区施加有一个峰值功率、一个读出功率和一个偏置功率，其中每一个所记录的各控制信号分别控制着峰值功率、读出功率和偏置功率，同时还用于根据记录的数据生成一个多路分解(demultiplexing)控制信号；寄存器单元的寄存器、基本寄存器单元的寄存器和控制器单元的控制器(operator)，控制器与各功率类型，诸如激光二极管所需要的峰值功率、读出功率、偏置功率相对应；一个多路分解器(demultiplexer)，用于根据多路分解控制信号多路分解采样器的输出，并随后将其发送到寄存器单元的各寄存器；和一个多路转换器(multiplexer)，用于根据多路转换控制信号，多路转换控制单元各控制器的输出，并随后将其发送给激光二极管。
为达到第三个目的，提供了一种自动控制具有现时功率值下光信号的激光二极管输出的装置，该装置包括：一个采样器，用于对来自激光二极管的光信号的现时功率值进行采样；一个控制单元，用于根据采样的现时功率值和基于接收来自激光二极管的光信号的介质类型的基本功率值，输出一个目标输出值；和一个控制器，根据目标输出值，控制激光二极管的输出。
为达到第四个目的，提供了一种自动控制具有现时功率值下光信号的激光二极管输出的装置，该装置包括：一个采样器，用于对来自激光二极管的光信号的现时功率值进行采样，以生成对应于多个功率水平之一的采样值，其中该采样值由第一多个位表示；一个基本寄存器单元，用于根据接收来自激光二极管的光信号的介质类型的基本功率值，其中该基本功率值由第二多个位表示；一个控制单元，用于同时比较第一多个位的各位与第二多个位的相应位，以生成一个目标输出值；和一个控制器，根据目标输出值，控制激光二极管的输出。
附图说明
通过参照附图对优选实施例的详细说明，使本发明的上述目的和优点变得更加清晰，其中：
图1为一个方框图，表示一个自动控制激光二极管输出的常规装置的结构；
图2为一个流程图，表示根据本发明的自动控制激光二极管输出的一种方法；
图3为一个方框图，表示根据本发明的自动控制激光二极管输出的一种装置的结构；
图4为一个方框图，描述根据本发明的自动控制激光二极管输出的装置的一个优选实施例；
图5为一个时间流程图，表示图4所示装置的运行情况；和
图6为图4所示控制单元控制模式的波形图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的自动控制激光二极管输出装置的结构和运行进行详细的说明。
在图1所示的装置中，使用递增/递减计数器153，用于比较和控制基本功率值和反馈的现时功率值。然而，由于介质的记录和重现速度继续增加，递增/递减计数器153的操作速度限制了控制的速度和范围。还有，随着记录速度的增加，记录脉冲的宽度变得更窄和更为复杂。因此，需采取措施解决这些问题。
本发明提供了一种自动控制激光二极管输出的方法，该方法对激光二极管的输出进行采样，并在一个所需的存储单元(location)上持续一个所需的时间段，并与基本功率值进行比较。
图2为一个流程图，表示根据本发明的自动控制激光二极管输出的方法。图2所示的方法包括采样和保存步骤S202，比较步骤S204，和控制步骤S206。在采样和保持步骤S202中，对激光二极管的输出进行采样和保存。在比较步骤S204中，将采样和保存步骤S202中所采样的激光二极管的现时功率值和基本功率值彼此相比较，并得到其间的差值。在控制步骤S206中，根据由比较步骤S204所得到的功率值差值，控制激光二极管的输出。
由于图1所示的常规装置使用了递增/递减计数器，而图2所示的方法没有使用递增/递减计数器，增加了控制激光二极管输出的响应速度。因此，本方法适用于高密度和高容量的记录介质。
图3为根据本发明的自动控制激光二极管输出的一种装置的结构的方框图。参照图3，该装置包括一个光电二极管(PD)和I/V放大器302，一个模拟/数字变换器304，一个寄存器单元308，一个基本寄存器单元310，一个控制单元312，一个数字/模拟变换器316，一个激光二极管318，一个脉冲发生器320，一个NRZI探测器322，和一个控制器324。
