CN1873798A - 监控激光功率的输出电压调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种监控激光功率的输出电压调节方法。为了使在预定的激光功率下激光功率监控电路(12)的输出电压等于预定值，通过改变用于调节输出电压的外部可调电阻进行调节。为此，通过如下方式进行调节：改变外部可调电阻，使LD(11)截止时所得到的激光功率监控电路(12)的高电平输出脉冲和LD(11)导通时所得到的低电平输出脉冲之间的差等于目标调节电压。这防止了激光功率监控电路(12)的失调影响到监控器的输出电压，使光拾取装置能够以高精确度进行例如刻录和复制。

Description

监控激光功率的输出电压调节方法
技术领域
本发明涉及一种监控激光功率的输出电压调节方法，其中在设置于光盘刻录与复制(reproducing)设备内的光拾取装置(pickup)中，通过改变设置于激光功率监控电路中的、用于调节输出电压的外部可调电阻进行调节，从而使激光二极管以预定的激光功率工作时，激光功率监控电路的输出电压等于预定值。
背景技术
信息可刻录到如CD-R(可刻录压缩光盘)或DVD-R(可刻录数字通用光盘)之类的可写光盘，或者如CD-RW(可重写压缩光盘)或DVD-RW(可重写数字通用光盘)之类的可重写光盘，刻录的方式例如为：使用激光照射覆盖有有机染料基底(base)记录材料的光盘，从而形成记录凹坑(pit)。为了在给定条件下在这种光盘中稳定地形成记录凹坑，就必须控制激光二极管(以下称作LD)的驱动电流，以获得恒定的激光功率。
在光盘刻录与复制设备内，以如下方式刻录数据。例如，对于CD-R和DVD-R，数据的刻录是利用由LD发出的高强度激光照射形成于光盘上的记录膜，从而通过热反应在记录膜上形成凹坑。对于CD-RW和DVD-RW，数据的刻录是通过改变记录膜的晶体状态。另一方面，记录于光盘上的数据的复制是通过读取从LD发出的低强度激光照射在记录膜上而产生的反射光进行的。
顺便提及，在设置于光盘刻录与复制设备内的光拾取装置中，通过以下方式进行调节：利用激光功率监控电路监控LD发出的激光的功率，然后将得到的结果反馈给激光驱动控制电路，从而使LD的激光功率保持恒定。
图5为示出典型的光拾取装置的电路结构的方框图。在图5中，光拾取电路9包括：LD1、光学系统2、激光功率监控电路(其为集成电路，也称为前监控PD电路)3以及激光驱动控制电路7，其中激光功率监控电路3包括PD(即光电二极管)4、I/V(电流/电压)转换电路5以及放大电路6。
为了执行例如往光盘8上刻录或者从光盘8上复制的操作，光拾取电路9首先从激光驱动控制电路7向LD1提供执行该操作所需要的激光驱动信号。LD1发出激光信号，该激光信号的激光功率对应于从激光驱动控制电路7接收到的激光驱动信号。这样发出的大部分光信号经由光学系统2照射在光盘8上；另一部分入射到激光功率监控电路3的PD4上。然后，通过I/V(电流/电压)转换电路5，将流过PD4的电流转换为电压，再通过放大电路6将该电压放大至预定大小的电压。然后，将所得到的电压反馈到激光驱动控制电路7。这使得激光驱动控制电路7能够根据从激光功率监控电路3反馈的电压，调节提供给LD1的激光驱动信号的电压。
这里的问题在于：不同的激光功率监控电路3的输出电压不同，并且如果电路中出现的失调(offset)例如PD4的失调太大，就会影响到LD1的激光功率。
为了处理上述问题，在传统监控激光功率的输出电压调节方法中，以如下方式进行调节：在使用示波器观测激光功率监控电路3的输出电压同时，使用光功率计测量从LD1发出的激光的功率，并改变用于调节输出电压的外部可调电阻(例如，图3所示的VR1和VR2)，从而使激光二极管以预定的激光功率工作时，激光功率监控电路的输出电压等于预定值。
