CN1828743A - 运行最优功率控制的设备 - Google Patents

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Abstract

由于与CD相比，DVD的轨迹间距减少了，所以当前用于CD－RW系统的运行OPC过程(ROPC)在可记录和可重写的DVD系统中运行得不是很好。本发明提出使用来自写入光点自身的反射信号代替用于CD－RW运行OPC过程中的来自外围光点的反射信号。这是通过在高反射的结晶电平上采样从写入光点反射的RF信号来实现的。将这个采样信号提供给功率控制环(所谓的α环)，以使它保持在恒定的电平。

Description

运行最优功率控制的设备
本申请是发明名称为“运行最优功率控制的方法和设备”、申请日为2002年9月3日的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及在光学介质上记录信息的方法，更具体而言，涉及当在光学介质上记录信息时，通过控制辐射源的功率来补偿光学介质中的不规则性的方法。本发明还涉及使用根据本发明的方法的设备。
背景技术
光学介质存储数字形式的数据并包括所有各种各样的CD和DVD格式。存储在这种类型的介质上的数据可包括视频、文本、音频、计算机数据或任何其他形式的数字信息。使用例如激光器的辐射源将数据记录在光学介质上，或从光学介质上读出。
DVD-RW(数字多功能盘-可重写)是一种允许将数据记录、擦除和重写到相同的物理盘上的光盘格式。包括Philips、Sony、Hewlett-Packard、Mitsubishi Chemical、Yamaha和Richoh的DVD+RW国际财团已经开发出来一种与DVD-RW相比有些不同的格式，被称为DVD+RW。在欧洲专利NO.EP1045391A1中公开了这种技术的例子。
在DVD-RW和DVD+RW格式中，因为盘使用相变合金作为它的记录介质，所以重写是可能的。尽管当暴露于激光束时，用于一次记录格式的有机染料层会被永久地改变，而当暴露于激光束时，用于可重写的记录层的合金能够从结晶相转换到无定形相。通过改变激光束的功率，从而控制激光的温度，形成结晶区域和无定形区域。在记录数据的重放期间，结晶区域(“小岛(land)”)通常反射由低功率激光器产生的激光，而无定形区域(“标记”“mark”)吸收该激光。
为了写入，激光束将一个区域加热到超过多晶记录层的熔点(500-700℃)的温度，加热的区域转换到“无定形的”非晶相，从而形成标记。为了在先前记录的数据上“重写”，激光束再次加热该区域，但只达到比它的熔点低一点的温度，使合金退火到结晶相，从而擦除该标记。该擦除区域可以再次用数据重新编码。
当光学介质的表面暴露于例如灰尘或指纹的污染中，或者被划刻或损坏，在向光学介质上记录的过程中可能会出现问题。在光学介质(例如CD或DVD)所包括的各层中，聚碳酸脂衬底为其最上层。一般而言，用螺旋槽预先形成该聚碳酸脂衬底，当激光束读出、写入或擦除盘上的信息时该螺旋槽引导该激光束。损坏或污染能够产生使激光束以不希望的方式偏转的干扰。
为了解决这些问题，为CD-RW系统开发了一种方法，在本领域中称为“运行最优功率控制”(ROPC)，用以“在空中”(“on-the-fly”)调节激光功率，以便补偿当向光学介质写入时遇到的干扰。
ROPC方法的原理是间接地测量记录层上的激光功率，并且当盘上出现干扰时保持这个功率为恒定的。在记录期间，ROPC方法通过采样从“外围激光光点”(“satellite laser spots”)反射的信号为特定的光学介质确定“识别标志”，该“外围激光光点”位于包括在所述记录期间由激光束刻录的标记的区域中，这些区域邻近正被记录的区域(“写入区域”或“写入光点”)。采样的尺寸取决于系统的带宽(响应速度)。将识别标志与从当前写入区域反射的信号进行比较，以确定它的反射信号是否如此不一致以致于指示干扰。当遇到干扰时，ROPC通过调节激光功率以使从当前写入区域反射的信号与光学介质的识别标志一致，来补偿这个干扰。