数字/模拟变换器316控制激光二极管318的输出，PD和I/V放大器302检测其输出电平并进行电流向电压的变换。已经生产出一种包含PD和I/V放大器302的集成电路芯片，但是彼此分离的一个光电二极管和一个I/V变换器也是可以使用的。PD和I/V放大器302的输出，示出了激光二极管318的现时功率值，并延迟了施加在激光二极管318上记录脉冲的波形。在这里，延迟的大小依赖于激光二极管318和PD和I/V放大器302的工作特性，装置构成后很少改变。
记录脉冲是一个多-脉冲，包括一个第一脉冲，一个多脉冲链，一个最终脉冲，和一个间歇(cooling)脉冲。每个脉冲具有读出功率电平、峰值功率电平、偏置(bias)1功率电平、偏置2功率电平和偏置3功率电平中的任何一个。换句话说，记录脉冲的电平在时间轴上是变化的，并成为读出功率电平、峰值功率电平、偏置1(或擦除)功率电平、偏置2(或间歇)功率电平和偏置3(或基底(bottom))功率电平中的任何一个。
记录脉冲是根据不归零转回(NRZI)的信号形成的。构成记录脉冲的每个脉冲的上升/下降位置、宽度和功率电平，根据现时标记的前部和后部间隔之间的相对关系而改变。
脉冲发生器320生成一个功率电平控制信号，根据NRZI信号和标记各间隔之间的相互关系，将每个功率电平接通/关断。功率电平控制信号包括一个引导控制信号、一个峰值控制信号、一个偏置1控制信号，一个偏置2控制信号和一个偏置3控制信号，每个信号分别控制着读出功率电平、峰值功率电平、偏置1功率电平、偏置2功率电平和偏置3功率电平。
模拟/数字变换器304对PD和IV放大器302的输出在预定点进行采样，获得现时功率值，并通过寄存器单元308将其发送到控制(operation)单元312。
控制单元312对采样的现时功率值，与基本功率值进行比较，并根据比较结果控制激光二极管318的输出。这里，在图2所示的装置初始化时，基本功率值储存着控制器324所输出的一个值，同时所储存的值依赖于介质的类型。详细地讲，控制单元312，根据比较的结果，改变提供给激光二极管318的驱动功率的电平。
图4说明根据本发明自动控制激光二极管的一种装置的优选实施例的方框图。图4所示装置的那些和图2所示装置具有相同参考数字的部件，具有相同的运行功能，因此略去了详细的描述。在图4中，实线表示数据流，虚线表示控制信号的流程。图4中所示的装置包括一个光电二极管(PD)和I/V放大器302，一个模拟/数字变换器304，一个多路分解器306，一个寄存器单元308，一个基本寄存器单元310，一个控制单元312，一个多路转换器314，一个数字/模拟变换器316，一个激光二极管318，一个脉冲发生器320，一个NRZI探测器322，和一个控制器324。
基本寄存器单元310储存由控制器324输出的一个基本功率值。基本功率值依赖于盘的格式，例如，CD，CD-R，DVD，DVD-RW，和DVD+RW，介质的类型，和制造者，并通过一个接口(未示出)，被发送到控制器324。
PD和I/V放大器302的输出表示激光二极管318的现时功率值。PD和I/V放大器302为一个可变增益的放大器，而增益根据运行模式和已有的台面/槽(land/groove)而设定。
模拟/数字变换器304，就本发明总体来讲，相应于一个采样装置，并将PD和I/V放大器302的输出变换为一个模拟/数字信号。模拟/数字变换器304的输出，通过多路分解器306和寄存器单元308，发送到控制单元312。
脉冲发生器320生成一个多路分解控制信号，控制多路分解器306的运行。脉冲发生器320包括多个延迟单元和门电路(未示出)，延迟并按照逻辑运算控制功率电平控制信号，并生成一个发送到多路分解器306的多路分解控制信号，和一个发送到多路转换器314的多路转换控制信号。
利用延迟单元和门电路，可以很容易地选择一个区(sector)，用于从激光二极管318对所需要的功率电平进行采样。
