CN1300788C - 自动功率控制的装置及相关方法 - Google Patents

Abstract

一种自动功率控制的装置及相关方法。一光学记录装置使用一低速度峰值保持电路，在总时间长度够使一最大峰值保持信号到达稳态的一或多个视窗中，取得并输出一前端光电二极管输出信号的最大值。达到稳态后，最大峰值保持信号即被一取样保持电路所取样保持。再使用一重置信号来清除信号并重新初始化该峰值保持电路。根据一基准电压与保持住的峰值保持信号的差异，一反馈控制器单元将所需的电流输出至一驱动单元，使得一激光二极管产生记录脉冲，以将信息记录于一光盘。在该前端光电二极管响应速度不足时可使用一校正增益来修正其功率输出的误差。

Description

自动功率控制的装置及相关方法

技术领域

本发明提出一种使用于光学记录装置中的激光功率控制装置，特别指一种用于光盘记录系统中的功率控制装置，即使于高速度光信息记录的应用中仅使用了一相对低速度的前端光电二极管，依旧可以稳定地控制激光二极管的光功率输出。

背景技术

在传统的光学记录装置(optical recording apparatus)中，经常会使用激光二极管(laser diode，LD)作为光源。众所周知，一个激光二极管的光功率输出会因为环境温度的变化而改变。因此，在使用激光二极管时，必须针对因温度变化而导致的功率变化进行补偿，以确保激光二极管的光功率输出在指定的电平。而为了确保激光二极管的光功率输出在指定的电平，通常在传统的光学记录装置中会设置一个用来稳定激光二极管输出功率的反馈控制装置(feedback control device)，这样的反馈控制装置通常可称为一自动功率控制(automatic power control，APC)装置。

为了要将信息记录在一光学记录媒体(optical recording medium)中，激光二极管的光输出会被调制成具有不同功率输出和周期的记录脉冲(recording pulses)，这通常称为「写入策略」(write strategy)。图1表示了现今光盘格式中几种常见的写入策略。为了得到良好的记录品质，正确的写入策略是很重要的，亦即记录脉冲的功率与宽度都需要精准地控制。其中达成记录脉冲自动功率控制的重要关键之一，是必须对激光二极管的光输出功率进行精准的测量。

图2为常规自动功率控制组件10的功能方块图。在图2中，一激光二极管将激光射至一光盘上(未表示于图中)以进行光读取或光记录。由该激光二极管所射出的激光会被一前端光电二极管(front photodiode，FPD)检测接收。该前端光电二极管的输出会经由一电流电压转换单元20转换成一电压信号，即前端光电二极管输出信号(front photodiode output signal)FPDO。在进行信号再现(reproduction)或信息记录时，功率输出取得单元30会测量相对应于偏置(读取)功率、擦除功率，以及写入功率的电压信号FPDO的电压值，将其输出成为测量电压值V_b，m、V_e，m、以及V_w，m。反馈控制器单元40会根据一基准功率输出单元50所设定的基准电压值V_b，r、V_e，r、V_w，r与测量电压值V_b，m、V_e，m、V_w，m间各自的差异状况，设定偏置电流、擦除电流、写入电流至一激光二极管驱动单元60，而于该激光二极管中产生所需求的记录脉冲，以将信息储存至光盘中。

为了正确地测量一激光二极管的输出功率，在一传统的光学记录装置中，功率输出取得单元30通常会包含有一取样保持(sample and hold)电路。根据将被记录的信息以及其写入策略，依序产生各种不同的取样信号。因此，对应于偏置时间段、擦除时间段，以及写入时间段的激光二极管输出功率的FPDO电压电平即可被取样并保持(hold)，以供反馈控制使用。即使在该激光二极管的温度有变化的情形下，依旧可以达到精准的功率控制。不过，上述的取样保持结构通常会假设前端光电二极管的响应速度几乎等于激光二极管记录脉冲的调制速度。换句话说，FPDO必须能紧紧地跟随激光二极管的每一个记录脉冲的变动，使得取样装置可以正确地从FPDO中，对激光二极管的功率输出进行取样。举例来说，如图3所示，对一个可复写的光盘格式而言，擦除时间段的时间长度通常够长，使得FPDO可以为自动功率控制提供一个合适的取样区域。

然而，在一个高速度或高密度的光学记录应用装置上，前端光电二极管的响应速度极有可能比激光二极管的记录脉冲的调制速度还要慢，这种情形会导致FPDO仅能够在记录脉冲的一段极短时间内维持在稳定的状态。这样的问题可以从图4中看出，虽然FPDO的响应在擦除时间段的末端还是到达了稳定状态，但是一个速度不够快的取样装置可能就没有办法正确地取样出合适的FPDO值。

很明显，要实现一个高响应速度的取样保持电路需要昂贵的成本。在一些记录格式下(例如使用蓝光激光二极管的格式)，记录脉冲的宽度通常非常的短，在合理的成本考虑下，要以现今的硬件实施技术正确地对FPDO进行取样几乎是难以达成的。另外，在记录脉冲越来越短的情形下，前端光电二极管的响应速度极有可能会小于激光二极管记录脉冲的调制速度。如图5所示，此时FPDO无法正确地反映出激光二极管的光功率输出。在这种情形下，即使在不考虑成本的情形下使用最佳的取样保持电路，真实的输出功率亦无法被正确测量出来。