然而，因为与CD相比，DVD预先形成的螺旋槽的一圈与下一圈的距离(“轨距”)减少了，所以当用于可记录和可重写的DVD系统时，当前使用于CD-RW系统的ROPC方法是不利的。例如，典型的CD-RWROPC方法测量来自位于轨迹中间的两个外围光点的反射信号的平均值。在DVD介质上，其轨距相对于CD介质典型地减小到1/2以下(相对而言，分别为0.74μm和1.6μm)。在将来的光学介质中，轨距甚至可能减少得更多。因此，将已知的ROPC方法用于DVD格式意味着DVD介质上的外围激光光点可能“看到”邻近轨迹的一些部分。换句话说，激光光点可能无意中检测到从邻近轨迹反射的寄生信号。当邻近轨迹已经被写入时，在平均外围信号反射的计算中会产生所不希望的正反馈状态。
用于染料介质的ROPC方法公开在日本专利No.10040548中，其中在坑的最大反射光强度之后的预置时间周期之后，峰值检测器和采样保持电路检测采样的反射光的强度。当开始在光盘上记录数据之前通过实际的记录区域时，在几种情况下，检测最大的反射光的强度和采样的反射光的强度。将这个最大的反射光的强度作为参考。在已经开始数据记录之后，再次检测来自坑的最大的反射光强度和采样的反射光强度。然后将这些值进行比较，并且基于该比较的结果执行ROPC。然而，因为这种方法也从较少反射的坑采样，所以它也可能检测例如从正在被重写的旧的坑反射的寄生信号。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种方法和设备，用于获得可靠的反射信号的采样，由此实现精确的激光功率控制。
这个目的是通过提供如下面详细描述的方法和设备来实现的。根据本发明的方法和设备通过使用从写入光点本身而不是从外围光点反射的信号来监视和控制在写入光点接收的实际激光功率，从而解决本领域中所述的问题。通过采样在高反射的结晶平面而不是在无定形平面的反射信号来实现采样完整性。此外，通过将采样值提供给功率控制环实现精确的功率控制。
根据本发明的实施例，例如，通过执行最优功率校准(OPC)过程确定对于盘和记录器的特定组合的第一最优写入功率。对于相变介质，这样的OPC过程可以是基于众所周知的γ标准的。
接下来，调整ROPC的参数以获得功率控制环的正常工作范围。这是通过使用在先前步骤确立的最佳写入功率来规范化在写入期间根据在写入光点观察到的反射计算出的后续的功率读数而实现的。换句话说，将最优写入功率用作参考值，将后续的功率读数与之进行比较。
接下来，在盘的未受干扰的区域中并且在功率控制环被禁用的情况下，通过在最优写入功率下进行第一系列的测试写入，来校准工作范围。在测试写入期间，取得反射信号采样，以及通过调节增益，使得积分器环将提供反射信号的已滤波平均值。然后，在使能功率控制环的情况下进行第二系列的测试写入，如果反射信号指示最大功率电平已被超出，则该校准无效。
最后，写入期间开始。当将信息写入记录介质时，ROPC采样从写入光点反射的信号，并且因此监视和控制激光功率。当遇到例如在表面上的指纹之类的表面损坏或污染时，反射(以及由此得到的测量功率)丢失。因此随着调节激光的实际功率，使得它保持在预定的功率控制限度内。预定的功率控制限度确保实际的激光功率保持在大约100％的最优写入功率和预定的最大功率电平之间的水平上。
上述方法保证ROPC只在干扰期间有效运行，这是因为在干净的区域上，功率始终是最优的。
根据本发明的另一个实施例，从在高反射的结晶“擦除”平面的写入光点采样反射信号。然后通过低通滤波器提供该反射信号，由此减少由于来自被改写的旧的坑的反射造成的采样噪声。这种方法的优点在于：预定的采样区域的高反射率允许滤掉非预定的信号频率，因为这些非预定的信号一般来说是从非晶区域反射的。
根据本发明的一个方面，反射信号采样的定时是可编程的，使得样本只取自结晶平台(plateau)的热稳定的部分。
本发明可以在从记录介质反射的信号的电流域或电压域中实现。
附图说明
以本发明的示例性实施例为基础并根据附图，在下文中将详细地说明本发明；其中：
图1是说明光学记录介质和根据本发明实施例的设备之间的相互作用的图；
图2是概括说明根据本发明方法的操作的流程图；
图3是根据本发明实施例的功率控制环的原理框图；
图4是说明根据本发明实施例的功率控制环的运行效果的曲线图；