同时，脉冲发生器320生成一个引导控制信号、一个峰值控制信号、一个偏置1控制信号、一个偏置2控制信号和一个偏置3控制信号，而NRZI探测器322决定脉冲的这些信号的上升/下降的位置和脉冲宽度。
NRZI探测器322接受一个NRZI信号，探测现时标记和标记的前部和后部间隔之间的相互关系，并将探测结果发送到脉冲发生器320，从而确定各脉冲每个控制信号的上升/下降位置和脉冲宽度。
控制器324将由接口(未示出)接收的基本功率值发送到基本寄存器单元310，和根据关于运行模式、介质类型、盘的格式和已有的台面/槽的信息，控制PD和I/V放大器302的增益。
下面详细描述图4所示装置的运行情况。换句话说，一个激光二极管的功率自动控制是指在光盘上记录/重现时控制激光的功率。因为激光的输出根据温度而变化，激光的输出需要根据运行温度均匀地进行控制。这称之为激光输出自动控制。根据温度的变化自动控制激光二极管的功率，以稳定激光的输出，和防止由于在多链记录方法中热量的累积造成的记录恶化。
NRZI探测器322接受NRZI数据并探测需记录的数据。NRZI探测器322探测现时标记和标记的前部和后部间隔之间的预定的相互关系，并将探测的结果发送到脉冲发生器320。在一种自适应的控制方法中，将标记的长度和间隔的组合，根据标记和间隔的长度，分成若干组。所分各组的每一个具有不同的功率电平、上升/下降位置和构成记录脉冲的脉冲宽度。还有，各脉冲的功率电平根据NRZI信号的能量而改变。这里，能量(energy)表示单位时间内在0和1之间改变的次数。
脉冲发生器320生成功率电平控制信号(示于图5(c)～(f))，用于形成适合于NRZI探测器322的探测结果、控制器324的激光二极管、介质类型、和记录速度的记录脉冲(示于图5(b))。
模拟/数字变换器304对PD和I/V放大器302的输出进行采样。模拟/数字变换器304的输出通过多路分解器306发送到寄存器单元308。
寄存器单元308包括寄存器308a到308e，这与控制激光二极管的输出所需要的功率相对应。
一个2.6G(千兆)字节的DVD需要读出功率、峰值功率和偏置功率的三个功率电平，而一个4.7G字节的DVD需要一个读出功率、一个峰值功率、一个偏置1功率(擦除功率)、一个偏置2功率(衰减功率)和一个偏置3功率(基底功率)的五个功率电平。
寄存器308a到308e的存储操作和多路分解器控制信号是同步的。
每一个基本寄存器单元310和控制单元312包括基本寄存器310a到310e和控制器312a到312e，后者与寄存器单元308中的寄存器308a到308e的数目相对应。
控制器单元312的控制器312a到312e，将存储在寄存器310a到310e中的现时功率值，与存储在基本寄存器310a到310e内、根据运行模式由控制器324确定的基本功率值相比较，并根据比较的结果控制激光二极管318的功率电平。
控制器单元312中控制器312a到312e的输出驱动激光二极管318，激光二极管318的输出电平，通过PD和I/V放大器302反馈到模拟/数字变换器304。
与按一位(bit)增加/减少目标值的常规的递增/递减计数器相比，图4所示装置的递增/递减计数器，同时对所有位进行增加/减少，从而提高了跟踪的速度。因此，图4所示的装置可以根据介质的类型和记录速度有效地控制激光功率。
寄存器单元308的寄存器、基本寄存器单元310的基本寄存器和控制单元312的控制器，根据功率电平所需的数目进行配置，在图3中使用了读出功率、峰值功率、偏置1功率、偏置2功率和偏置3功率等五个功率电平。
图5为一个波形图，表示图4所示装置的运行情况。在图5中，(a)和(b)分别表示输入的NRZI信号和激光二极管输出的记录脉冲。记录脉冲的波形随介质的类型、记录速度和盘的标记而变化。举出一个4.7G字节DVD-RAM的这些记录脉冲的例子，记录脉冲的波形也随标记和间隔之间的相互关系而变。