例如，假定为了使得当LD1以1mW的激光功率(即，光发射功率)工作时，激光功率监控电路3的输出电压等于15mV而进行调节。那么，在调节前，当激光功率为0mW(即，LD1截止)时，激光功率监控电路3的输出电压(调节前的FSPD输出)例如为如图6所示的线61表示的电压大小；在调节后，当激光功率为1mW(即，LD1导通)时，激光功率监控电路3的输出电压(调节后的FSPD输出)例如为如图6所示的线62表示的电压大小。
但实际上，由于激光功率监控电路3具有±15mW的失调电压，如同根据激光功率监控电路3的规格(specification)(例如，集成的激光功率监控电路3的规格)所决定的，调节后的激光功率监控电路3的输出电压如下。当失调电压为-15mV时，调节后的输出电压为0mV；当失调电压为+15mV，调节后的输出电压为30mV。此外，作为调节的结果，失调电压随着激光功率监控电路3的规格在一定范围内变化。因此，当激光功率为1mW时，调节后的激光功率监控电路3的输出电压将升至最大值45mV。这里的问题是，例如在刻录和复制时，设置有激光功率监控电路3且以上述方式进行调节的光拾取装置具有很低的准确性，从而给实际应用带来了不便。
在JP-A-2005-56965中公开的传统技术中，预先确定响应给定的噪声幅度而产生的失调大小，从而根据实际的噪声幅度而设定失调电压值。然而，这种技术与监控激光功率的输出电压调节方法没有任何关联，在输出电压调节方法中，通过改变设置于激光功率监控电路中的、用于调节输出电压的外部可调电阻进行调节，从而使LD以预定的激光功率工作时，激光功率监控电路的输出电压等于预定值。
在JP-A-2004-146050中公开的另一种传统技术中，监控LD光功率(即，激光功率)的监控PD的增益受到控制。但是这种技术与监控激光功率的输出电压调节方法也没有任何关联，在输出电压调节方法中，通过改变设置于激光功率监控电路中的、用于调节输出电压的外部可调电阻进行调节，从而使LD以预定的激光功率工作时，激光功率监控电路的输出电压等于预定值。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的在于提供一种监控激光功率的输出电压调节方法，当通过如下方式进行调节时：改变设置于激光功率监控电路中的、用于调节输出电压的外部可调电阻，从而使LD以预定的激光功率工作时激光功率监控电路的输出电压等于预定值时，该输出电压调节方法可防止激光功率监控电路的失调影响监控输出电压。
为了达到此目的，本发明的监控激光功率的输出电压调节方法为一种应用于光盘刻录和复制设备中的、用于监控激光功率的输出电压调节方法，该光盘刻录和复制设备包括光拾取装置，该光拾取装置包括：激光二极管，用于发射激光；激光功率监控电路，包括用于监控该激光二极管的激光功率的光电二极管，该激光功率监控电路用于将流过该光电二极管的电流转换为电压，然后输出所得到的电压，其中该光电二级光接收从该激光二极管发出的部分激光；以及激光驱动控制电路，通过使该激光功率监控电路的输出电压恒定从而保持该激光二极管的激光功率恒定；该光拾取装置用于向光盘上光写入信息和从光盘上光读取信息。上述监控激光功率的输出电压调节方法包括：第一步骤，在进行刻录时，将具有预定频率的脉冲信号从外部输入该激光驱动控制电路所使用的脉冲输入端子，而在刻录光发射时，通过该激光驱动控制电路所使用的通道使该激光二极管脉冲式发光；以及第二步骤，通过信号波形测量仪，监控该激光功率监控电路的输出脉冲，并调节该输出脉冲的幅度，以消除该激光功率监控电路的输出脉冲的失调。
根据上述监控激光功率的输出电压调节方法，当通过如下方式进行调节时：改变设置于激光功率监控电路中的、用于调节输出电压的外部可调电阻，从而使激光二极管以预定的激光功率工作时激光功率监控电路的输出电压等于预定值，则调节激光功率监控电路的输出脉冲的幅度，从而消除激光功率监控电路的输出脉冲的失调。这防止了激光功率监控电路的失调影响监控输出电压，而使得光拾取装置能够以高精确度进行例如刻录和复制。