图5是详细说明根据本发明实施例的功率控制环的一部分的操作的流程图；以及
图6是详细说明根据本发明实施例的功率控制环的一部分的操作的流程图。
具体实施方式
一般来说，根据本发明的方法和设备通过采样在写入光点的结晶平台的反射信号，滤掉低电平的反射信号，以及将其转换为输入信号α，来控制激光束的功率电平。然后，借助功率控制环(α环)把在写入光点130处接收的实际功率电平Pactual保持在最优功率电平POPT周围的预定范围内。如此为可写入和可重写的介质建立有效的ROPC。
本发明的示例性实施例的说明在下文中将参考附图，其中在所有图中，相同的标号代表相同的元件。图1是说明光学记录介质(盘150)和根据示例性实施例的设备之间的相互作用的图。在这个示例性实施例中，本发明通过操作以便控制例如DVD+RW记录器110中的激光的功率。DVD+RW记录器110包括至少一个激光源120，该激光源在典型为盘150的可写入和可重写介质的记录表面152上照射一个写入光点130。盘150包括记录表面152和典型地由聚碳酸酯衬底构成的上层154。盘150的上层154利用圆形或螺旋槽156来实现其作用。当写入盘150时，由激光器120产生的激光束160在槽156中刻录标记，由此在记录表面152上形成坑170。每个坑170的生成通常需要一系列来自激光器120的脉冲。激光器120典型地产生能够具有至少三个不同功率电平PW、PE和PB的激光束160。PW表示写入功率，PE表示擦除功率，以及PB表示写入脉冲之间的功率电平。当激光器120写入盘150时，从盘150反射一部分激光，并产生反射信号165。
根据示例性实施例，记录器110还包括例如控制单元115的装置，用于控制记录器110中的过程。这个控制单元115可以包括单个单元或者多个单元，每一个都控制记录器110的单独部分。此外，控制单元可以包括硬件单元，或者可替换地，包括由相应控制程序控制的处理器单元。
本发明的这个示例性实施例为相变介质提供了所谓的写入策略，在该相变介质中，通过改变由激光器120产生的辐射束160的功率电平，可以将记录表面152上的区域转换到结晶相，以及从结晶相转换。然而，本领域的技术人员应该理解：本发明可以实现于其他的应用中，并且可以使用任何光学介质。候选的介质是DVD+RW、DVD-RW和DVD-RAM，它们都是使用DVD格式的相变介质。然而，该方法也适用于CD-RW介质。此外，它也可以应用于例如DVD+R、DVD-R和CD-R的染料介质，尽管在这些实例中，采样并不是发生在结晶平台，而是发生在写入脉冲之间的“读出”相期间。
图2示出说明本发明的示例性方法200的流程图。示例性方法200开始于步骤210，其中通过执行最优功率校准(OPC)协议确定最优写入功率(POPT)。这样的OPC在本领域是众所周知的，并且典型地包含在指定的测试区域(通常称为功率校准区域(PCA))进行测试写入，而在步骤中调节实际的写入功率电平(Pactual)。产生具有最优调制特性的记录标记的实际写入功率电平(Pactual)被指定为POPT。在根据本发明的方法中，在OPC期间切断α环300。
该方法进行到步骤220、230、240、250和260，它们共同组成校准α环的三步过程。首先，在步骤220，根据OPC过程确立功率控制限度。OPC过程产生最优功率POPT，它的值将作为100％参考。POPT是由盘的干净并且未受干扰的区域所要求的最优值。接下来，设定α环300的功率控制限度为PMIN和PMAX，在一个实施例中，它们分别为POPT的100％和120％。
α环300的校准过程的下一个阶段发生在步骤230和240处。在步骤230在记录介质上定位一个未受干扰的区域，也就是没有不规则性的区域。在步骤240为α环300确立一个工作设定点，使得在没有功率限度PMIN和PMAX的情况下，保持使能ROPC的实际写入功率电平(Pactual)正好低于100％，如图4所示。通过在断开功率控制环(即去α环)的情况下进行测试写入而确立α环300的调整点。在图5中详细地示出这个步骤240，并在下面更详细地进行描述。