在如图1所示的使用多重脉冲串(multiple pulse train)写入策略的光盘格式中，欲取得写入及偏置功率输出时，取样的问题会变得更加严重，因为在一多重脉冲串中，其调制的脉冲宽度常会比一写入/擦除时间段要短上许多，在这种情形下前端光电二极管的响应更无法跟上脉冲的变化，因此FPDO会产生如图5所示的波动，此时没有任何的取样装置可以达到正确的光功率测量。另外，在蓝光盘(blu-ray disc)的格式中，若在擦除时间段采用一多重脉冲写入策略，如图1所示，则在FPDO中可能完全没有适用的取样区域，可以对擦除、写入、以及偏置时间段进行功率输出的取样。

一种可用在功率输出取得单元30中的方法是使用一峰值(或谷值)包络检测装置(peak envelope detection device)，可连续性地跟踪FPDO峰值(或谷值)的变化，以进行反馈控制。在美国专利第0141313号的专利中，Chuang即讨论到此种装置。其中，由包络检测装置输出的峰值包络信号会被输入至标准的取样保持电路中，然后再被输出至相对应的反馈控制器单元中。然而，为了要可靠地检测以及反映出FPDO的峰值(或谷值)，峰值(或谷值)包络检测装置的放电时间常数(discharge time constant)与激光二极管的记录脉冲相比较不可以太长，假如放电时间常数太长，峰值(或谷值)包络检测装置或许就无法正确地跟上FPDO的变化。但是，假如放电时间常数太短，则峰值(或谷值)包络检测装置的输出可能会在检测到的峰值(或谷值)包络中发生小的漏失(dropouts)，如图6所示，即使在FPDO中每一个峰值(或谷值)都具有一样的大小时，峰值(或谷值)包络信号漏失的情形亦会发生。

另外，当前端光电二极管的响应速度远小于激光二极管的记录脉冲的调制速度时，FPDO无法在一记录脉冲中立即到达稳定状态，FPDO将会产生如图5所示的波动，因此，峰值(或谷值)包络检测装置的输出信号亦会因为写入策略而随之变化，如图7所示。由于峰值(或谷值)包络检测装置会跟踪输入脉冲串中的局部最大峰值脉冲，故其测量的功率会因为写入策略而产生连续性的变动。由于激光二极管的温度变化与写入策略同时都会使此峰值(或谷值)包络检测装置的FPDO电压输出产生变化，而此峰值(或谷值)包络检测装置并没有办法分辨FPDO的变化是起因于激光二极管的温度变化或起因于写入策略导致的FPDO变动，那么反馈控制器单元就会执行误差的功率调整。由上述可知，在常规技术中，当前端光电二极管的响应速度小于激光二极管的记录脉冲的调制速度时，要稳定地补偿由温度变异造成的真实功率波动是一件困难的工作。

发明内容

因此本发明的主要目的，在于提供一种自动功率控制组件，可对一高速度或高密度的光学记录装置进行一稳定的功率控制，并且可以使用一低速度且低成本的取样装置进行取样，即使该光学记录装置中使用了一相对低响应速度的前端光电二极管亦然。本发明的目的主要通过使用一多重脉冲峰值保持(multi-pulse peak-hold)装置来对低响应速度的前端光电二极管进行补偿来实现，而不需使用额外昂贵的硬件设备。如实施例所述的多重脉冲峰值保持装置可以取样得到一最大电压(最大的峰值电压)或一最小电压(最小的谷值电压)。至于需要取得且保持一峰值或是一谷值则是视自动功率控制组件对功率输出测量的需求而定。而无论使用一峰值保持电路或一谷值保持电路皆符合本发明的基本精神。

本发明的第一实施例中包含有一峰值保持电路和一取样保持电路。该峰值保持电路具有一第一输入端，用来接收一前端光电二极管输出脉冲串(FPDO)，一第二输入端，用来自一控制电路接收一重置信号(Reset)，以及一输出端，用来输出FPDO的一最大测量电压。该取样保持电路具有一第一输入端，用来接收该峰值保持电路输出的信号，一第二输入端，用来自该控制电路接收一取样信号(SH)，以及一输出端。根据一基准电压与该取样保持电路输出电压间的差异，一反馈控制器单元将所需的偏置电流、擦除电流与写入电流输出设定至一激光二极管驱动单元，使得该激光二极管产生所需的记录脉冲，以将信息记录至一光盘中。

该重置信号以及该取样信号用来测量该激光二极管的光功率输出。该峰值保持电路会保持在FPDO的一最大电压值。经过一预设时间段后，该取样保持电路根据该控制电路发出的取样信号对峰值保持电路的输出进行取样的工作。取样之后，该控制电路即发出该重置信号以重新初始化该峰值保持电路。

本发明的第二实施例除了包含有第一实施例中的组成元件及相关方法外，还包含有一开关，根据自该控制电路收到的一视窗(window)信号，控制FPDO自该前端光电二极管至该峰值保持电路间的传输。在该预设时间段中，该控制电路发出一个或多个视窗信号，使得该峰值保持电路仅在有效的(active)视窗信号中接收、跟随监控，以及保持FPDO的最大电压值。至于视窗信号的使用，可以自FPDO脉冲串中选择记录脉冲的随机序列，或是仅考虑造成FPDO产生区域最大峰值的固定数据模式(例如一最长偏置时间段与一最短写入时间段的组合)。在经过一预设数量的视窗信号之后，使得该峰值保持电路的输出维持在FPDO在视窗信号内的最大电压值，然后该控制电路即发出该取样信号，且使得该取样保持电路对该峰值保持电路的输出电压进行取样以及保持。经过取样之后，该控制电路即发出该重置信号，以重新初始化该峰值保持电路。