优选地，在上述监控激光功率的输出电压调节方法中，在调节该输出脉冲的幅度，以消除该激光功率监控电路的输出脉冲的失调的第二步骤中，改变设置于该激光功率监控电路中的、用于调节输出电压的外部可调电阻，使激光二极管截止时所得到的高电平输出脉冲和激光二极管导通时所得到的低电平输出脉冲之间的差等于目标调节电压。根据这种方法，可以消除激光功率监控电路的输出脉冲的失调。这使得激光功率监控电路能够以高精确度产生输出。
如上所述，根据本发明，为了使激光二极管以预定的激光功率工作时激光功率监控电路的输出电压等于预定值，通过改变设置于激光功率监控电路中的、用于调节输出电压的外部可调电阻而进行调节。为此，在进行刻录时，具有预定频率的脉冲信号从外部输入该激光驱动控制电路所使用的脉冲输入端子，从而在刻录光发射时，通过该激光驱动控制电路所使用的通道使该激光二极管脉冲式发光。然后，通过信号波形测量仪监控该激光功率监控电路的输出脉冲，并调节该输出脉冲的幅度，从而消除该激光功率监控电路的输出脉冲的失调。这防止了激光功率监控电路的失调影响监控输出电压，而使得光拾取装置能够以高精确度进行例如刻录和复制。
也就是说，根据上述监控激光功率的输出电压调节方法，基于包含光电二极管的激光功率监控电路的输出电压，可以检查有多少激光功率从激光二极管发出，并且在不超出设备的动态范围(dynamic range)的情况下调节输出电压。这使得光拾取装置能够以高精确度进行例如刻录和复制。
此外，根据本发明，为了使激光二极管以预定的激光功率工作时激光功率监控电路的输出电压等于预定值，通过改变设置于激光功率监控电路中的、用于调节输出电压调外部可调电阻而进行调节。同时，消除该激光功率监控电路的输出脉冲的失调。为此，通过如下方式进行调节：改变用于调节输出电压的外部可调电阻，使激光二极管截止时所得到的高电平输出脉冲和激光二极管导通时所得到的低电平输出脉冲之间的差等于目标调节电压。这防止了激光功率监控电路的失调影响监控输出电压，而使得光拾取装置能够以高精确度进行例如刻录和复制。
也就是说，根据上述监控激光功率的输出电压调节方法，基于包含光电二极管的激光功率监控电路的输出电压，可以检查有多少激光功率从激光二极管发出，并且在不超出设备的动态范围的情况下调节输出电压。这使得光拾取装置能够以高精确度进行例如刻录和复制。
附图说明
图1为示出测量结构(measuring configuration)的方框图，其中采用了本发明一个实施例的用于监控激光功率的输出电压调节方法；
图2为示出包含于图1所示前监控PD调节器(jig)中的调节器电路实例的电路图；
图3为示出集成了图1所示激光功率监控电路的IC的内部电路结构及其外部端子的电路图；
图4为说明本实施例的用于监控激光功率的输出电压调节方法的信号波形图；
图5为示出典型光拾取装置的电路结构的方框图；以及
图6为说明用于监控激光功率的传统输出电压调节方法的信号波形图。
具体实施方式
以下参考附图说明本发明的实施例。对于前监控PD(FSPD)调解方法，即，用于监控激光功率的输出电压调节方法，制造商的说明书指出，激光功率监控电路的输出电压可以通过改变设置于激光功率监控电路中的外部电阻(用于调节输出电压的外部可调电阻)进行调节。因此，激光功率监控电路的输出电压通过改变设置于激光功率监控电路中的外部电阻(用于调节输出电压的外部可调电阻)进行调节。但同时，由于失调(例如，对于DVD为±15mV，对于CD为±25mV)对于目标调节电压(例如，对于DVD为15mV±3mV，对于CD为90mV±8mV)来说太大，并且随着外部电阻的变化而变化，所以失调会影响激光功率监控电路的输出电压。因此，利用本发明一个实施例的用于监控激光功率的输出电压调节方法，在不考虑激光功率监控电路的失调影响的情况下，可调节激光功率监控电路的输出电压，从而可以提供高精确度的输出电压调节。