α环300的校准过程的最后阶段发生在步骤250、260和265处，在这里本发明的方法检查在先前阶段执行的校准的完整性，以便确保未受干扰的测试区域确实是不含干扰的。在图6中详细地示出这个阶段，并在下面更详细地进行描述。
再次参看图2，已经校准了α环300，如果在步骤260检查的校准完整性指示Pactual(在该示例性实施例中等于反射擦除功率PRE)没有超过PMAX，则本发明的方法进行到步骤270。在步骤270开始向盘150写入信息。当信息被写入时，连续或周期性地采样从写入光点130反射的信号165。表示采样的反射信号160的信号可以是电流或是电压，并且用于计算反射擦除功率PRE。当用r表示盘的衬底的一次通过的反射时，在记录层上的反射擦除功率PRE变为
PRE＝PE·r
而检测到的擦除电平VE变为
VE＝c·PE·r2＝c·PRE·r
其中c是常数。这导出在记录层上的PRE和检测到的结晶电平VE之间的关系：
PRE＝PE·r＝VE/(c·r)＝√((VE·PE)/c)
在图5中详细地说明了校准过程的步骤240，其中校准α环300的工作点。首先，在子步骤510禁用α环。下一个子步骤520是在PW＝POPT时启动一个序列的测试写入。在子步骤530采样反射信号165。接下来，在子步骤540将采样的输入α的增益(“α增益”)从初始最大值减少到使环路积分器的输出改变符号(即，变为正)的值。如果该增益太大，则从POPT减去的值将大于POPT这导致积分器的负输入并因此导致负的输出。注意只要α环300被切断，则在这个子步骤期间，改变α增益的值并不影响写入功率Pactual。当积分器的输出正好等于0时，接通ROPC将不会引起Pactual的不连续性，即使100％和120％的限度不是有效的，这是因为PMIN等于POPT。功率控制将从100％开始而不用限幅。然而，如果不是将PMIN设定为POPT的100％，则α环300会在大约95％的POPT处提供控制。因此，在找到使积分器输出改变符号的增益值之后，在子步骤550增益再次增加了一个增量，随后步骤240进行到它的结束。积分器320的输出用于确定α环300的工作点的校准。使用积分器320，而不使用减法器，这是因为α沿盘的圆周变化，并且噪声相当大。积分器320充当平均滤波器。
图6详细地说明α环300的校准的步骤250、260和265。在已经确定α增益的正确值之后，通过在步骤610将ROPC开关340设定为“接通”的位置(即，使能α环)，使能ROPC。因此，在未受干扰的区域，该功率将迅速削减为100％。限幅为100％的目的在于，如果不这样功率会由于很小的反射变化、盘的双折射和直接改写(DOW)循环而变化。这些变化不影响实际写入过程，并因此不应该影响写入功率。在步骤620，该方法启动第二序列的测试写入，该测试写入是在与先前相同的未受干扰的区域上进行的。在步骤630，采样反射信号。使用在其上执行积分的相同的时间周期，在步骤260确定是否触发PMAX。当PRE的确指示已经超过PMAX时，假设该测试区域在某种程度上被干扰了，并且认为该校准过程是不可靠的。那么，在步骤265选择一个新的未受干扰的测试区域，并且该方法返回步骤250，或者可替换地，该方法继续使得写入时间终止或是在不使用ROPC的情况下继续。
此外，在写入用户数据的典型期间，上限PMAX的触发可以指示数据完整性的丢失。这时记录器可能选择执行重试，重新分配数据块，或者发出警告消息。
一旦α环300已经被校准并且该校准已经被证实，该方法随时可以在工作条件下运行。写入时间，在该处用户信息被传送到记录表面，并且在此期间，Pactual是在使能α环的情况下测量的，通过图2中的步骤270说明该写入时间。当写入发生时，采样来自写入光点130的反射信号165，并将该信号转换成用于α环300的信号。
用于本发明的采样方法的原理是采样来源于写入光点130的反射信号165，更具体地说，是来源于记录表面152处于结晶平台上的写入光点130的一个点处。此外，在本发明中，采样的定时是使得它发生在结晶平台上、在ΔT1和ΔT2之间的热稳定点处。因为在结晶平台处采样高度反射的反射信号165，所以可以在将反射信号165转换到功率测量之前，例如，使用低通滤波器，将从非晶区域反射的信号频率滤掉。