另外，在本发明的所有的实施例中皆可选择性地包含有一校正增益。该校正增益为一比例常数，当该前端光电二极管具有不足的响应速度，而造成该多重脉冲峰值保持装置的输出与真实光功率输出不同时，可使用该校正增益来实现真实的光功率输出。该比例常数表示一真实最大光输出功率及一最大测量光输出功率间预设的关系。该比例常数除了可以通过硬件调整该取样保持电路的输出或是调整该基准电压而进行实施，亦可以仅通过改变该基准功率输出设定单元的固件而进行实施。

附图说明

图1为现今光盘格式的一些写入策略。

图2为常规技术一自动功率控制组件的简单方块图。

图3表示于一擦除时间段中FPDO趋近于记录脉冲的情况。

图4表示于一擦除时间段的末端FPDO到达一稳定状态的情况。

图5表示FPDO无法到达稳定状态的情况。

图6表示一峰值包络波形于跟踪FPDO时可能有的漏失状况。

图7表示当一相对低速度的前端光电二极管被使用时，一峰值包络波形受写入策略影响而连续地变动的状况。

图8至图10为根据本发明的自动功率控制组件的简单方块图。

图11为根据本发明的多重脉冲峰值保持电路的简单方块图。

图12至图13比较本发明峰值保持电路与常规技术峰值包络电路的工作状况。

图14表示当一低速度的前端光电二极管被使用时，图11中的多重脉冲峰值保持电路的工作状况。

图15为根据本发明的另一多重脉冲峰值保持电路的简单方块图。

图16表示当一低速度的前端光电二极管被使用时，图15中的多重脉冲峰值保持电路的工作状况。

图17为根据本发明的再一多重脉冲峰值保持电路的简单方块图。

图18表示根据本发明取得一校正常数的各步骤。

图19为根据本发明的又一多重脉冲峰值保持电路的简单方块图。

附图符号说明

10、110、175、190、    自动功率控制组件

400、500

20                     电流电压转换单元

30                     功率输出取得单元

40                     反馈控制器单元

50、150                基准功率输出设定单元

60                     激光二极管驱动单元

70、170、230、330      编码单元

130、300               多重脉冲峰值保持装置

140                    校正增益

155                    系统控制器

182                    低通滤波器

195                    前送路径

200                    多重脉冲峰值保持装置

210、310               峰值保持电路

220、320               取样保持电路

340                    开关

480                    数模转换器

485、505、510          比例常数

515                    误差放大器

具体实施方式

本发明公开了一种多重脉冲峰值保持装置，可使用于一功率输出取得单元中，而不需如传统的光学记录装置使用一高速度的取样保持电路。图8是本发明的一功能方块图，其中自动功率控制组件110设置有三个功率输出控制装置。自动功率控制组件110中与常规技术的自动功率控制组件10中具有相同功能的成分元件在这两个图中使用相同的数字编号表示，而这些功能都在前文中有大致介绍过，故在此不多作叙述。于本发明的自动功率控制组件110中，与常规技术的主要不同在于多重脉冲峰值保持(或谷值保持)装置130以及位于多重脉冲峰值保持(或谷值保持)装置130输出端的校正增益140(通常可配合低速度的前端光电二极管使用于高速度或高密度的光学记录应用中)。校正增益的使用方式在后文有更详细的说明。

为了说明上的方便，在本发明的各个实施例中仅会讨论峰值保持电路的使用方式。然而，需要注意的是，这并不会限制本发明的范围。在本份说明文件中，“峰值保持电路”这个名词是被定义成一个可以取得并保持电压的装置，该电压代表一电信号局部区域的最大振幅或是最小振幅。取得并保持一最大或最小振幅的需求则视自动功率控制组件对于功率输出测量的要求而定，而只要使用了峰值保持电路或谷值保持电路即符合了本发明的基本精神。

众所周知，在前端光电二极管电路上通常会存在寄生噪声(parasiticalnoise)。因此，系统中通常会使用一低通滤波器以消除噪声效应对FPDO输出所造成的影响。于本发明另一个实施例的自动功率控制组件175中，在电流至电压转换单元20与多重脉冲峰值保持装置130间，即包含有一低通滤波器182，如图9所示。低通滤波器182对于多重脉冲峰值保持装置130的输出造成的影响亦可以经由校正增益140进行补偿。

此外，如果在自动功率控制组件中的基准功率输出设定单元150至各自的反馈控制器单元40间设置一前送路径(forward path)，即可以在自一读取状态转变成一写入状态时，加快暂态响应的速度。图10为本发明另一实施例的功能方块图，其中前送路径195被设置于自动功率控制回路之中。

图11为本发明多重脉冲峰值保持装置200的第一实施例示意图。多重脉冲峰值保持装置200包含有一峰值保持电路210及一取样保持电路220。峰值保持电路210包含有一第一输入端，用来接收一前端光电二极管输出的脉冲串(FPDO)；一第二输入端，用来自一编码单元230接收一重置信号(Reset)；以及一输出端，用来输出一测量最大电压。取样保持电路220包含有一第一输入端，用来接收峰值保持电路210的输出；一第二输入端，用来自编码电路230接收一取样信号(SH)；以及一输出端，耦合于一反馈控制器单元40(请参见图8)。