图1为示出测量结构的方框图，其中采用了本发明一个实施例的用于监控激光功率的输出电压调节方法。在图1中，光拾取电路10包括LD(激光二极管)11，其发出激光；PD(未示出)，其监控LD 11的激光功率(即LD光发射输出)；激光功率监控电路12，其将流过PD的电流转换为电压，然后将该电压放大至预定大小，再输出所得到的电压，其中PD经由光学系统(未示出)接收从LD 11发出的部分激光；以及激光驱动控制电路13，其通过使激光功率监控电路12的输出电压恒定来保持LD 11的激光功率恒定。光拾取电路10的电路结构与上文参照图5所述的光拾取电路9相同。
图1中，示波器15为信号波形测量仪，用于测量激光功率监控电路12的输出电压。前监控PD调节器16包括LD光发射控制电路17和信号发生器18。LD光发射控制电路17将激光功率控制电压输出至激光驱动控制电路13，而信号发生器18将脉冲信号(即，逻辑信号)输出至激光驱动控制电路13。例如，函数发生器(function generator)用作信号发生器18。
图2为示出包含于图1所示前监控PD调节器中的调节器电路的电路图。图2中，L1表示使用DVD时，提供用于使LD发光的电压的线路；L2表示使用CD时，提供用于使LD发光的电压的线路；L3表示传送用于开/关叠加电路(superimposition circuit)的开关信号的线路，该叠加电路将高频信号叠加在激光驱动信号上；L4和L5表示接收来自外部的控制信号的线路；L6表示进行复制时，被提供使LD发光的电压的线路(即，用于复制光发射通道(channel)的线路)；L7表示进行DVD刻录时，被提供使LD发光的电压的线路(即，用于DVD刻录光发射通道的线路)；L8表示进行CD刻录时，被提供使LD发光的电压的线路(即，用于CD刻录光发射通道的线路)；L9表示将电功率提供至激光功率监控电路12(参见图1)的线路；L10表示将参考电压提供至激光功率监控电路12的线路；L11表示转换用于DVD的电压和用于CD的电压的线路；以及L12表示激光功率监控电路12的输出线路。
用于复制光发射通道的电源电路21包括例如运算放大器211和212，并构成为将通过可调电阻213设定的电压输出至线路L6。用于DVD刻录光发射通道的电源电路22包括例如运算放大器221和222，并构成为将通过可调电阻223设定的电压输出至线路L7。用于CD刻录光发射通道的电源电路23包括例如运算放大器231和232，并构成为将通过可调电阻233设定的电压输出至线路L8。光拾取电路10(参见图1)经由电缆(图中未示出)连接至连接器24。
当调节激光功率监控电路12的输出电压时，来自监控PD调节器16(参见图1)的激光功率控制电压经由连接器24输入激光驱动控制电路13，并且来自前监控PD调节器16的脉冲信号经由连接器24输入激光驱动控制电路13。示波器15(参见图1)的探针连接至图2所示的线路L12，而通过示波器15测量激光功率监控电路12的输出电压。
图3为示出集成了图1所示激光功率监控电路12的IC的内部电路结构及其外部输出端的电路图。在IC内部，激光功率监控电路12设置有PD(光电二极管)121；运算放大器122、123以及124；三倍放大器(triple amplifier)125；电容126和127；电阻128、129、130、131以及132；以及开关133。用于调节输出电压的外部可调电阻VR1作为外部电阻连接在引脚5VIN1端子和引脚7IVOUT端子之间，而用于调节输出电压的外部可调电阻VR2作为外部电阻连接在引脚4VIN2端子和引脚7IVOUT端子之间。
在此电路结构中，当PD 121接收从LD 11(参见图1)发出的部分激光时，则光电流从中流过。该光电流被运算放大器122转换为电压。所得到的电压经由用于调节输出电压的外部可调电阻VR1和电阻130被提供至运算放大器123，然后被放大。同时，所得到的电压经由用于调节输出电压的外部可调电阻VR2和电阻131被提供至运算放大器124，然后被放大。当低电平信号输入引脚3VSW端子时，开关133被调到低位置(即，用于驱动DVD的监控输出电压)。这使得运算放大器123的输出电压可经由开关133从引脚6VOUT端子输出。另一方面，当高电平信号输入引脚3VSW端子时，开关133被调到高位置(即，用于驱动CD的监控输出电压)。结果，运算放大器124的输出电压被三倍放大器125放大三倍，然后经由开关133从引脚6VOUT端子输出。