如图3所示，示例性实施例的α环300是与传统功率控制环360结合实现的。在没有根据本发明的特征的情况下，功率控制环360会根据预定的调整点改变Pactual，正如通过例如光点探测器所测量的那样。根据本发明的ROPC方法的特征在于根据α改变这个调整点。具体地说，调整点是积分器320向功率控制环360的输出，只要α保持在特定范围之内功率控制环360就改变。通过可编程的限幅器350设定PMIN到PMAX的范围。这样，在ROPC有效的情况下，激光功率Pactual只能在这些限定之间变化，如图4所示。图4示出Pactual保持在PMIN和PMAX之间。
在写入用户信息期间，α环300连续地监视α。在步骤280，当确定Pactual超过PMAX或者降低到低于PMIN的时候，于是在步骤290调节Pactual，以及在步骤270继续写入。如果不再有要写入记录介质的信息，则该方法进行到结束。
可写入或可重写的介质150包括，例如记录表面152和聚碳酸酯衬底上层154。在上层154中，形成螺旋槽156。激光束通过在记录表面152上跟随槽156形成坑或标记170而向介质150写入信息。正被激光束写入的区域是写入光点130。采样反射信号165，并将其转换成α，α是控制Pactual的α环300的输入。在典型的写入期间，到激光器的功率Pactual将紧密跟踪最优写入功率POPT直到在盘上遇到例如指纹的干扰为止。这个干扰造成反射信号165中的减少1660，并因此造成表示反射信号165的控制信号1650。如图4所示，α环300通过提高Pactual以便增加在写入光点处实际接收的激光束的功率进行响应。然而，Pactual的调节被在α环300的校准期间设定的PMAX和PMIN所限制。在示例性实施例中，PMAX和PMIN代表相关盘150的最优写入功率POPT的100％和120％。
鉴于上述内容，可以理解本发明提供用于向可写入和/或可重写的介质写入信息，同时在记录表面152保持恒定的写入功率的设备和方法。而且，可以理解上述内容只涉及本发明的示例性实施例，并且在不脱离由随后的权利要求书所规定的本发明的精神和范围的情况下，对其可以实现很多改变。

Claims (6)

1.一种通过辐射束(160)在可写入或可重写的介质(150)上记录信息的设备，该设备包括：
辐射源(120)，用于产生辐射束(160)；
检测器，用于检测从写入光点(130)反射的信号(165)；和
功率控制环(300)，它控制施加到介质(150)的记录表面(152)的辐射束(160)的功率；
其特征在于，该设备还包括：
积分器(320)，用于平均表示反射信号(165)的信号；
限幅器(350)，它控制对功率控制环(360)的输入；以及
开关(340)，用于使能和禁用一个α环(300)以便监测所述表示反射信号(165)的信号，所述α环包括所述积分器(320)。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：限幅器被可编程成将输入限制在具有最小值和最大值的范围内。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于：该设备还包括用于控制采样反射信号(165)以使得正被采样的反射信号(165)从处于结晶相的记录表面(152)的位置反射的装置。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：该设备包括用于控制定时采样反射信号(165)以使得样本只取自结晶平台的基本上热稳定的部分的装置。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于：该设备还包括用于控制采样反射信号(165)以使得当辐射束(160)的功率处于写入脉冲之间的读出相时该反射信号(165)被采样。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于：该设备还包括低通滤波器。
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