重置信号以及取样信号用来测量一激光二极管(未表示于图中)的光功率输出。峰值保持电路210保持FPDO的一最大电压值，即最大峰值保持输出(Maximum Peak-Hold Output，MPHO)信号，并输出至取样保持电路220的第一输入端。取样保持电路220根据取样信号对MPHO进行取样的工作。取样之后，编码单元230即会发出重置信号以重新初始化峰值保持电路210。请注意，虽然此处所述的取样信号以及重置信号来自于编码单元230，在本发明的其他实施方式中，亦可以使用该光学记录装置内其他的控制电路来产生这些信号。

图12以及图13比较了峰值保持电路210以及一常规技术的峰值包络电路的工作状况。在图12中，前端光电二极管的响应速度几乎等于激光二极管记录脉冲的调制速度，而且FPDO在每一个脉冲中都转变成稳定状态。亦即，FPDO脉冲中的峰值不论使用何种写入策略都有相同的大小。一低速度的峰值保持电路210经过了一特定数目的脉冲后即可跟上峰值的大小并且将的保持，如图12所示。因此一低速度的取样保持电路即可通过适当的取样信号满足对激光二极管真实的写入功率取样的需求。亦即，通过使用一低速度的峰值保持电路210以及一低速度的取样保持电路220，即可正确地测量出写入功率。故本发明的峰值保持电路210可以基本上避免检测出的峰值包络中的轻微漏失，如图12所示，因此，比常规技术中功率输出取得单元30内的峰值包络检测装置更为有效。

在图13中，前端光电二极管的响应速度慢于激光二极管的记录脉冲的调制速度。如先前所述，在高速度的记录状况中，FPDO可能无法在每一个记录脉冲中都达到一稳定状态，因此FPDO中的峰值可能就无法测量出真实的写入功率。然而，通过一低速度的峰值保持电路210，峰值中的局部最大值可以在经过一特定数目的脉冲后被跟上并且被保持。假如有一更高的峰值产生，峰值保持电路210亦会紧紧地跟随着，所以在一个预设的时间段内，经过一重复产生的记录脉冲群，FPDO的最大峰值即可被保持。

由于在该预设的时间区段内最大的峰值可能不只一个，而且可能有一些峰值会很接近最大的峰值，故MPHO会在该预设的时间区段内稳定地趋近这些峰值。原因将于下面的段落中做简单说明。

为了简化说明，我们将前端光电二极管当做一个一阶的线性系统，记录脉冲串是很多发生于不同时间的单一记录脉冲的加成(superposition)，而FPDO则可视为前端光电二极管对每一个单一记录脉冲的响应的加成。因此，如果前端光电二极管响应的初始状况(initial condition)相近，且在一个预设的时间区段内前端光电二极管的输入信号是模式组合种类有限的记录脉冲，则前端光电二极管的初始状况相去不远，对于相同时间宽度的单一记录脉冲，前端光电二极管的输出响应也是种类有限的。

假设我们所考虑的光学记录应用装置的通道位时钟脉冲(channel bitclock)的周期大小为T，使用一个时间常数2T的相对低速度的前端光电二极管，那么在20T前的时间点上一宽度为0.5T的记录脉冲，在经过了20T之后，由数学运算得知，其响应大约只剩下约小于0.003个百分比的成分而已。亦即，前端光电二极管对单一记录脉冲的响应在很短的时间内就会趋近于零，在下一个记录脉冲发生的时间点上，只有在数个通道位时钟脉冲周期内的记录脉冲才会对前端光电二极管的响应造成影响，这部分的影响对下一个记录脉冲而言，可被视为是前端光电二极管响应的初始状况。

由于多个记录脉冲在一短暂的时间段内，例如20T内，会组合成有限的组合模式，且在一特定时间段内可能会重复发生数次，所以相似的初始状况在该特定时间段内也就会发生数次。并且，前端光电二极管对每一次的下一个记录脉冲的响应主要会受到下一个记录脉冲的宽度以及初始状况的影响，因此造成在该特定时间段内会有很多输出相似的响应发生(因为有限数目的下一个记录脉冲宽度以及有限数目的短暂时间段前的组合模式)。所以，可以想见的是，在一特定时间段内，FPDO会产生多个相等的最大峰值以及数个接近该最大峰值的其他峰值，利用本发明的多重脉冲峰值保持装置，MPHO在该特定时间段内，经过一短暂时间后就会被一低速度峰值保持电路保持且固定住。

图14为使用一具有低响应速度的前端光电二极管时，多重脉冲峰值保持装置200的操作状况示意图。在这个例子中，FPDO在擦除时间段内的稳定状态非常短，以致于无法顺利地进行功率取样的工作。然而，写入功率依旧可以经由多重脉冲峰值保持装置200中的峰值保持电路210而取得。发出取样信号以对MPHO进行取样的频率会远低于记录脉冲的频率(因为自动功率控制响应的带宽要求并不高)。至于为了使MPHO达到一稳定状态的时间段长度，则可经由实验方式得出。在取样信号变低之后，重置信号即会被发出，以清除MPHO并重新初始化峰值保持电路210。在没有温度改变的情形下，多重脉冲峰值保持装置200的输出为V_w，m，会被保持在趋近于常数的状况。所以，一个低速度的取样保持电路220就足以在高速度或高密度光学记录应用装置中取得FPDO的最大值。