图4为说明本实施例的用于监控激光功率的输出电压调节方法的信号波形图。在调节之前，1mW的脉冲信号作为驱动信号施加在LD 11(参见图1)上。图4中，41表示激光功率监控电路12输出的脉冲电压，其作为PD 121(参见图3)接收LD 11发出的部分激光的结果而产生。高电平的脉冲电压41(调节前的FSPD输出)表示LD 11截止(激光功率＝0mW)时，调节之前激光功率监控电路12的输出电压的高电势；低电平的脉冲电压41(调节前的FSPD输出)表示LD 11导通时(激光功率＝1mW)，调节之前激光功率监控电路12的输出电压的低电势。
在调节之后，1mW的脉冲信号作为驱动信号施加在LD 11(参见图1)上。图4中，42表示激光功率监控电路12输出的脉冲电压，其作为PD 121(参见图3)接收LD 11发出的部分激光的结果而产生。高电平的脉冲电压42(调节后的FSPD输出)表示LD 11截止时(激光功率＝0mW)，调节之后激光功率监控电路12的输出电压的高电势；低电平的脉冲电压42(调节后的FSPD输出)表示LD 11导通时(激光功率＝1mW)，调节之后激光功率监控电路12的输出电压的低电势。
如图4所示，调节之前激光功率监控电路12的输出电压(当LD 11截止并且激光功率为0mV时所得的输出电压)和调节之后激光功率监控电路12的输出电压(当LD 11截止并且激光功率为0mV时所得的输出电压)具有不同的电压值。这是由于调节引起的失调改变。这样，就可以进行调节而不需要考虑激光功率监控电路12中由于调节而导致的失调改变。
具体而言，当通过如下方式进行调节时：改变例如设置于激光功率监控电路12中的、用于调节输出电压的外部可调电阻，使LD 11以预定激光功率(例如，1mW的激光功率)工作时激光功率监控电路12的输出电压等于预定值(例如，15mV)，则在进行刻录时具有预定频率的脉冲信号(例如，频率为30KHz且占空比为50％的脉冲信号)从外部(例如，图1所示的信号发生器18)输入激光驱动控制电路13所使用的脉冲输入端子(例如，设置于连接器24中并且连接至图2所示的线路L5的端子)，从而在刻录光发射时，通过激光驱动控制电路13所使用的通道使LD 11脉冲式发光(例如，图2所示的电源电路22)(对应所附权利要求书中所述的第一步骤)。
然后，通过示波器15监控激光功率监控电路12的输出脉冲。同时，消除激光功率监控电路12的输出脉冲的失调。为此，通过改变例如外部可调电阻VR1进行调解，使LD 11截止时所得到的高电平输出脉冲和LD 11导通时所得到的低电平输出脉冲之间的差等于目标调节电压(对应所附权利要求书中所述的第二步骤)。
在此，将描述如何针对DVD实际进行用于监控激光功率的输出电压调节方法的实例。首先，将示波器15的范围设定为50mV/div，而且以如下方式调节和检查用于DVD的输出电压。因为针对DVD调节的输出电压为150mV，所以设定光标(cursor)为使得ΔY等于150mV。此时，光标的上端置于波形中。
接着，按下λ按钮将光功率计14的波长改为660nm(用于DVD的激光波长)，而从函数发生器(信号发生器18)导出的输出端子连接至设置于连接器24上的引脚，并连接至线路L5。然后，设置于DIP开关26中并且连接至线路L1的开关导通，而且设置于DIP开关26中并且连接至线路L3的开关也导通。