(c)表示一个由PD和I/V放大器302输入到模拟/数字变换器304的信号。换句话说，由激光二极管318输出的光信号的一部分输入到一个光电二极管(PD)，而光电二极管(PD)的输出，即，电流，被变换为电压并同时按一定的增益放大。因此，由激光二极管318输出的光功率值可以通过探测该信号得到。
(d)表示一个用于控制读出功率电平的控制信号，(e)表示一个用于控制峰值功率电平的控制信号，(f)表示一个用于控制擦除功率电平的控制信号，(g)表示一个用于控制衰减功率电平的控制信号，和(h)表示一个用于控制末端功率电平的控制信号。记录脉冲，诸如(b)，可以由(d)，(e)，(f)，和(g)所示控制信号的综合而生成。
图6表示图4所示控制单元31 2的控制模式。(a)中镜像(mirror)和间隙区是在DVD-RAMs的情况下发生的，其它表示非使用区或最大/最小地控制一个聚焦伺服机构的各区。在(b)中实施持续的控制，此时，光功率可能因采样噪音或外部噪音而改变。在(c)的情况下，控制着一个特殊的区，即，(a)中的镜像或间隙区，而其它各区保持在最后的控制值，所以减少了光功率的变化(sub-ALPC模式)(辅助-ALPC模式)。在(d)的情况下，不反映每个控制值，但被平均，而反映平均值，所以减少了光功率的变化(平均-ALPC模式)。在这里，使用一个低通滤波器可以获得所展示的相同效果。在(e)的情况下，同时使用了(b)和(d)中的方法，在一个特殊区内，反映的是平均值的变化，而其它各区保持为最后值，从而使采样噪音或外部噪音造成的光功率的变化最小。
图4中所示的装置，既起到用于自动控制常规的激光输出装置的作用，又起到用于驱动一个激光二极管的驱动器的作用。还有，图4所示的装置可以安装在一个拾取器(pickup)内，在其置入在拾取器内时，可擦除对接口速度的限制，接口所需部件的数量可以减少。
通常，由于光电二极管的输出是一个瞬时的信号，在连接时很容易受到注入(influx)的影响和噪音的干扰。然而，在光电二极管安装在拾取器内的情况下，如图4所示的装置，可防止注入和噪音干扰。
因此，根据本发明的用于自动控制激光二极管输出的装置，可有效地用于高速和高容量的光记录/重现装置，这可有助于光记录/重现装置效能的改善和尺寸的降低。
虽然参照优选实施例对本发明进行了说明，很明显，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以作出对所述实施例的各种修改。

Claims (5)

1.一种自动控制具有现时功率值下光信号的激光二极管输出的装置，该装置包括：
一个采样器，用于对来自激光二极管的光信号的现时功率值进行采样；
一个控制单元，用于根据采样的现时功率值和基于接收来自激光二极管的光信号的介质类型的基本功率值，输出一个目标输出值；和
一个控制器，根据目标输出值，控制激光二极管的输出。
2.根据权利要求1中所述的装置，还包括：
一个寄存器单元，用于在采样器的输出被控制单元接收之前存储该采样器的输出；和
一个基本寄存器单元，用于在基本值被控制单元接收之前存储该基本值。
3.一种自动控制具有现时功率值下光信号的激光二极管输出的装置，该装置包括：
一个采样器，用于对来自激光二极管的光信号的现时功率值进行采样，以生成对应于多个功率水平之一的采样值，其中该采样值由第一多个位表示；
一个基本寄存器单元，用于根据接收来自激光二极管的光信号的介质类型的基本功率值，其中该基本功率值由第二多个位表示；
一个控制单元，用于同时比较第一多个位的各位与第二多个位的相应位，以生成一个目标输出值；和
一个控制器，根据目标输出值，控制激光二极管的输出。
4.根据权利要求3中所述的装置，其特征在于基本功率水平基于介质的格式与介质的制造者。
5.根据权利要求3中所述的装置，还包括：
一个寄存器单元，用于在现时功率值被控制单元接收之前存储该现时功率值。
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