虽然可能会因为使用了低响应速度的前端光电二极管而造成MPHO与一激光二极管的真实光功率输出不同，但是可以经由一识别程序(identification procedure)而得出测量功率与真实功率间的一比值，该比值表现了前端光电二极管的响应能力，抑或前端光电二极管在特定记录速度下的增益。多重脉冲峰值保持装置的输出的校正增益即可被设定成等于该比值的倒数。然后，就可以达成精准的写入功率控制。关于上述的识别程序在后文则会有更详细的说明。

本技术领域的人士可知，在本发明其他的实施状况下，上述的装置中可以不用包含取样保持电路220。包含有取样保持电路220的主要目的是为了避免掉峰值保持电路210的输出会紧接着重置信号而发生不必要的变化。

相似地，一低速度的谷值保持电路亦可以被用在多重脉冲峰值保持装置200中以保持FPDO中最小的谷值。且使用一低速度的取样保持电路220亦足够取得低速度的光学记录应用装置中的偏置功率或是高速度或高密度的光学记录应用装置中FPDO的最小值，即使使用了一个相对应低响应速度的前端光电二极管时亦是如此。

图15为依照本发明的另一个多重脉冲峰值保持装置300的功能方块图。多重脉冲峰值保持装置包含有一开关340，一峰值保持电路310、以及一低速度的取样保持电路320。如同本发明的所有实施例，要选择使用一个峰值保持电路310或一个谷值保持电路310，是视自动功率控制组件对功率输出测量的需求而定，且不论使用何者，其实都与本发明的主要精神相互符合。

峰值保持电路310包含有一第一输入端，用来接收一前端光电二极管输出的脉冲串(FPDO)；一第二输入端，用来自编码电路330或其他的控制电路接收一重置信号(Reset)；以及一输出端，用来输出FPDO的一测量最大电压。取样保持电路320则包含有一第一输入端，用来接收峰值保持电路310的输出；一第二输入端，用来自编码电路330(或其他控制电路)接收一取样信号(SH)；以及一输出端，耦合于一个反馈控制器单元40(如图8所示)。重置信号以及取样信号用来测量一激光二极管(未表示于图中)的光功率输出。峰值保持电路310会保持住FPDO的最大值，即一最大峰值保持输出(Maximum Peak Hold Output，MPHO)信号，而输出至取样保持电路320的第一输入端。取样保持电路320根据取样信号对MPHO进行取样的工作。取样过后，编码单元330(或其他控制电路)即发出重置信号，以重新初始化峰值保持电路310。

多重脉冲峰值保持装置300与多重脉冲峰值保持装置200的主要不同点，在于开关340被用来根据编码单元330发出的一视窗信号(Window)来控制FPDO至峰值保持电路310的传输。视窗信号可以随机地自FPDO脉冲串选择任意的序列(sequence)。选择随机的FPDO序列的可行性与本发明第一实施例200相似，因为MPHO在经过一特定时间段之后，就会因为随机的FPDO序列而趋近于一稳定值。至于该视窗信号的宽度(即维持的时间长度)则可以由实验方式决定。该视窗信号亦可根据固定的记录数据模式(recording data patterns)选择一预设的FPDO序列。以下将会举出一个例子说明如何选择出一个具有预设记录数据模式的FPDO脉冲串。

在前端光电二极管的响应速度几乎趋近于激光二极管的记录脉冲的调制速度时，FPDO在每个脉冲中都可以到达稳定状态。因此，在这种情形下可以省略掉开关340以及视窗信号。且在实施上亦可以通过设定图11中的取样信号等于图15中的取样信号与视窗信号的及(AND)组合，而使得图15以图11所示的结构进行运作。

至于在前端光电二极管的响应速度慢于激光二极管的记录脉冲的调制速度时(例如，在一高速度记录装置中)，如先前所述，FPDO可能仅能于每一个记录脉冲终点时达到一稳定状态，或甚至FPDO完全无法到达一稳定状态。此时，FPDO中的峰值则很可能会变得起伏不定，而无法正确地表示出激光二极管真实的功率输出。通过使用一视窗信号，只有FPDO序列中那些达到区域最大峰值或接近区域最大峰值的记录数据模式才被列入考虑。因此，MPHO可以到达一稳定值。举例来说，在最长的偏置(擦除)时间段以及最短的写入时间段的特殊组合下(相对应于一具有最长的平面(land)以及最短的凹洞(pit)的数据模式)，因为最长的偏置(擦除)时间段会对后续记录脉冲产生相近的初始状况，且最短的写入时间段则通常会以最宽的纪录脉冲作为开端，所以通常都会产生一最大的或接近固定的FPDO值。故可以在该模式的开端对视窗信号进行启用(enable)，在该模式的结束点则对视窗信号进行禁用(disable)。

即使使用的峰值保持电路的响应速度比FPDO要小上许多，MPHO在经过了数个视窗信号依旧可以达到最大值。然后使用一个低成本低速度的取样保持电路即足够对MPHO进行取样。取样之后，再发出一重置信号以重新初始化峰值保持电路。图16说明了当使用了一相对低速度的前端光电二极管时，多重脉冲峰值保持装置300的工作状况。在这个例子中，FPDO在擦除时间段内的稳定状态非常短，以致于很难对功率进行取样的工作。因此可以通过发出该视窗信号，以对包含有最长擦除时间段以及最短写入时间段的模式进行筛选(sift)。

另外，在一些高速度或高密度光学记录应用装置中，相对应于擦除时间段的FPDO可能会因为如图4所示太短的取样区域，或图5所示完全没有取样区域，而不适合进行取样。此时可以通过发出该视窗信号，以与最长的擦除时间段达到一致。然后，使用本发明的概念，一低速度的峰值保持电路即可保持擦除功率或是在该擦除时间段内FPDO可以到达最大的值。