然后，激光功率监控电路12的增益设定为低(即，开关133调到低位置)，并且将电源电路22的开关224导通，同时观测光功率计14显示的值。之后，改变电源电路22的可调电阻223，从而将光功率计14显示的值调整到9.90mW至9.95mW之间。调节之后，设置于DIP开关26中并且连接至线路L5的开关导通，从而使LD 11闪光。当LD 11开始闪光，示波器15上显示的波形为方波的形式，之后通过旋转光拾取装置的调节钮(knob)(图3所示的用于调节输出电压的外部可调电阻VR1)进行调节，从而使波形的上端和下端与调节的输出电压的宽度匹配。
之后，将描述如何针对CD实际进行用于监控激光功率的输出电压调节方法的实例。首先，将示波器15的范围设定为10mV/div，以如下方式调节和检查用于CD的输出电压。因为针对CD调节的输出电压为33mV，光标设定为使得ΔY等于33mV。此时，光标的上端置于波形中。
之后，按下λ按钮将光功率计14的波长改为790nm(用于CD的激光波长)，而且从函数发生器(信号发生器18)导出的输出端子连接至设置于连接器24上的引脚，并连接至线路L4。然后，设置于DIP开关26中并且连接至线路L2的开关导通。
然后，激光功率监控电路12的增益设定为高(即，开关133调到高位置)，并且将电源电路23的开关234导通，同时观测通过光功率计14显示的值。之后，改变电源电路23的可调电阻233，从而将光功率计14显示的值调整到0.345mV至0.355mV之间。调节之后，设置于DIP开关26中并且连接至线路L4的开关导通，从而使LD 11闪光。当LD 11开始闪光时，示波器15上显示的波形为方波的形式，之后通过旋转光拾取装置的调节钮(图3所示的用于调节输出电压的外部可调电阻VR2)进行调节，从而使波形的上端和下端与调节的输出电压的宽度匹配。
如上所述，本实施例的最后阶段是，当激光二极管以预定的激光功率工作时，使激光功率监控电路的输出电压等于预定值。为此，通过改变设置于激光功率监控电路中的、用于调节输出电压的外部可调电阻进行调解。同时，消除激光功率监控电路的输出脉冲的失调。为此，通过改变用于调节输出电压的外部可调电阻进行调节，使激光二极管截止时所得到的高电平输出脉冲和激光二极管导通时所得到的低电平输出脉冲之间的差等于目标调节电压。这防止了激光功率监控电路的失调影响监控输出电压，而使得光拾取装置能够以高精确度进行例如刻录和复制。
也就是说，利用上述用于监控激光功率的输出电压调节方法，基于包含光电二极管的激光功率监控电路的输出电压，可以检查有多少激光功率从激光二极管发出，并且在不超出设备的动态范围的情况下调节输出电压。这使得光拾取装置能够以高精确度进行例如刻录和复制。

Claims (2)

1.一种监控激光功率的输出电压调节方法，应用于光盘刻录和复制设备中，其中该光盘刻录和复制设备包括：
光拾取装置，包括：
激光二极管，用于发射激光；
激光功率监控电路，包括用于监控该激光二极管的激光功率的光电二极管，该激光功率监控电路用于将流过该光电二极管的电流转换为电压，然后输出所得到的电压，其中该光电二级管接收从该激光二极管发出的部分激光；以及
激光驱动控制电路，通过使该激光功率监控电路的输出电压恒定来保持该激光二极管的激光功率恒定；
该光拾取装置用于向光盘上光写入信息和从光盘上光读取信息；
上述监控激光功率的输出电压调节方法包括：
第一步骤，在进行刻录时，将具有预定频率的脉冲信号从外部输入该激光驱动控制电路所使用的脉冲输入端子，而在刻录光发射时，通过该激光驱动控制电路所使用的通道使该激光二极管脉冲式发光；以及
第二步骤，通过信号波形测量仪，监控该激光功率监控电路的输出脉冲，并调节该输出脉冲的幅度，以消除该激光功率监控电路的输出脉冲的失调。
2.如权利要求1所述的监控激光功率的输出电压调节方法，其中，在调节该输出脉冲的幅度，以消除该激光功率监控电路的输出脉冲的失调的第二步骤中，改变设置于该激光功率监控电路中的、用于调节输出电压的外部可调电阻，使该激光二极管截止时所得到的高电平输出脉冲和激光二极管导通时所得到的低电平输出脉冲之间的差等于目标调节电压。
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