至于在该擦除时间段内有具有一多重脉冲串的光盘格式(例如蓝光盘)，一峰值保持或谷值保持电路就可以被用来保持最大或最小可达到的擦除功率。而论据则与前述用来取得最大写入功率或最小偏置功率的峰值保持或谷值保持电路相同，在此不多作赘述。

因此，在一自动功率控制组件中使用的写入功率，擦除功率，以及偏置功率都可通过使用包含有适当的峰值保持电路或一谷值保持电路的多重脉冲峰值保持装置而取得。假设这三个功率输出在图8所示的自动功率控制组件都是必要的，则可以使用一峰值保持电路来取得写入功率、可以使用一谷值保持电路来取得偏置功率、以及可以使用一峰值保持电路来取得擦除功率，三者可以同时被使用于多重脉冲峰值保持装置110之中。

假设在一自动功率控制组件中，只有一个功率输出需要被测量，则只需要设置一个峰值保持或谷值保持电路在多重脉冲峰值保持装置300中即可，以取得所需的功率输出。其他的功率输出则可参照测量出的功率输出得到。图17表示只有写入功率输出被测量的自动功率控制组件400，因为比起擦除功率，写入功率具有更好的信号信噪比(signal noise ratio，SNR)。而偏置功率经由一开路控制方式所控制，亦即，基准功率输出设定单元150，经由一数模转换器(digital to analog converter，DAC)480直接设定偏置电流。通过一反馈控制器单元40，使用该回路内的一多重脉冲峰值保持装置130即可对写入功率进行精准的控制。此处可以合理的假定，在一激光二极管的功率及电流间会存在一线性的关系(当电流超过其阈值时)，故擦除功率几乎会固定的正比于写入功率。因此，当写入功率被正确地测量出来时，擦除功率即可使用写入功率乘上一比例常数485C_e而取得。因此，即可在此一假闭路(pseudo-closed loop)的方式中对擦除功率进行控制。

对于一自动功率控制组件的闭路控制(close-loop control)而言，若是写入功率以及擦除功率都必须精确控制时，两个峰值保持电路可以分别被设置于多重脉冲峰值保持装置中，以对所需的写入功率以及擦除功率进行测量。至于偏置功率则可通过一开路控制方法(open-loop control method)来进行控制，如图17所示。亦即，可以通过适当地使用一峰值保持电路及/或一谷值保持电路，让多重脉冲峰值保持装置可以得到写入功率输出及/或擦除功率输出。另外，熟知此技术者亦可以将本发明的概念使用于其他的自动功率控制组件之中。

此处需注意的是，因前端光电二极管不足的响应速度，MPHO可能会与激光二极管真实的光功率输出不同，如图14及图16所示。此时可经由一个适当的校正程序，来实现对激光二极管输出功率的精准控制。

图18表示一个用来取得一校正增益G的识别程序(identificationprocedure)，其中校正增益G为量取功率与真实功率间的比例的倒数。此一识别程序可以在最佳功率校正(optimal power calibration，OPC)程序的前实施(最佳功率校正程序用来决定一特定记录速度的最佳记录功率)。另外，假如在离焦(de-focus)的情形下实施识别程序，因为激光二极管在焦点(focal region)的光强度(light intensity)会锐减，故测试写入功率不会对光学记录媒体造成伤害。

该识别程序包含有以下步骤：

步骤1：使用时间长度够长可使MPHO正确地反映出最大真实功率的激光二极管记录脉冲，以多重脉冲峰值保持装置测量出FPDO最大真实功率的电压电平Y₁。

步骤2：使用正常的激光二极管记录脉冲，以多重脉冲峰值保持装置测量出FPDO最大输出功率的电压电平Y₂。

很明显地，不论步骤1与步骤2的执行顺序为何，皆落在本发明的范围之中。至于在步骤1中，由编码单元发出的控制信号(用来使激光二极管产生一具有长时间的记录脉冲串)会被送到激光二极管驱动单元中。该记录脉冲串中的每一个记录脉冲都可以被设定成具有相等的值(但这不表示它们一定要具有相等的值才有办法产生正确的结果)。记录脉冲的写入功率可以经由该基准功率输出设定单元指定为目标记录速度的正常写入功率，记录脉冲的时间长度则被设计成足够长，以使得FPDO可以达到稳定状态。这也代表了FPDO以及MPHO可以反映出真实的光功率输出。至于如何决定一适当的脉冲长度，则是常规技术所能轻易做到的。例如，使用相对应于最长的记录凹洞以及最小的记录速度，即可决定出一适当的脉冲长度。以Y₁表示该多重脉冲峰值保持装置的输出，则Y₁即可代表真实的光功率输出。

至于步骤2中，可以将随机的信息数据(information data)传输至编码单元，以发出控制信号来使激光二极管产生一记录脉冲串。此处的写入功率可以被设定成等于步骤1中使用的写入功率，而一记录脉冲的时间长度会受写入策略所决定，且等于一真实记录的时间长度。令Y₂表示该多重脉冲峰值保持装置的输出。则Y₂即可代表FPDO可达成的最大值，亦即，可测量的最大输出功率。

在得到Y₁以及Y₂的电压值之后，至少有两种方法可以用来对本发明的自动功率控制进行校正。第一种方法是，通过将峰值保持电路的输出乘上一比例常数，而增加峰值保持电路的输出，以补偿与真实激光二极管输出功率间的差异。因此，图8的校正增益G_x可以被设定成等于Y₂/Y₁的倒数，其中Y₂/Y₁代表前端光电二极管在特定记录速度下的响应能力。假如前端光电二极管的响应速度几乎等于激光二极管的记录脉冲的调制速度，则G_x大致上等于1‘”。当前端光电二极管的响应速度变的比激光二极管的记录脉冲的调制速度更慢时，G_x则会变得更大。

第二种方法则是将基准功率输出设定单元150的输出乘以一比例常数505，以减小基准功率输出设定单元150的输出，且将一误差放大器(erroramplifier)515的输出乘上另一比例常数510，以使得反馈控制器单元40的输出保持不变。另一种实施方法则如图19所示，可以组合用来达成稳定的功率控制，即使在使用一个低响应速度的前端光电二极管的情形下亦是如此。因此，图19所示的校正增益G_x可以被设定成等于Y₁/Y₂，且校正增益K_x(即比例常数505)则可以被设定成等于Y₂/Y₁。执行完图18所示的识别程序之后，系统控制器即会替自动功率控制组件530中的每一个功率输出控制回路设定相对应的校正增益G_x以及K_x。如此，即可对所需的功率输出达到精准的功率控制。

另外，众所皆知，基准功率输出设定单元受一系统控制器通过固件码(firmware code)内的功率设定脚本(power setting scripts)所控制。因此，可以通过修改功率命令设定(power command setting)而直接将比例常数K_x设定于固件码之中。举例来说，假如原始的功率命令为P＝P_w，可以将其修改成P＝K_wP_w。在此一情形下即可省略图19所示的功率输出设定单元内校正增益的硬件结构。

与常规技术相比较，本发明使用一低速度的峰值保持电路来取得、保持，并输出FPDO的一最大值。本发明的一个实施例中使用了具有足够时间长度的一预设视窗信号或多个视窗信号，以使得MPHO可以到达稳定的状态。在MPHO到达稳定的状态之后，一取样信号可以使得一低速度低成本的取样保持电路对输出的MPHO进行取样及保持的操作。当MPHO被取样且保持之后，一重置信号则可以清除输出的MPHO并且重新初始化峰值保持电路。依照一基准电压与取样保持电路输出的差异状况，一反馈控制器单元可输出所需的电流至一激光二极管驱动单元中，使得该激光二极管产生所需的记录脉冲，以将信息凹洞(information pits)记录于光盘之中。

当MPHO与真实的光功率输出不同时(起因于前端光电二极管具有不足的响应速度)，可以使用一比例常数或校正增益以实现真实的光功率输出。上述的比例常数可以通过调整取样保持电路输出的电压电平或是调整基准电压的方式实施。

通过使用一开关以及一视窗信号(或多个视窗信号)，以于记录脉冲中选择出一随机的序列或是预设的序列，即可保证MPHO会稳定在FPDO的一最大值上。而通过使用一重置信号以重新初始化峰值保持电路，可以保证在每一个周期内，皆可对激光二极管的功率输出进行正确的读取。至于通过校正增益的使用，则可以保证即使在前端光电二极管的响应速度太慢而无法正确跟上记录脉冲的情形下，还是可以得到正确的功率读取。就其本身而论，本发明在不需要使用昂贵的附加硬件的情形下，即可提供了比常规技术更佳的效能(performance)以及更好的适应性(flexibility)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (25)

1.一种多重脉冲峰值保持装置，用来在一光学记录装置中取得一激光二极管输出的多重脉冲信号的功率，该光学记录装置包含有一光电二极管，用来根据该激光二极管输出的多重脉冲信号的功率产生一功率信号，该多重脉冲峰值保持装置包含有：

一峰值保持电路，包含一第一输入端，用来接收该功率信号，一第二输入端，用来接收一重置信号，以及一输出端，用来输出一峰值电压信号；以及

一取样保持电路，包含有一第一输入端，用来接收该峰值电压信号，一第二输入端，用来接收一取样保持信号，以及一输出端，用来输出一保持功率信号，以供该光学记录装置调整该激光二极管的光输出功率；

其中，经过一预设时间段后，该光学记录装置发出该取样保持信号，以使得该取样保持电路对该峰值电压信号进行取样及保持的工作，然后该光学记录装置发出该重置信号，以重新初始化该峰值保持电路。

2.如权利要求1所述的多重脉冲峰值保持装置，其还包含有一开关，用来根据该光学记录装置发出的一视窗信号，控制该功率信号自该光电二极管至该峰值保持电路的传输。

3.如权利要求2所述的多重脉冲峰值保持装置，其中该视窗信号由该光学记录装置所发出，以自一前端光电二极管输出信号脉冲串中选择出随机的前端光电二极管输出信号序列。

4.如权利要求2所述的多重脉冲峰值保持装置，其中该视窗信号由该光学记录装置依照一包含有固定数据模式的预设前端光电二极管输出信号序列所发出。

5.如权利要求1所述的多重脉冲峰值保持装置，其中该峰值保持电路在该预设时间段内取得并输出该功率信号中的一最大峰值电压。

6.如权利要求1所述的多重脉冲峰值保持装置，其中该峰值保持电路在该预设时间段内取得并输出该功率信号中的一最小谷值电压。

7.一种光学记录装置，具有自动功率控制以调整该光学记录装置中一激光二极管的一光输出功率，该光学记录装置包含有：

一控制电路；

一光电二极管，包含有一输出端，用来输出一光功率信号；

一峰值保持电路，包含有一输出端，用来输出一峰值电压信号，一第一输入端，耦合于该光电二极管的输出端，以及一第二输入端，耦合于该控制电路，用来自该控制电路接收一重置信号；

一取样保持电路，包含有一输出端，一第一输入端，耦合于该峰值保持电路的输出端，以及一第二输入端，耦合于该控制电路，以接收一取样保持信号；

一基准功率设定单元，包含有一输出端，用来输出一基准功率信号；

一反馈控制器单元，包含有一输入端及一输出端，该反馈控制器单元的输入端用来接收该取样保持电路的输出以及该基准功率信号间的差异信号；

一激光二极管驱动单元，包含有一输入端，耦合于该反馈控制器单元的输出端，以及一输出端，耦合于该激光二极管；以及

该激光二极管，用来发射出激光至一光盘；

其中，经过一预设时间段后，该控制电路发出该取样保持信号，以使得该取样保持电路对该峰值电压信号进行取样及保持的工作，然后该控制电路发出该重置信号，以重新初始化该峰值保持电路。

8.如权利要求7所述的光学记录装置，其还包含有一低通滤波器，耦合于该光电二极管的输出端与该峰值保持电路的第一输入端之间，用来减低该光电二极管的输出端上的噪声影响。

9.如权利要求7所述的光学记录装置，其还包含有一正向通路，耦合于该基准功率设定单元与该反馈控制器单元之间，用来加快一自动功率控制回路自读取状态转变为写入状态的暂态响应。

10.如权利要求7所述的光学记录装置，其还包含有一开关，耦合于该光电二极管的输出端与该峰值保持电路的第一输入端之间，用来根据由该控制电路传输至该开关的一视窗信号，控制该光功率信号自该光电二极管至该峰值保持电路的传输，其中该光功率信号在该视窗信号内能够自该光电二极管传输至该峰值保持电路，在该视窗信号外则不能自该光电二极管传输至该峰值保持电路。

11.如权利要求10所述的光学记录装置，其中该视窗信号仅在一包含有固定记录数据模式的预设前端光电二极管输出信号序列时才被传输至该开关。

12.如权利要求10所述的光学记录装置，其中该视窗信号被传输至该开关，以自一前端光电二极管输出信号脉冲串中选择出随机的前端光电二极管输出信号序列。

13.如权利要求7所述的光学记录装置，其中该峰值保持电路在该预设时间段内取得并输出该光功率信号中的一最大峰值电压。

14.如权利要求7所述的光学记录装置，其中该峰值保持电路在该预设时间段内取得并输出该光功率信号中的一最小谷值电压。

15.如权利要求7所述的光学记录装置，其中通过将该取样保持电路的一输出信号乘上一比例常数的方式，能够对该取样保持电路的该输出信号进行调整，该比例常数等于可测量的最大输出功率与真实的功率间的比值的倒数，而该比值自一识别程序中取得。

16.如权利要求7所述的光学记录装置，其中通过将该基准功率信号乘上一比例常数，能够对该基准功率信号进行调整，该比例常数等于可测量的最大输出功率与真实的功率间的比值，而该比值自一识别程序中取得。

17.如权利要求16所述的光学记录装置，其中通过将输入至该反馈控制器单元的信号乘上一比例常数，能够对输入至该反馈控制器单元的信号进行调整，该比例常数等于自该识别程序中取得的比值的倒数。

18.一种方法，用来测量一光学记录装置中一激光二极管输出的多重脉冲信号的功率，该方法包含有：

使用一光电二极管，根据该激光二极管输出的多脉冲信号产生一功率信号；

使用一峰值保持电路，以取得、保持并输出该功率信号中的一最大电压；

经过一预设时间段后，使用一取样保持电路，根据其自该光学记录装置取得的一信号，取样并保持该峰值保持电路的输出信号；以及

在该取样保持电路取样且保持该峰值保持电路的输出信号后，重新初始化该峰值保持电路。

19.如权利要求18所述的方法，其中该方法还包含有：

使用一耦合于该光电二极管与该峰值保持电路之间的低通滤波器，减低该光电二极管的输出端上的噪声影响。

20.如权利要求18所述的方法，其中该方法还包含有：

通过自一基准功率设定单元至一反馈控制器单元的一个正向通路，加速一自动功率控制回路自读取状态转变为写入状态的暂态响应。

21.如权利要求18所述的方法，其中该方法还包含有：

使用一开关，根据该光学记录装置发出的一视窗信号，控制该功率信号自该光电二极管至该峰值保持电路的传输，其中该功率信号在该视窗信号内能够自该光电二极管传输至该峰值保持电路，在该视窗信号外则不能自该光电二极管传输至该峰值保持电路。

22.如权利要求21所述的方法，其中该方法还包含有：

将该视窗信号自该光学记录装置传输至该开关，以自一前端光电二极管输出信号脉冲串中选择出随机的前端光电二极管输出信号序列。

23.如权利要求21所述的方法，其中该方法还包含有：

在一包含有固定记录数据模式的预设前端光电二极管输出信号序列发生时，将该视窗信号自该光学记录装置传输至该开关。

24.如权利要求18所述的方法，其中该峰值保持电路在该预设时间段内取得并输出该功率信号中的一最大峰值电压。

25.如权利要求18所述的方法，其中该峰值保持电路在该预设时间段内取得并输出该功率信号中的一最小谷值电压。

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